RU2282005C1

RU2282005C1 - Building beam

Info

Publication number: RU2282005C1
Application number: RU2004138255/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Серков (RU); Сергей Викторович Серков; Дмитрий Николаевич Курков (RU); Дмитрий Николаевич Курков; Василий Семенович Плотников (RU); Василий Семенович Плотников; Виктор Александрович Щербина (RU); Виктор Александрович Щербина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фонд содействия развитию российских технологий"
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-08-20
Also published as: RU2004138255A

Abstract

FIELD: building, particularly composite wooden-and-metal beams including metal cores and wooden covering members tightened together with rivet connectors.

SUBSTANCE: beam comprises double-T core formed of angle bars manufactured by cold shaping method and of central plate. Beam also includes timber covering members congruentially enclosing the core by milled mounting surfaces and slots. The covering members are connected with each other by means of at least two rows of rivets. Each covering member is made of laminated glued wood. Angle bar and central plate thicknesses are in ratio of 2:1. Mounting slot width is 1.1-1.6 angle bar thicknesses. Beam height to width ratio is 3.33-3.5. Each T-bar seating slot and seating orifices are formed outside glued seams.

EFFECT: increased load-bearing capacity of beam members.

3 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении зданий и сооружений различного назначения в качестве несущих балок.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of buildings and structures for various purposes as load-bearing beams.

Известна деревометаллическая балка-стойка (RU 2166039 Е 04 С от 27.04.2001 г.), включающая металлический вкладыш двутаврового профиля, установленный в деревянный футляр, половинки которого соединены поперечными трубчатыми нагелями.Known wood-beam-rack (RU 2166039 E 04 C from 04/27/2001), comprising a metal liner I-beam profile installed in a wooden case, the halves of which are connected by transverse tubular nails.

Известна выбранная в качестве прототипа деревометаллическая балка-стойка (RU 2176300 Е 04 С 3/292 от 28.11.2000 г.), в которой металлический сердечник, изготовляемый методом холодного формования, образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, и охвачен деревянным футляром, половинки которого соединены поперечными трубчатыми нагелями.Known is selected as a prototype wood-metal beam-rack (RU 2176300 E 04 3/292 from 11/28/2000), in which the metal core, manufactured by cold forming, is formed of a steel sheet, curved according to the configuration of the I-beam, and covered by a wooden case , the halves of which are connected by transverse tubular pins.

К недостаткам вышеперечисленных аналогов можно отнести высокую металлоемкость из-за низкой совокупной сопротивляемости вследствие относительно малой жесткости деревянных накладок, а также трудности по запуску балок в производство (Заявка №2003120782/02 МПК 7 В 27 М 3/00, 3/06 от 07.07.2003 г.).The disadvantages of the above analogues can be attributed to the high metal consumption due to the low total resistance due to the relatively low stiffness of the wooden plates, as well as the difficulty in launching the beams into production (Application No. 2003120782/02 IPC 7 V 27 M 3/00, 3/06 of 07.07. 2003).

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении прочности строительной балки совокупной сопротивляемостью стального сердечника, составляемого из изогнутых уголков и центральной пластины и профильных клееных деревянных пластин - накладок, выполняемых по соотношениям размеров составных элементов, повышающих несущую способность балки и условия ее сборки.Thus, the task to which the claimed invention is directed is to increase the strength of a building beam by the combined resistance of a steel core made up of curved corners and a central plate and profile glued wooden plates - overlays, made according to the size ratios of the components that increase the bearing capacity of the beam and conditions for its assembly.

Данная задача достигается тем, что в предлагаемой строительной балке составленный из полученных методом холодного формования уголков и пластин в приспособлении для сварки двутавр и склеенные из пластин в виде пакета и спрофилированные на фрезерном станке деревянные накладки стягиваются через шайбы развальцованными поверхностями концов пустотелых заклепок, соответственно установленных в посадочные отверстия сердечника и накладок в балку и с соотношением высоты к ширине поперечного сечения

, толщины полок уголков сердечника и толщины пластин с соотношением как 2:1, ширины охватывающих пазов накладок к толщине полок уголков сердечника с соотношением как (1,1÷1,6):1, а каждый полочный паз накладки и ближний к нему ряд отверстий расположены по разные стороны клеевого шва.This task is achieved by the fact that in the proposed building beam, the I-beams made of cold-formed corners and plates in the welding fixture and the wooden plates glued from the plates in the form of a packet and profiled on a milling machine are pulled together by washers on the flared surfaces of the ends of the hollow rivets, respectively installed in landing holes of the core and linings in the beam and with a ratio of height to width of the cross section

, the thickness of the shelves of the corners of the core and the thickness of the plates with a ratio of 2: 1, the width of the covering grooves of the plates to the thickness of the shelves of the corners of the core with a ratio of (1.1 ÷ 1.6): 1, and each shelf groove of the plate and the row of holes closest to it located on opposite sides of the glue line.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемой строительной балке каждая накладка выполнена в виде профильного клееного пакета по соотношениям, повышающим несущую способность балки и условия ее сборки, двутавр составляется из простых элементов, полученных методом холодного формования из стальных пластин, что повышает условия осуществления запуска балок данного типа в производство.Comparative analysis with the prototype shows that in the inventive building beam each plate is made in the form of a glued profile package in terms of ratios that increase the bearing capacity of the beam and the conditions for its assembly, the I-beam is made up of simple elements obtained by cold forming from steel plates, which increases the conditions for launching beams of this type in production.

Таким образом, заявленная строительная балка соответствует критерию «новизна».Thus, the claimed building beam meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемой балки с другими техническими решениями показывает, что различные двутавры и клееные строительные элементы широко известны, например, уголки и составные сечения двутавров из уголков и пластин (см. Васильев А.А. «Металлические конструкции», М.: Стройиздат, 1976 г., стр.50) или клееный деревянный элемент (RU 2168594 Е 04 С 3/14, 29.12.1999 г.), однако в предлагаемой с соотношением высоты к ширине поперечного сечения

балке выполнение двутавра из уголков и пластин при соотношении толщины полок уголков и толщины пластин как 2:1, ширины охватывающих пазов накладок к толщине полок уголков сердечника как (1,1÷1,6):1, а также расположение каждого полочного паза и ближнего к нему ряда отверстий по разные стороны клеевого шва придает балке новое свойство, а именно при обеспеченности условий для автоматизированной сборки по количественному и качественному производству длинных деревометаллических балок, образованных многорядным заклепочным соединением накладок с сердечником, повышается их несущая способность за счет совокупной сопротивляемости оптимального соотношения прочностных и жесткостных характеристик и площади поперечного сечения, составляемого из стальных пластин и уголков сердечника и клееных деревянных накладок.Comparison of the claimed beam with other technical solutions shows that various I-beams and glued building elements are widely known, for example, corners and composite sections of I-beams from corners and plates (see Vasiliev A.A. “Metal Structures”, M .: Stroyizdat, 1976 ., p. 50) or glued wooden element (RU 2168594 E 04 S 3/14, 12/29/1999), however, in the proposed one with a ratio of height to width of the cross section

a beam made of I-beams from corners and plates with a ratio of the thickness of the shelves of the corners and the thickness of the plates as 2: 1, the width of the covering grooves of the overlays to the thickness of the shelves of the corners of the core as (1.1 ÷ 1.6): 1, as well as the location of each shelf groove and the near to it, a series of holes on opposite sides of the adhesive joint gives the beam a new property, namely, when the conditions for automated assembly are provided for the quantitative and qualitative production of long wood-metal beams formed by multi-row rivet joints with the core, their bearing capacity increases due to the combined resistance of the optimal ratio of strength and stiffness characteristics and the cross-sectional area composed of steel plates and core corners and glued wooden plates.

Это позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию «существенные отличия».This allows us to conclude that the solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 показан общий вид строительной балки;Figure 1 shows a General view of a building beam;

На фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1;Figure 2 is a cross section aa in figure 1;

На фиг.3 - выносной элемент Е сечения на фиг.2;Figure 3 - remote element E of the cross section in figure 2;

На фиг.4 - выносной элемент Д на фиг.2.Figure 4 - remote element D in figure 2.

Строительная балка включает сердечник, выполненный в виде двутавра, составляемого из изготовленных методом холодного формования уголков и центральной пластины, и деревянные накладки, охватывающие сердечник конгруэнтно отфрезерованными установочными поверхностями и пазами, при соединении которых, по меньшей мере, 2-рядным заклепочным соединением оптимальное поперечное сечение составляется в пределахThe construction beam includes a core made in the form of an I-beam made of cold-formed corners and a central plate, and wooden lining covering the core with congruently milled mounting surfaces and grooves, at the connection of which with at least a 2-row riveted connection the optimum cross section compiled within

Н=(3,33-3,5) В,H = (3.33-3.5) B,

где Н - высота;where H is the height;

В - ширина, удовлетворяющее требованиям прочности, жесткости, общей и местной устойчивости.B is a width that meets the requirements of strength, stiffness, general and local stability.

Сердечник в виде прямого стального бруса двутавровой формы составляется из нарезанных, например, на ножницах пластин - центральной пластины 1 толщиной S₂ и изогнутых из пластин на станке для сгибания кромок уголков 2 толщиной S₁, выполненных в отношении S₁=2S₂ составляется в базовых направляющих приспособления для сборки и варки сердечника с четкими геометрическими параметрами поперечного сечения. Такое выполнение позволяет относительно точно подобрать необходимое отношение прочностных и жесткостных характеристик и площади поперечного сечения.The core in the form of a straight steel beam of an I-shaped is made up of plates cut, for example, on scissors - a central plate 1 of thickness S ₂ and bent from plates on a machine for bending the edges of corners 2 of thickness S ₁ made in relation to S ₁ = 2S ₂ is made in the base guides for assembling and cooking the core with clear geometric cross-sectional parameters. This embodiment allows you to relatively accurately select the necessary ratio of strength and stiffness characteristics and cross-sectional area.

Каждая накладка, отпиленная от клееного бруса ленточнопильным станком и прошедшая обработку на фрезерном станке, имеет наружные пластины 3 и 4, следующие за ними пластины 5 и 6, набор пластин 7, клеевые прослойки 8 между ними и полученную после обработки конгруэнтную половине поперечного сечения двутавра установочную плоскость 9, плавно переходящую и оканчивающуюся в пластинах 3, 4, 5, 6, направленными вдоль прослоек 8 установочными пазами 10 и 11 шириной b₁=(1,1÷1,6)S₁, причем дно пазов 10 и 11 выполнено с закруглением R углов. Такое выполнение обеспечивает условия собираемости сердечника с плоскостью 9 и пазами 10 и 11 и повышает прочность на скалывание.Each plate, sawn from a glued beam with a band saw and processed on a milling machine, has external plates 3 and 4, followed by plates 5 and 6, a set of plates 7, adhesive layers 8 between them and a congruent half-cross section obtained after processing of the I-beam plane 9, smoothly transitioning and ending in plates 3, 4, 5, 6, directed along the layers 8 by installation grooves 10 and 11 of width b ₁ = (1.1 ÷ 1.6) S ₁ , and the bottom of the grooves 10 and 11 is made with rounding R corners. This embodiment provides conditions for the collection of the core with a plane 9 and grooves 10 and 11 and increases the shear strength.

Готовые сердечники и накладки поступают на сборочную позицию, где рабочий покрывает соответствующей мастикой внутренние, контактирующие с сердечником поверхности накладок и стыкует «накладка - сердечник - накладка» конгруэнтными поверхностями. Собранную балку равномерно по всей длине сжимают специальными прижимами (не показаны) и в пластинах 5 и 6, уголках 2 и центральной пластине 1 сверлят по всей длине с установленным шагом посадочные отверстия 12 и 13, сажают в них шайбы 14 и выполненные из коррозионно-стойкой стали заклепки 15, концы которых обрабатывают давлением, например, методом осевой развальцовки.Ready-made cores and pads arrive at the assembly position, where the worker covers the surfaces of the pads that are in contact with the core with the appropriate mastic and joins the “pads-core-pads” with congruent surfaces. The assembled beam is uniformly compressed over the entire length by special clamps (not shown) and in the plates 5 and 6, corners 2 and the central plate 1, drill holes 12 and 13 are drilled along the entire length with a set pitch, the washers 14 are inserted into them and made of corrosion-resistant steel rivets 15, the ends of which are subjected to pressure, for example, by axial flaring.

Таким образом, предлагаемые математические зависимости, выражающие выполнение главных признаков составной из стальных и деревянных элементов балки, а именно, оптимального сечения в сочетании с расположением и выполнением отдельных элементов, сообщают балке новые несущие свойства, а возможность механизации и автоматизации технологических операций позволяет количественно и качественно организовать их производство.Thus, the proposed mathematical dependences expressing the fulfillment of the main features of a composite of steel and wooden elements of the beam, namely, the optimal section in combination with the location and execution of individual elements, inform the beam of new bearing properties, and the possibility of mechanization and automation of technological operations allows quantitative and qualitative organize their production.

Исследования по проверке математических зависимостей подбора отдельных элементов и оптимального сечения предлагаемой балки в целом проводились на спроектированном и изготовленном специальном стенде, оснащенном гидравлическим силовым узлом и измерительными приборами.Research on the verification of the mathematical dependencies of the selection of individual elements and the optimal section of the proposed beam as a whole was carried out on a designed and manufactured special bench equipped with a hydraulic power unit and measuring instruments.

Пример.Example.

К установленной на катки балке размерами Н=300 мм, В=90 мм, S₁=5 мм, S₂=2,5 мм, b₁=8 мм и длиной L=6500 прикладывалась ступенчатая с выдержкой по времени каждой ступени нагрузка максимальной величиной 5000 кг. При бесступенчатом снятии нагрузки испытуемая балка, работая как пружина, вернула исходную геометрическую форму (стрелки прогибомеров вернулись на «0»).A beam with a maximum load of a step load with a time delay of each stage was applied to a beam with dimensions H = 300 mm, B = 90 mm, S ₁ = 5 mm, S ₂ = 2.5 mm, b ₁ = 8 mm and a length L = 6500 value of 5000 kg. During stepless load removal, the test beam, working like a spring, returned to its original geometric shape (the arrows of the deflection meters returned to "0").

Claims

1. A construction beam, comprising a core made in the form of an I-beam made up of corners and a central plate made by cold forming, and wooden lining covering the core with congruently milled mounting surfaces and grooves, connected by at least a two-row rivet connection, characterized in that that, in the form of a package of glued wood, each pad to cover the corners and the central plate, respectively, 2: 1 thick, the width of the installation grooves n hoditsya in the range of 1.1 to 1.6 the thickness of the bracket, the height of the beam is in the range of from 3.33 to 3.5 the width of the beam, wherein the cavity of each groove for planting brand and planting hole is arranged glue lines.

2. The beam according to claim 1, characterized in that the bottom of the installation groove for placing each shelf of the brand is made with rounded corners.

3. The beam according to claim 1, characterized in that the hollow rivets are made of stainless steel.