RU2569524C1 - Perforated beam - Google Patents

Perforated beam Download PDF

Info

Publication number
RU2569524C1
RU2569524C1 RU2014139987/03A RU2014139987A RU2569524C1 RU 2569524 C1 RU2569524 C1 RU 2569524C1 RU 2014139987/03 A RU2014139987/03 A RU 2014139987/03A RU 2014139987 A RU2014139987 A RU 2014139987A RU 2569524 C1 RU2569524 C1 RU 2569524C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wall
axis
degrees
holes
perforated
Prior art date
Application number
RU2014139987/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марат Давидович Мосесов
Леонид Владимирович Катин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ)
Priority to RU2014139987/03A priority Critical patent/RU2569524C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569524C1 publication Critical patent/RU2569524C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: perforated beam is made of rolled double-tee shape, cut along the axis of the wall with certain contour for each half of the beam and welded by protruding parts of the produced halves so that holes in the form of an ellipse are produced. Elliptical holes have different angle of inclination of the main axis of the ellipse to the axis of the beam. The central elliptical hole with its main axis is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the beam, and others - at the angle of 45 degrees symmetrically relative to the centre of the beam. Elliptical openings may have the angle of inclination smoothly changing from 90 degrees in the centre of the beam to 45 degrees in support sections symmetrically to the centre of the beam.
EFFECT: reduced concentration of stresses in a wall of perforated beams, which results in increased reliability and durability of structures.
3 cl, 9 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для перекрытия больших пролетов.The invention relates to the field of construction and can be used to cover large spans.

Известны конструкции балок с шестигранной перфорацией стенки, полученные путем резки стенки прокатного двутавра по зигзагообразной ломаной линии с регулярным шагом и затем сваркой обеих половин в совмещенных между собой выступах стенки (патент RU 16176, МПК Е04С 3/08, 3/10, опубликовано 10.12.2000; патент RU 2154717, МПК Е04С 3/08, опубликовано 20.08.2000; СНиП II-2-81. Стальные конструкции. Балки с перфорированной стенкой, стр. 54). При этом увеличивается высота балки, перераспределяется материал сечения, увеличивается относительная площадь поясов. Недостатком такого решения является сложное напряженно-деформированное состояние вследствие концентрации напряжений в углах отверстий ближе к поясам.Known designs of beams with hexagonal wall perforation, obtained by cutting the wall of a rolling I-beam along a zigzag broken line with a regular step and then welding both halves in combined wall protrusions (patent RU 16176, IPC E04C 3/08, 3/10, published 10.12. 2000; patent RU 2154717, IPC E04C 3/08, published on 08.20.2000; SNiP II-2-81. Steel structures. Beams with perforated wall, p. 54). At the same time, the height of the beam increases, the material of the section is redistributed, the relative area of the belts increases. The disadvantage of this solution is a complex stress-strain state due to stress concentration in the corners of the holes closer to the belts.

Известно также техническое решение (патент ЕР 0324206 А1, МПК Е04С 3/08, автор Walker, Peter Allan. UK Patent Application GB 2492176 A), в котором перфорированные балки изготовлены из разрезанной вдоль стенки прокатной балки и сваренной из полученных половинок. Первый непрерывный разрез выполнен вдоль стенки балки, второй разрез - вдоль стенки балки по пути, отличающемуся от пути первого разреза. Разрезы очерчивают прямолинейные участки, лежащие на противоположных сторонах от центральной линии стенки, и криволинейные участки, соединяющие ближайшие концы смежных прямолинейных участков. Центры всех прямолинейных участков равномерно распределены по длине балки на заданное расстояние. Криволинейные участки могут быть в форме полукруга или полуэллипса. Разрезанные половинки балки приварены друг к другу в областях, образованных сопоставлением прямолинейных участков двух половин. Могут быть изготовлены перфорированные балки с криволинейными отверстиями, круглыми, эллиптическими.A technical solution is also known (patent EP 0324206 A1, IPC E04C 3/08, author Walker, Peter Allan. UK Patent Application GB 2492176 A), in which perforated beams are made from a rolled beam cut along the wall and welded from the halves obtained. The first continuous section is made along the beam wall, the second section is along the beam wall along a path different from the path of the first section. Sections outline rectilinear sections lying on opposite sides of the center line of the wall, and curved sections connecting the nearest ends of adjacent rectilinear sections. The centers of all straight sections are evenly distributed along the length of the beam at a given distance. Curved sections can be in the form of a semicircle or semi-ellipse. The cut halves of the beam are welded to each other in the areas formed by comparing the straight sections of the two halves. Perforated beams can be made with curved holes, round, elliptical.

Это техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкое как по сущности, так и по составу элементов.This technical solution was made as a prototype as the closest both in essence and in the composition of the elements.

Недостатком этого решения является сложное напряженно-деформированное состояние стенки с отверстиями в форме круга и эллипса (с вертикальной и горизонтальной главной осью), выражающееся в повышенной концентрации напряжений в стенке на границах отверстий, что может привести к текучести материала или преждевременному разрушению балки.The disadvantage of this solution is the complex stress-strain state of the wall with holes in the form of a circle and an ellipse (with a vertical and horizontal main axis), expressed in an increased concentration of stresses in the wall at the boundaries of the holes, which can lead to fluidity of the material or premature destruction of the beam.

Технический результат заключается в снижении концентрации напряжений в стенке перфорированных балок, что приводит к повышению надежности и долговечности конструкций.The technical result consists in reducing the stress concentration in the wall of perforated beams, which leads to increased reliability and durability of structures.

Технический результат достигается тем, что в известной перфорированной балке, изготовленной из прокатного двутаврового профиля, разрезанного вдоль оси стенки с определенным очертанием для каждой половины балки и сваренного выступающими частями образовавшихся половин так, чтобы получить отверстия в виде эллипса. Отличительной особенностью является то, что эллиптические отверстия имеют разный угол наклона главной оси эллипса к оси балки. Центральное эллиптическое отверстие главной осью расположено перпендикулярно продольной оси балки, а остальные под углом 45 градусов симметрично относительно центра балки, либо эллиптические отверстия имеют угол наклона, плавно меняющийся от 90 градусов в центре балки до 45 градусов в опорных участках симметрично относительно центра балки. При этом снижаются концентрации напряжений, что и приводит к повышению эксплуатационной надежности и долговечности конструкции.The technical result is achieved in that in a known perforated beam made of a rolled I-beam profile, cut along the axis of the wall with a certain outline for each half of the beam and welded by the protruding parts of the formed halves so as to obtain holes in the form of an ellipse. A distinctive feature is that the elliptical holes have different angles of inclination of the main axis of the ellipse to the axis of the beam. The central elliptical hole with the main axis is perpendicular to the longitudinal axis of the beam, and the rest are at an angle of 45 degrees symmetrical relative to the center of the beam, or the elliptical holes have an angle of inclination that varies smoothly from 90 degrees in the center of the beam to 45 degrees in the supporting sections symmetrically relative to the center of the beam. At the same time, stress concentrations are reduced, which leads to an increase in the operational reliability and durability of the structure.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами. На фиг. 1 показана стенка балки с эллиптической перфорацией с наклоном главных осей эллиптических отверстий под углом 45 градусов к оси стенки, причем главная ось отверстия, расположенного в середине длины балки, ориентируется вертикально. Здесь а - верхняя часть стенки балки, б - нижняя часть стенки балки, в - эллиптическое отверстие, г - участок сварки.The proposed technical solution is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the wall of a beam with elliptical perforation with the inclination of the main axes of the elliptical holes at an angle of 45 degrees to the axis of the wall, the main axis of the hole located in the middle of the length of the beam being oriented vertically. Here a is the upper part of the beam wall, b is the lower part of the beam wall, c is an elliptical hole, d is the welding section.

На фиг. 2 показаны линии разрезов прокатного двутаврового профиля, необходимые для изготовления перфорированной балки, где а - верхняя часть стенки балки, б - нижняя часть стенки балки.In FIG. 2 shows the cut lines of the rolling I-beam profile necessary for the manufacture of a perforated beam, where a is the upper part of the wall of the beam, b is the lower part of the wall of the beam.

На фиг. 3 показана балка с эллиптической перфорацией с переменным наклоном главных осей эллиптических отверстий к оси стенки, где а - верхняя часть стенки балки, б - нижняя часть стенки балки, в - эллиптическое отверстие, г - участок сварки. Наклон отверстий изменяется от 45 градусов близ опоры балки с постепенным увеличением его до 90 градусов в середине балки.In FIG. Figure 3 shows a beam with elliptical perforation with a variable inclination of the main axes of the elliptical holes to the axis of the wall, where a is the upper part of the wall of the beam, b is the lower part of the wall of the beam, c is an elliptical hole, d is the welding section. The inclination of the holes varies from 45 degrees near the beam support with a gradual increase to 90 degrees in the middle of the beam.

На фиг. 4 показана схема разреза прокатного двутаврового профиля, позволяющая получить отверстия с переменным наклоном главных осей к продольной оси балки, где а - верхняя часть стенки балки, б - нижняя часть стенки балки.In FIG. 4 shows a sectional diagram of a rolling I-beam profile, which makes it possible to obtain holes with a variable inclination of the main axes to the longitudinal axis of the beam, where a is the upper part of the wall of the beam, b is the lower part of the wall of the beam.

Был выполнен расчет напряженно-деформированного состояния стенки балки с круглыми и эллиптическими отверстиями различной ориентации с использованием программного комплекса LIRA-9.6. Результаты расчета в виде изополей напряжений представлены на фиг. 5-9. The stress-strain state of the beam wall with round and elliptical holes of various orientations was calculated using the LIRA-9.6 software package. The calculation results in the form of voltage isopoles are presented in FIG. 5-9.

Здесь:Here:

На фиг. 5 показаны изополя приведенных напряжений в стенке с круглыми отверстиями;In FIG. 5 shows an isopole of reduced stresses in a wall with round holes;

на фиг. 6 - изополя приведенных напряжений в стенке с отверстиями в виде эллипса с вертикально ориентированной главной осью;in FIG. 6 - isopole of reduced stresses in the wall with holes in the form of an ellipse with a vertically oriented main axis;

на фиг. 7 - изополя приведенных напряжений в стенке с отверстиями в виде эллипса с горизонтально ориентированной главной осью;in FIG. 7 - isopole of reduced stresses in the wall with holes in the form of an ellipse with a horizontally oriented main axis;

на фиг. 8 - изополя приведенных напряжений в стенке с отверстиями в виде эллипса с главными осями, ориентированными под углом 45 градусов к оси балки;in FIG. 8 - isopole of reduced stresses in the wall with holes in the form of an ellipse with the main axes oriented at an angle of 45 degrees to the axis of the beam;

на фиг. 9 - изополя приведенных напряжений в стенке с отверстиями в виде эллипса с главными осями, имеющими переменный наклон главных осей, изменяющийся от 90 градусов к продольной оси балки до 45 градусов в опорной зоне.in FIG. 9 - isopole of reduced stresses in the wall with holes in the form of an ellipse with the main axes having a variable inclination of the main axes, varying from 90 degrees to the longitudinal axis of the beam to 45 degrees in the reference zone.

На всех эпюрах синим цветом обозначено сжатие, коричневым - растяжение. Интенсивность цвета соответствует величине напряжения. Цифрами указаны точки, в которых определены напряжения. Величины напряжений в этих точках приведены в таблице 1.On all diagrams, compression is indicated in blue, and extension in brown. The color intensity corresponds to the magnitude of the voltage. The numbers indicate the points at which the voltages are determined. The stress values at these points are shown in table 1.

Подробный анализ напряженно-деформированного состояния стенки перфорированной балки показывает уменьшение величины и концентрации напряжений при применении отверстий перфорации в форме эллипсов с наклоном их главной оси.A detailed analysis of the stress-strain state of the wall of the perforated beam shows a decrease in the magnitude and concentration of stresses when using perforation holes in the form of ellipses with an inclination of their main axis.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из приведенной выше таблицы, предлагаемые формы отверстий в стенке в виде эллипсов с наклоном главной оси к оси балки, равным 45 градусов, симметрично расположенных относительно центра, а также с переменным наклоном главных осей эллиптических отверстий, показанные на фиг.8 и 9, позволяют снизить напряжения в указанных точках в среднем на 10 процентов.As can be seen from the above table, the proposed shape of the holes in the wall in the form of ellipses with an inclination of the main axis to the axis of the beam equal to 45 degrees symmetrically located relative to the center, as well as with a variable inclination of the main axes of the elliptical holes shown in Figs. 8 and 9, they reduce stress at these points by an average of 10 percent.

Предложенная перфорированная балка, выполненная описанным образом, позволяет уменьшить вес готовой конструкции и снизить концентрации напряжений в стенке. Это приводит к повышению надежности и долговечности конструкции.The proposed perforated beam, made in the described manner, allows to reduce the weight of the finished structure and reduce stress concentration in the wall. This leads to increased reliability and durability of the structure.

Claims (3)

1. Перфорированная балка, изготовленная из прокатного двутаврового профиля, разрезанного вдоль оси стенки с определенным очертанием для каждой половины балки и сваренного выступающими частями образовавшихся половин так, чтобы получить отверстия в виде эллипса, отличающаяся тем, что эллиптические отверстия имеют разный угол наклона главной оси эллипса к оси балки.1. A perforated beam made of a rolled I-profile, cut along the axis of the wall with a certain shape for each half of the beam and welded by the protruding parts of the formed halves so as to obtain holes in the form of an ellipse, characterized in that the elliptical holes have different angles of inclination of the main axis of the ellipse to the axis of the beam. 2. Перфорированная балка по п. 1, отличающаяся тем, что центральное эллиптическое отверстие главной осью расположено перпендикулярно продольной оси балки, а остальные под углом 45 градусов симметрично относительно центра балки.2. The perforated beam according to claim 1, characterized in that the central elliptical hole with the main axis is perpendicular to the longitudinal axis of the beam, and the others are symmetrically relative to the center of the beam at an angle of 45 degrees. 3. Перфорированная балка по п. 1, отличающаяся тем, что эллиптические отверстия имеют угол наклона, плавно меняющийся от 90 градусов в центре балки до 45 градусов в опорных участках симметрично относительно центра балки. 3. The perforated beam according to claim 1, characterized in that the elliptical holes have an angle of inclination that varies smoothly from 90 degrees in the center of the beam to 45 degrees in the supporting sections symmetrically relative to the center of the beam.
RU2014139987/03A 2014-10-02 2014-10-02 Perforated beam RU2569524C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014139987/03A RU2569524C1 (en) 2014-10-02 2014-10-02 Perforated beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014139987/03A RU2569524C1 (en) 2014-10-02 2014-10-02 Perforated beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569524C1 true RU2569524C1 (en) 2015-11-27

Family

ID=54753519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014139987/03A RU2569524C1 (en) 2014-10-02 2014-10-02 Perforated beam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569524C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107826210A (en) * 2017-10-12 2018-03-23 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 A kind of open-celled structure and its design method for reducing stress concentration

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB638689A (en) * 1948-01-13 1950-06-14 Nils Birger Henrik Sundman Improvements in or relating to girders and like constructions
US3197610A (en) * 1959-05-13 1965-07-27 Litzka Franz Honey-comb girders
EP0324206B1 (en) * 1988-01-12 1993-04-21 Wescol Structures Limited Structural beam with openings
RU2154717C1 (en) * 1998-12-15 2000-08-20 Ульяновский государственный технический университет Method of manufacturing light-weight metal beam

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB638689A (en) * 1948-01-13 1950-06-14 Nils Birger Henrik Sundman Improvements in or relating to girders and like constructions
US3197610A (en) * 1959-05-13 1965-07-27 Litzka Franz Honey-comb girders
EP0324206B1 (en) * 1988-01-12 1993-04-21 Wescol Structures Limited Structural beam with openings
RU2154717C1 (en) * 1998-12-15 2000-08-20 Ульяновский государственный технический университет Method of manufacturing light-weight metal beam

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107826210A (en) * 2017-10-12 2018-03-23 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 A kind of open-celled structure and its design method for reducing stress concentration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2569524C1 (en) Perforated beam
CN107207217B (en) A kind of crane, especially bridge crane or gantry crane
US20110047722A1 (en) Hoop Truss Bridge
EP2372082A3 (en) Formwork girder
US4621475A (en) Structural strut and truss formed therefrom
RU2567799C1 (en) Method to manufacture perforated beam
RU176462U1 (en) Multi-span carrier beam
EA031238B1 (en) Space stay-cable truss
CN103835434B (en) H profile steel with ribbing and H profile steel xoncrete structure with ribbing
US2846931A (en) Grating structure
KR101712140B1 (en) Girder structure
RU196497U1 (en) Perforated truss beam
EP2682555A3 (en) Corner connection element
RU149995U1 (en) PUNCHED BEAM WITH PERFORATED WALL
RU2621247C1 (en) Steel-concrete beam
CN205369877U (en) Elevartor shaft removes and protects operation platform firmly
CN208304280U (en) A kind of cage for major diameter tube body overhead welding
RU36405U1 (en) Log wall element
SU1065564A1 (en) Method of producing lightweight metal girders
RU2645026C1 (en) Composite wooden beam on metal toothed plates
RU116877U1 (en) SQUARE PIPE FARM
RU2046902C1 (en) Method for makings light-weighted metal beam
RU2303112C1 (en) Power transmission tower structure
RU81744U1 (en) SEGMENT FARM
RU2664520C1 (en) T-beam

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170307

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171003