RU2704071C1 - Composite combined i-beam - Google Patents
Composite combined i-beam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704071C1 RU2704071C1 RU2018141765A RU2018141765A RU2704071C1 RU 2704071 C1 RU2704071 C1 RU 2704071C1 RU 2018141765 A RU2018141765 A RU 2018141765A RU 2018141765 A RU2018141765 A RU 2018141765A RU 2704071 C1 RU2704071 C1 RU 2704071C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- belts
- composite
- thickening
- diaphragms
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
- E04C3/292—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being wood and metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Panels For Use In Building Construction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям комбинированных двутавровых балок, используемых в качестве несущих элементов покрытий и перекрытий малоэтажных зданий.The invention relates to the field of construction, in particular to the designs of combined I-beams used as load-bearing elements of coatings and ceilings of low-rise buildings.
Известна составная металлодеревянная балка двутаврового сечения, включающая верхнюю и нижнюю полки, изготовленные из древесины хвойных пород, соединенных между собой при помощи накладок, расположенных по длине балки с возможностью обеспечения постоянства расстояния между полками. Полки выполнены составными из элементов с профилированными гранями, которыми они обращены друг к другу и скреплены между собой по длине балки, профилированная стенка в верхней и нижней части расположена между составными элементами. Между полками установлены опорные элементы, которые скреплены между собой. [Патент на полезную модель РФ №96144, от 18.03.2010, МПК Е04С 3/292, Бюллетень №20 от 20.07.2010].Known composite metal beam I-beam, including the upper and lower shelves made of coniferous wood, interconnected by means of overlays located along the length of the beam with the possibility of ensuring a constant distance between the shelves. The shelves are made of composite elements with profiled faces, with which they are facing each other and fastened together along the length of the beam, the profiled wall in the upper and lower parts is located between the composite elements. Between the shelves installed supporting elements that are fastened together. [Patent for utility model of the Russian Federation No. 96144, dated March 18, 2010, IPC E04C 3/292, Bulletin No. 20 dated July 20, 2010].
Недостатками такой конструкции является большое количество деталей, требующихся для изготовления балки, усложняющих технологический процесс. Отсутствие доступа к стенке балки и, в связи с этим, усложнение контроля состояния балки под накладками.The disadvantages of this design is the large number of parts required for the manufacture of beams, complicating the process. Lack of access to the wall of the beam and, in this regard, the complexity of monitoring the state of the beam under the overlays.
Известна металлодеревянная двутавровая балка, состоящая из металлической стенки, сшитой на нагелях или винтах двухсторонними деревянными поясами и параллельными двухсторонними ребрами. [Патент на полезную модель РФ №129960, от 09.01.2013, МПК Е04С 3/292, Бюллетень №19 от 10.07.2013]. Ребра в балке уперты с равным шагом в пояса и выполнены восходящими от опор. Ребра с поясами в узлах стыка соединяются зубчатыми пластинами или металлическими пластинками на нагелях.Known metal-wooden I-beam, consisting of a metal wall stitched on pins or screws with double-sided wooden belts and parallel double-sided ribs. [Patent for utility model of the Russian Federation No. 129960, dated 09.01.2013, IPC Е04С 3/292, Bulletin No. 19 dated 10.07.2013]. The ribs in the beam are abutted with equal pitch in the belts and are made ascending from the supports. The ribs with belts in the joints of the joint are connected by gear plates or metal plates on the pins.
Недостатками такой конструкции является большое количество комплектующих деталей, требующихся для изготовления балки.The disadvantages of this design is the large number of components required for the manufacture of beams.
Наиболее близкой к изобретению является составная комбинированная двутавровая балка, включающая составные деревянные пояса, полученные, например, роспуском призматического бруса по длине по волнистой линии, и поперечно гофрированную стальную стенку, размещенную между частями поясов, соединенные в жесткую конструкцию при помощи металлических нагелей [Патент на полезную модель РФ №151745, от 23.12.2013, МПК Е04С 3/12, Бюллетень №10 от 10.04.2015].Closest to the invention is a composite combined I-beam, including composite wooden belts, obtained, for example, by dissolving a prismatic beam along the length of a wavy line, and a transversely corrugated steel wall placed between the parts of the belts connected in a rigid structure using metal pins [Patent for Utility Model of the Russian Federation No. 151745, dated December 23, 2013, IPC E04C 3/12, Bulletin No. 10 dated April 10, 2015].
Недостатком этой балки является низкая несущая способность и жесткость конструкции, необходимость в большом количестве металлических нагелей, обеспечивающих совместную работу тонкой стенки и поясов.The disadvantage of this beam is the low bearing capacity and structural rigidity, the need for a large number of metal pins, ensuring the joint work of a thin wall and belts.
Технический результат изобретения - повышение несущей способности и жесткости составной комбинированной двутавровой балки.The technical result of the invention is to increase the bearing capacity and stiffness of a composite combined I-beam.
Технический результат достигается тем, что составная комбинированная двутавровая балка, состоящая из соединенных в жесткую конструкцию, при помощи механических связей, деревянных составных поясов, полученных роспуском бруса по длине по волнистой линии, и стенки из поперечно гофрированного стального листа, усилена утолщением продольных краев стенки, по меньшей мере, в зоне соединения с составными частями поясов.The technical result is achieved by the fact that a composite combined I-beam, consisting of connected in a rigid structure, using mechanical ties, wooden composite belts obtained by dissolving the beam along the length along the wavy line, and a wall of transversely corrugated steel sheet, reinforced by thickening the longitudinal edges of the wall, at least in the zone of connection with the components of the belts.
Усиление краев стенки утолщением получено путем симметричной сборки и жесткого соединения пакета волнистых полос из того же или иного конструкционного материала с более высокими физико-механическими свойствами одинаковой или переменно ступенчатой ширины, постепенно сужающихся к периферии.Strengthening of the edges of the wall by thickening was obtained by symmetrical assembly and rigid connection of a packet of wavy strips of the same or another structural material with higher physicomechanical properties of the same or variable step width, gradually tapering to the periphery.
Усиление краев стенки утолщением также может быть получено прокаткой, сваркой или вальцовкой с загибом, не менее высоты пояса, на 180° продольных краев стального листа стенки до его гофрирования.Strengthening the edges of the wall by thickening can also be obtained by rolling, welding or rolling with bending, not less than the height of the belt, by 180 ° of the longitudinal edges of the steel sheet of the wall before it is corrugated.
Технический результат достигается также тем, что балка дополнительно усилена продольными диафрагмами жесткости уголкового сечения, расположенными с внутренней стороны составных частей поясов, соответствующими им по длине и ширине, жестко прикрепленными к утолщенной части стенки, полкой, прилегающей и совпадающей с ее волнистым контуром, при этом составные части поясов установлены между утолщенной частью стенки и отогнутой полкой диафрагм жесткости враспор.The technical result is also achieved by the fact that the beam is additionally reinforced with longitudinal stiffness diaphragms of angular cross-section, located on the inside of the component parts of the belts, corresponding in length and width, rigidly attached to the thickened part of the wall, a shelf adjacent and coinciding with its wavy contour, while the component parts of the belts are installed between the thickened part of the wall and the bent shelf of diaphragms of rigidity at odds.
Механические связи, соединяющие балку в жесткую конструкцию, пропущены через отогнутые полки диафрагм жесткости, увеличивают количество плоскостей срезов и несущую способность соединения.Mechanical bonds connecting the beam into a rigid structure are passed through bent shelves of stiffness diaphragms, increasing the number of cut planes and the bearing capacity of the joint.
Оси механических связей по отношению к продольной оси балки расположены в плане под углом неравным 90°, например, по схеме зигзаг, что, с одной стороны, уменьшает ослабление поперечных сечений деревянных поясов, а с другой стороны, увеличивает площадь смятия в стальной стенке.The axes of mechanical bonds with respect to the longitudinal axis of the beam are arranged in plan at an angle unequal 90 °, for example, according to the zigzag pattern, which, on the one hand, reduces the weakening of the cross sections of wooden belts, and on the other hand, increases the area of collapse in the steel wall.
Изобретение поясняется графическими изображениями.The invention is illustrated by graphic images.
На фиг. 1 изображена составная комбинированная двутавровая балка в изометрии, где показаны: составная часть пояса 1, стенка 2, механическая связь 3, диафрагма жесткости 4, утолщение 5.In FIG. 1 shows a composite combined I-beam in isometry, which shows: a component of the
На фиг. 2 изображено поперечное сечение составной комбинированной двутавровой балки по фиг. 1, с утолщением, полученным при помощи симметричной сборки и жесткого соединения пакета волнистых полос, где показаны: составная часть пояса 1, стенка 2, механическая связь 3, диафрагма жесткости 4, утолщение 5.In FIG. 2 is a cross-sectional view of a composite combined I-beam of FIG. 1, with a thickening obtained by symmetrical assembly and rigid connection of a packet of wavy bands, which shows: a component of the
На фиг. 3 изображено поперечное сечение составной комбинированной двутавровой балки по фиг. 1, с утолщением, полученным прокаткой, сваркой или вальцовкой до гофрирования стального листа стенки, где показаны: составная часть пояса 1, стенка 2, механическая связь 3, диафрагма жесткости 4, утолщение 5.In FIG. 3 is a cross-sectional view of the composite combined I-beam of FIG. 1, with a thickening obtained by rolling, welding or rolling to corrugate the steel sheet of the wall, where it is shown: a component of the
На фиг. 4 изображен вид сверху (в плане) одного из поясов с расположением осей механических связей 3 под углом к продольной оси балки неравным 90°, по схеме зигзаг.In FIG. 4 shows a top view (in plan) of one of the belts with the arrangement of the axes of
Составная комбинированная двутавровая балка состоит из верхнего и нижнего деревянных поясов. Каждый пояс образован роспуском бруса по длине по волнистой линии на две составные части, между которыми расположена поперечно гофрированная тонкая стенка 2 из стального листа.The composite combined I-beam consists of upper and lower wooden belts. Each belt is formed by the dissolution of the beam along the length along the wavy line into two components, between which there is a transversely corrugated
Составные части деревянных поясов могут быть также изготовлены иным способом, например, формованием, склеиванием и запрессовкой целенаправленно уложенных отходов механической обработки или специально нарезанного древесного материала (продольно ориентированных стружек, шпона). При малой высоте гофр стальной стенки 2 составные части поясов могут быть получены из цельной или клееной древесины путем ее прессования, смятием поперек волокон. Как известно, деформации поперечного смятия в древесине велики, что объясняется пористым анизотропным ее строением с наименьшим модулем упругости в поперечном направлении. Такая технология упростит изготовление составных частей поясов 1, локально уплотнит и упрочнит древесину, а также исключит отходы деревообработки.The components of wooden belts can also be made in a different way, for example, by molding, gluing and pressing in purposefully laid waste of mechanical processing or specially cut wood material (longitudinally oriented chips, veneer). With a small height of the corrugation of the
Составные части поясов 1 и стенка 2 комбинированной балки соединены между собой в жесткую конструкцию при помощи механических связей 3, например, выполненных в виде нагелей или тяжей. Деревянные пояса должны быть изготовлены из качественной цельной или клееной древесины хвойных пород класса прочности при изгибе не ниже К24 и обработаны антисептиком.The components of the
Кроме этого, балка снабжена продольными диафрагмами жесткости 4 уголкового сечения, расположенными с внутренней стороны каждой составной части пояса 1, которые соответствуют длине и ширине составной части пояса 1 и приваренные к стенке 2 прилегающей к ней полкой, край которой совпадает с волнистым контуром стенки 2.In addition, the beam is equipped with
Продольные края стенки 2, по меньшей мере, в зоне соединения с составными частями поясов 1и диафрагмами жесткости 4, выполнены с утолщением 5.The longitudinal edges of the
По одному из вариантов утолщение 5 стенки 2 достигается загибом (вальцовкой) на 180° продольных краев тонкого стального листа заготовки, прокаткой или сваркой, выполненной до операции поперечного гофрирования стального листа.According to one of the options, the
По другому варианту утолщение 5 стенки 2 достигается путем симметричной сборки и жесткого соединения пакета волнистых металлических полос контактной сваркой, либо послойной склейкой из того же или иного конструкционного материала одинаковой или переменно ступенчатой ширины, постепенно сужающихся к периферии.In another embodiment, the
Утолщение 5 продольных краев тонкой металлической стенки 2 усиливает ее сопротивление местному смятию и срезу под механическими связями 3 и одновременно рационально распределяет более прочный и жесткий материал в местах наибольших продольных деформаций и напряжений, возникающих при поперечном изгибе.Thickening 5 of the longitudinal edges of the
Составные части поясов 1 вставлены между утолщенным краем стенки 2 и отогнутой полкой диафрагм жесткости 4 враспор.The components of the
Продольные диафрагмы жесткости 4 ограничивают при изгибе балки развитие горизонтальных, раздвигающих составные части поясов 1 деформаций, вызванных волнистой формой поперечно гофрированной стенки 2, разгружая при этом механические связи 3, количество которых может быть уменьшено вдвое. В местах опирания балки и действия больших сосредоточенных сил тонкая поперечно гофрированная стенка 2 может быть дополнительно усилена поперечными ребрами жесткости, выполненными в древесине или металле.The longitudinal diaphragms of
С учетом условий эксплуатации все элементы комбинированной балки должны иметь специальные защитные покрытия (антикоррозийные, гидрофобные, огнезащитные).Taking into account the operating conditions, all elements of the combined beam should have special protective coatings (anticorrosive, hydrophobic, fireproof).
Сборку составной комбинированной двутавровой балки выполняют на стенде в следующей последовательности.Assembling a composite combined I-beam is performed on the stand in the following sequence.
Составные части поясов 1 балки выполняют роспуском по длине по волнистой линии деревянного бруса. При роспуске бруса пилением ширина пропила должна соответствовать утолщенному участку стенки 2, обеспечивая при этом установку составных частей деревянных поясов враспор, например, при помощи запрессовки.The component parts of the
Сквозные отверстия под механические связи 3 в одной из составных частей пояса 1 могут быть высверлены заранее, чтобы в дальнейшем использовать их в качестве направляющих.Through holes for
Для получения утолщения 5 стенки 2 по одному из вариантов изготовления балки, продольные края стального листа заготовки для стенки 2 загибают на 180° не менее чем на высоту деревянного пояса, затем производят поперечное гофрирование листа.To obtain a
По другому варианту изготовления балки утолщения 5 могут быть получены путем симметричной сборки и жесткого соединения, например, при помощи контактной сварки или склейки пакета волнистых металлических полос из того же или иного конструкционного материала, одинаковой или переменно ступенчатой ширины, сужающихся к периферии.According to another manufacturing option, thickening
Переменность ширины полос снижает опасное влияние концентрации напряжений в переходной зоне от утолщения 5 к стенке 2 из тонкого стального листа.Variability of the strip width reduces the dangerous effect of stress concentration in the transition zone from the
Диафрагмы жесткости 4 уголкового сечения могут быть изготовлены, например, резкой по длине по волнистой линии стенки металлического гнутого швеллера или резкой прямоугольной полосы с последующим загибом (отбортовкой) на 90° одного из краев заготовки.The
Продольные диафрагмы жесткости 4 уголкового сечения, расположенные с внутренней стороны составных частей поясов 1, соответствующие длине и ширине каждой из них привариваются к утолщенной части стенки 2 полкой, прилегающей к ней и совпадающей с ее волнистым контуром.The longitudinal diaphragms of
Соединение составных частей поясов 1 балки со стенкой 2 осуществляется при помощи механических связей 3, нагелей или тяжей пропущенных через отогнутые полки диафрагм жесткости, либо только через составные части поясов 1 и стенку 2, не захватывая диафрагмы жесткости 4.The connection of the components of the
Пропуск механических связей 3 дополнительно через отогнутые полки диафрагм жесткости 4 увеличивает число срезов и несущую способность соединения.The passage of
Схема расстановка механических связей 3 по длине балки с волнистой стальной стенкой влияет на несущую способность соединения, определяемую из условий смятия материалов балки, а также зависящую от среза и изгиба самой механической связи 3.The arrangement of
Кроме того, механические связи 3 испытывают растяжение, обусловленное волнистой геометрией стенки 2, стремящейся при изгибе балки сложиться между частями сжатых верхних поясов и выпрямиться между частями растянутых нижних поясов.In addition, the
Наиболее опасный вид напряженно деформированного состояния в тонкой стальной стенке 2 - это вырыв или срез металла.The most dangerous type of stress-strain state in a
Утолщение 5 продольных краев стенки 2 повышает несущую способность механических связей 3 по опасным видам сопротивлений.Thickening 5 of the longitudinal edges of the
Симметричная по условию смятия древесины расстановка механических связей 3 предполагает равенство толщин составных частей деревянных поясов. В этом случае шаг механических связей 3 должен согласовываться с местами пересечения стенкой срединной плоскости балки.The arrangement of
При расстановке механических связей 3 по гребням и впадинам волн участки смятия древесины составных частей 1 поясов будут различными, что вносит в силовую работу соединения асимметрию, а в их расчет неопределенность.When arranging
Расположение осей механических связей 3 в плане по отношению к продольной оси балки под углом 90° к продольной оси поясов ослабляет поперечные сечения поясов.The location of the axes of the
Более рациональным расположением осей механических связей 3 в плане следует считать их расположение под углом большим или меньшим 90°, например, по схеме зигзаг.A more rational arrangement of the axes of the
Благодаря утолщению 5 продольных краев стенки 2 и диафрагмам жесткости 4 повышается несущая способность и жесткость составной комбинированной двутавровой балки, при этом значительно сокращается требуемое количество механических связей 3, поскольку необходимость в них диктуется, главным образом, обеспечением монтажной целостности конструкции, частичным восприятием растягивающих усилий, возникающих в поясах при изгибе балки, а также влиянием возможной усушки и разбухания древесины при эксплуатации, в условиях колебания температуры и влажности.Due to the thickening of the 5 longitudinal edges of the
Концентрация материала стальной стенки за счет утолщений ее продольных краев, усиление продольными диафрагмами жесткости уголкового сечения, сдерживает опасные распорные деформации составных деревянных поясов, увеличивает приведенный момент инерции и момент сопротивления поперечного сечения конструкции, в целом повышает несущую способность и жесткость заявленной составной комбинированной двутавровой балки.The concentration of the material of the steel wall due to the thickening of its longitudinal edges, the reinforcement by the longitudinal diaphragms of the stiffness of the corner section, holds back the dangerous expansion deformations of the composite wooden belts, increases the reduced moment of inertia and the moment of resistance of the structural cross-section of the structure, and generally increases the bearing capacity and stiffness of the claimed composite combined I-beam.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141765A RU2704071C1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Composite combined i-beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141765A RU2704071C1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Composite combined i-beam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704071C1 true RU2704071C1 (en) | 2019-10-23 |
Family
ID=68318561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141765A RU2704071C1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Composite combined i-beam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704071C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4030266A (en) * | 1976-02-17 | 1977-06-21 | Symons Corporation | Invertable, multi-purpose structural clamp |
RU96144U1 (en) * | 2010-03-18 | 2010-07-20 | Валентин Матвеевич Поздникин | COMPOSITION BEAM |
RU129960U1 (en) * | 2013-01-09 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ | METAL WOODEN DOUBLE BEAM |
RU151745U1 (en) * | 2014-12-25 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского" | BEAM COMPOSITION COMBINED TWO-WAY |
-
2018
- 2018-11-26 RU RU2018141765A patent/RU2704071C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4030266A (en) * | 1976-02-17 | 1977-06-21 | Symons Corporation | Invertable, multi-purpose structural clamp |
RU96144U1 (en) * | 2010-03-18 | 2010-07-20 | Валентин Матвеевич Поздникин | COMPOSITION BEAM |
RU129960U1 (en) * | 2013-01-09 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ | METAL WOODEN DOUBLE BEAM |
RU151745U1 (en) * | 2014-12-25 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского" | BEAM COMPOSITION COMBINED TWO-WAY |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9181701B2 (en) | Method for the production of a longitudinal connection for wooden components and corresponding wooden component | |
JP2007534868A (en) | Reinforced profile with groove | |
JP4710067B2 (en) | Beam-column joint structure | |
RU2704071C1 (en) | Composite combined i-beam | |
RU2492301C1 (en) | Beam with wall corrugated with asymmetric profile | |
JP2020076226A (en) | Shape steel, floor structure, and construction method of floor structure | |
GB2106561A (en) | Wooden girder | |
JP2014031703A (en) | Junction structure of beam end | |
RU188950U1 (en) | COMPOSITION COMBINED TWO-PARTNER BEAM | |
RU117474U1 (en) | WOODEN BEAM | |
JP2016169565A (en) | In-plane shear bearing force structure, and roof structure, wall structure and floor structure having in-plane shear bearing force structure | |
JP4584088B2 (en) | Reinforcing method and structure of existing steel member of steel structure | |
RU2340733C1 (en) | Ridge joint | |
JP6931558B2 (en) | Roof frame | |
RU2365716C1 (en) | Wood-and-metal beam | |
EP2261434B1 (en) | Roof rafter | |
RU2794709C1 (en) | Lattice building element | |
RU2340735C1 (en) | Bar construction joint | |
RU2796282C1 (en) | Plank beam | |
CN210530032U (en) | Wood nail welding shear wall | |
RU2788183C1 (en) | Metal-wood beam | |
RU2794006C1 (en) | Method for manufacturing a metal and wood beam | |
JP6913837B1 (en) | Wood structure unit | |
RU2282005C1 (en) | Building beam | |
JP7162457B2 (en) | Joining structure of retrofitted brace |