RU2569524C1 - Perforated beam - Google Patents
Perforated beam Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
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
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
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.
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)
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)
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)
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 |
-
2014
- 2014-10-02 RU RU2014139987/03A patent/RU2569524C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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)
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 |