RU2724653C1

RU2724653C1 - Hydraulic beam

Info

Publication number: RU2724653C1
Application number: RU2019119481A
Authority: RU
Inventors: Игорь Павлович Попов; Дмитрий Николаевич Парышев; Александр Владимирович Ильтяков; Владимир Иванович Копырин; Олег Юрьевич Моисеев; Илья Игоревич Овчинников; Валерий Васильевич Харин; Данил Алексеевич Харин; Владимир Александрович Воронкин
Original assignee: Валерий Васильевич Харин
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-06-25

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to pipe elements of span structures of small and medium bridges, as well as to elements of building structures, namely, to long bearing elements. Hydraulic beam consists of a metal shell in the form of a pipe tightly closed and completely filled with liquid.EFFECT: increasing ultimate bending strength.4 cl

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к трубобетонным элементам пролетных строений малых и средних мостов, а также к элементам строительных конструкций, а именно к длинномерным несущим элементам.The invention relates to the field of construction, namely, to concrete elements of spans of small and medium-sized bridges, as well as to elements of building structures, namely, long-length bearing elements.

Из уровня техники аналоги заявляемому изобретению не известны.The prior art analogues of the claimed invention are not known.

Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности балки и удешевление себестоимости и упрощение технологии изготовления.The objective of the invention is to increase the load capacity of the beam and reduce the cost of production and simplify manufacturing technology.

Технический результат изобретения заключается в повышении предела прочности на изгиб и технологичности.The technical result of the invention is to increase the ultimate strength in bending and manufacturability.

Технический результат реализуется совокупностью основных признаков: гидравлическая балка состоит из металлической оболочки в виде трубы, герметично закрытой и полностью заполненной жидкостью, например водой.The technical result is realized by a combination of basic features: a hydraulic beam consists of a metal shell in the form of a pipe, hermetically closed and completely filled with liquid, for example water.

Кроме того: гидравлическая балка может быть заполнена низкозамерзающей жидкостью;In addition: the hydraulic beam can be filled with low-freezing fluid;

внутри гидравлической балки или снаружи расположены ТЭНы с возможностью регулировки температуры;inside the hydraulic beam or outside there are heating elements with the ability to adjust the temperature;

у гидравлической балки торцы трубы закрыты полусферическими или выпуклыми крышками, или пластинами.at the hydraulic beam, the ends of the pipe are closed with hemispherical or convex covers, or plates.

Задача изобретения и технический результат связаны следующим образом: повышение предела прочности на изгиб и технологичности приводит к повышению нагрузочной способности балки и удешевлению себестоимости и упрощению технологии изготовления.The objective of the invention and the technical result are related as follows: increasing the tensile strength in bending and manufacturability leads to an increase in the load capacity of the beam and to reduce the cost of production and simplify manufacturing technology.

Суть изобретения заключается в том, чтобы трубу, полностью наполненную жидкостью и закрытую по торцам герметично использовать в качестве балки в общем строительстве, а также в пролетных строениях малых и средних мостов. Как известно жидкость, в частности, вода практически не сжимаема. В закрытом сосуде внешнее давление по закону Паскаля передается в любую точку без изменений во всех направлениях. В пустой трубе при критической нагрузке материал стенок работает на 5-10%. При этом максимальное напряжение возникает по середине и стремится к нулю в районе опор. В случае балки в виде герметичной трубы, наполненной жидкостью при поперечной нагрузке работает вся поверхность трубы и несущая способность балки повышается не менее, чем в 10 раз, по сравнению с пустой трубой. В качестве наполнителя в балке может быть использована вода, масло. Для предотвращения замерзания при эксплуатации при низких температурах можно использовать антифриз, спирт. Для экономии жидкости (антифриз, спирт) объем трубы может быть частично или полностью заполнен песком, гравием или другим сыпучим материалом. Также с целью предотвращения замерзания жидкости, возможно установить внутри трубы или на внешней поверхности нагревательные элементы с возможностью регулирования температуры. Параметры трубы рассчитываются из условий упругой деформации.The essence of the invention lies in the fact that the pipe, completely filled with liquid and closed at the ends, is hermetically used as a beam in general construction, as well as in spans of small and medium bridges. As you know, a liquid, in particular, water is practically not compressible. In a closed vessel, external pressure, according to Pascal's law, is transmitted to any point without changes in all directions. In an empty pipe at critical load, the wall material works by 5-10%. In this case, the maximum voltage arises in the middle and tends to zero in the region of the supports. In the case of a beam in the form of a sealed pipe filled with liquid with a transverse load, the entire surface of the pipe works and the bearing capacity of the beam increases by at least 10 times, compared with an empty pipe. As a filler in the beam can be used water, oil. To prevent freezing during operation at low temperatures, you can use antifreeze, alcohol. To save liquid (antifreeze, alcohol), the volume of the pipe can be partially or completely filled with sand, gravel or other bulk material. Also, in order to prevent freezing of the liquid, it is possible to install heating elements with the possibility of temperature control inside the pipe or on the external surface. Pipe parameters are calculated from the conditions of elastic deformation.

Балка изготавливается следующим образом.The beam is made as follows.

Торцы трубы завариваются по торцам пластинами или полусферическими или выпуклыми крышками. Полусферические, выпуклые крышки призваны выравнивать напряжения на стенки внутри трубы, в отличие от плоских крышек, в которых на стыках возникают концентраторы напряжений. В крышках предусмотрены отверстия с напорной арматурой для заполнения трубы жидкостью. В верхней части предусмотрены отверстия с перепускным клапаном, для выхода воздуха и контроля наполняемости. Жидкость заполняется через входной штуцер до полного наполнения и закрывается заглушкой. При монтаже пролетных строений балки могут быть выполнены с возможностью гидравлического сообщения с другими (соседними) балками, что позволяет распределять напряжения от внешней нагрузки между соседними балками и повысить нагрузочную способность балок. Для укрепления торцевых стенок трубы, противоположные крышки могут быть соединены, например, тросом, протянутым внутри трубы с возможностью резьбового натяжения. Для уменьшения количества жидкости внутрь трубы можно поместить заваренную с торцов пустую трубу меньшего диаметра. Внутренняя труба имеет на торцах плоские или полусферические заглушки. Наполнение балки жидкостью возможно осуществлять на месте монтажа.The ends of the pipe are welded at the ends with plates or hemispherical or convex covers. Hemispherical, convex caps are designed to equalize the stresses on the walls inside the pipe, in contrast to flat caps, in which stress concentrators appear at the joints. Lids have openings with pressure fittings to fill the pipe with liquid. In the upper part there are openings with a bypass valve for air outlet and control of filling. The liquid is filled through the inlet fitting until it is completely filled and closed with a plug. When installing spans, the beams can be made with the possibility of hydraulic communication with other (neighboring) beams, which allows you to distribute the voltage from an external load between adjacent beams and increase the load capacity of the beams. To strengthen the end walls of the pipe, opposite caps can be connected, for example, by a cable stretched inside the pipe with the possibility of threaded tension. To reduce the amount of liquid inside the pipe, you can place an empty pipe welded from the ends of a smaller diameter. The inner pipe has flat or hemispherical plugs at the ends. It is possible to fill the beam with liquid at the installation site.

Claims

1. The hydraulic beam consists of a metal shell in the form of a pipe, hermetically closed and completely filled with liquid.

2. The hydraulic beam according to claim 1, characterized in that it is filled with a low-freezing liquid or water.

3. The hydraulic beam according to claim 1, characterized in that the heating elements are located inside or outside it with the possibility of adjusting the temperature.

4. The hydraulic beam according to claim 1, characterized in that the ends of the pipe are closed with hemispherical or convex covers or plates.