RU2770712C1 - Method for manufacturing a building element - Google Patents
Method for manufacturing a building element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770712C1 RU2770712C1 RU2021125728A RU2021125728A RU2770712C1 RU 2770712 C1 RU2770712 C1 RU 2770712C1 RU 2021125728 A RU2021125728 A RU 2021125728A RU 2021125728 A RU2021125728 A RU 2021125728A RU 2770712 C1 RU2770712 C1 RU 2770712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- belts
- chords
- building element
- manufacturing
- 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
- E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
- E04C3/06—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
- E04C3/07—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web at least partly of bent or otherwise deformed strip- or sheet-like material
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности, к способам изготовления строительных элементов двутаврового сечения, используемых в качестве несущих элементов зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction, in particular, to methods for manufacturing I-section building elements used as load-bearing elements of buildings and structures.
Известен способ изготовления строительного элемента - стальной балки двутаврового сечения с трубчатыми поясами узкой прямоугольной формы и одной или двумя поперечно гофрированными стенками с трапециевидными гофрами, которые устанавливают между поясами и жестко прикрепляют к ним на сварке / X. Wang (2003), "Behavior of steel members with trapezoidal corrugated webs and tubular flanges under static loading," Drexel University, Ph. D. thesis / URL: http://hdl.handle.net/l860/98 (Дата обращения: 18.03.2021)/ [1].A known method of manufacturing a building element - a steel I-beam with tubular belts of narrow rectangular shape and one or two transversely corrugated walls with trapezoidal corrugations, which are installed between the belts and rigidly attached to them by welding / X. Wang (2003), "Behavior of steel members with trapezoidal corrugated webs and tubular flanges under static loading," Drexel University, Ph. D. thesis / URL: http://hdl.handle.net/l860/98 (Date of access: 03/18/2021)/ [1].
К недостаткам известного способа относится изготовление развитых в ширину прямоугольных форм поясов, снижающих их крутильную жесткость. Тонкостенные полки поясов, со стороны гофрированной стенки, испытывают сжатие, что может привести к местной и общей потере устойчивости сжатых поясов.The disadvantages of the known method include the production of rectangular belts developed in width, which reduce their torsional rigidity. Thin-walled flanges of the chords, on the side of the corrugated wall, experience compression, which can lead to local and general loss of stability of the compressed chords.
Известен строительный элемент балочного типа двутаврового сечения, с трубчатыми поясами, где гофрированная стенка может иметь волнистую форму, допускается применение всех известных видов и способов сварки, а в одном из вариантов исполнения показано применение дискретных механических связей (болтов) / Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube. Patent No.: US6415577B1 United Stales / AppL No.: 09/677,002 / US CI. 52/7293 / МПК7 E04C 3/30, E04C 3/07. Автор: Jerry W. Curtis. Дата приоритета: 29.09.2002. Опубликовано: 09.072002. Заявитель: BEHLEN ACQUISITION Co. URL: https://patents.google.com/patent/US6415577Bl/en (Дата обращения: 18.03.2021 /[2].Known building element beam type I-section, with tubular belts, where the corrugated wall can have a wavy shape, it is allowed to use all known types and methods of welding, and in one of the embodiments the use of discrete mechanical connections (bolts) / Corrugated web beam connected to a is shown top tube and bottom tube. Patent No.: US6415577B1 United Stales / AppL No.: 09/677,002 / US CI. 52/7293 / IPC 7
В этом патенте описаны различные варианты соединения поясов балки из прямоугольных труб и гофрированной стенки с трапециевидной и волнистой формой гофр, включая размеры элементов и соотношения их частей, со ссылками на научные исследования подобных балок с гофрированной стенкой.This patent describes various options for joining chords of a beam of rectangular tubes and a corrugated wall with a trapezoidal and corrugated corrugation, including the dimensions of the elements and the ratio of their parts, with reference to scientific studies of such beams with a corrugated wall.
К недостаткам известных балок относится развитая в ширину прямоугольная форма поясов, снижающая их крутильную жесткость.The disadvantages of the known beams include the wide rectangular shape of the chords, which reduces their torsional rigidity.
Тонкостенные полки поясов, со стороны гофрированной стенки, испытывают сжатие, что может привести к местной и общей потере устойчивости сжатых поясов.Thin-walled flanges of the chords, on the side of the corrugated wall, experience compression, which can lead to local and general loss of stability of the compressed chords.
Другой недостаток балок связан со сложностью изготовления ее частей и конструкции в целом, что характерно для многих известных стальных двутавровых балок с гофрированной стенкой.Another drawback of the beams is associated with the complexity of manufacturing its parts and design as a whole, which is typical for many well-known steel I-beams with a corrugated wall.
Известен способ изготовления клеефанерной балки двутаврового сечения, состоящей из брусчатых деревянных поясов с криволинейными пазами трапециевидной формы и тонкой волнистой фанерной стенкой, изогнутую преднапряженную форму которой получают протяжкой плоской фанерной заготовки вдоль криволинейных пазов с последующей запрессовкой и склеиванием. Клеефанерную балку проектируют в основном с одинарной стенкой, при этом непрерывность фанерной тюлосы, образующей стенку, в поточном производстве достигается стыковкой листов фанеры, например, на «ус». /Атлас деревянных конструкций / К.-Г. Гетц, Д. Хоор, К. Мелер, Ю. Наттерер; Перевод с немецкого Н. И. Александровой; Под ред. В. В. Ермолова. -Москва: Стройиздат, 1985; С. 52-53, рис. 3/[3].A known method of manufacturing plywood beams I-section, consisting of block wooden belts with curvilinear grooves of a trapezoid shape and a thin wavy plywood wall, the curved prestressed shape of which is obtained by drawing a flat plywood blank along the curved grooves, followed by pressing and gluing. The plywood beam is designed mainly with a single wall, while the continuity of the plywood tulos forming the wall is achieved in mass production by joining plywood sheets, for example, on a "moustache". / Atlas of wooden structures / K.-G. Goetz, D. Hoor, K. Mehler, J. Natterer; Translation from German by N. I. Aleksandrova; Ed. V.V. Ermolova. - Moscow: Stroyizdat, 1985; pp. 52-53, fig. 3/[3].
Недостатки известного способа выражаются в сложности технологического процесса, связанного с принудительным формированием волнистой формы фанерной стенки, способом и конструкцией крепления ее к поясам, низкой прочности стенки на срез, а также в низкой надежности клеевых соединений из-за опасных растягивающих усилий, направленных поперек волокон древесины, возникающих в поясах и стенке при ее запрессовке.The disadvantages of the known method are expressed in the complexity of the technological process associated with the forced formation of a wavy shape of the plywood wall, the method and design of attaching it to the chords, the low shear strength of the wall, as well as the low reliability of adhesive joints due to dangerous tensile forces directed across the wood fibers. arising in the belts and the wall when it is pressed in.
Изготовление балки требует применения сложного и дорогостоящего технологического оборудования для установки стенки в проектное положение.The manufacture of the beam requires the use of complex and expensive technological equipment to install the wall in the design position.
Известен способ изготовления строительного элемента, состоящего из волнистой стенки и поясов имеющих форму коробок или труб с продольной щелью. Для жесткого соединения волнистой стенки с поясами продольные края стенки закрепляют бетонным раствором и т.п., заполняющим полости поясов. / «Строительный элемент». А.с. №51838 СССР: Класс 37b, 3 1937 г. / МПК Е04С 3/29 и Е04С 3/02) / В.Н. Горнов. Заявлено 17 декабря 1936 года за № ТП-2460. Опубликовано 30 сентября 1937 года/ [4, 5]. Данное изобретение принято за прототип.A known method of manufacturing a building element, consisting of a wavy wall and belts in the form of boxes or pipes with a longitudinal slot. For a rigid connection of the wavy wall with the belts, the longitudinal edges of the wall are fixed with concrete mortar, etc., filling the cavity of the belts. / "Building element". A.s. No. 51838 USSR:
Изготовление строительного элемента производится в следующем порядке. Пояс балки с заранее установленной в него волнистой стенкой бетонируется в горизонтальном положении. Бетон или раствор забрасывается на стенку. По ложбинам стенки он стекает как по желобам, заполняя коробчатый пояс. Для ускорения укладки и уплотнения бетона в широких масштабах может применяться вибрирование посредством специальных вибрационных платформ. Такое соединение стенки с поясами имеет целью упростить изготовление указанных элементов.The production of a building element is carried out in the following order. The beam belt with a wavy wall pre-installed in it is concreted in a horizontal position. Concrete or mortar is thrown onto the wall. It flows along the hollows of the wall as though along the gutters, filling the box-shaped belt. To speed up the laying and compaction of concrete on a large scale, vibration can be applied by means of special vibration platforms. Such a connection of the wall with the chords is intended to simplify the manufacture of these elements.
К недостаткам этого способа изготовления относятся сложность, многооперационность и продолжительность изготовления, связанная с процессами твердения раствора или бетона, а также низкая надежность соединения гофрированной стенки с поясами, большая материалоемкостьThe disadvantages of this manufacturing method include the complexity, multi-operation and duration of manufacture associated with the processes of mortar or concrete hardening, as well as the low reliability of the connection of the corrugated wall with the belts, high material consumption.
Сущность изобретения - повышение несущей способности и надежности строительного элемента с одновременным упрощением его изготовления за счет простоты сборки и высокой монтажной готовности, а также совмещения технологических операций формования конструкции в едином непрерывном технологическом процессе.The essence of the invention is to increase the bearing capacity and reliability of the building element while simplifying its manufacture due to ease of assembly and high assembly readiness, as well as combining the technological operations of molding the structure in a single continuous technological process.
Технический результат изобретения - повышение несущей способности и надежности конструкции, упрощение процесса сборки с заданной точностью и высокая монтажная готовность строительного элемента, а также повышение оперативности изготовления строительного элемента.The technical result of the invention is an increase in the bearing capacity and reliability of the structure, a simplification of the assembly process with a given accuracy and a high assembly readiness of the building element, as well as an increase in the efficiency of manufacturing the building element.
Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа изготовления строительного элемента двутаврового сечения с гофрированной стенкой, путем установки и жесткого закрепления гофрированной стенки в тонкостенные пояса трубчатой формы с продольными щелями, и придания жесткости усилительными элементами, особенность заключается в том, что пояса выполняют в форме замкнутого многосвязного сечения с продольными щелями, соответствующими геометрии гофров стенки, а жесткое закрепление стенки создают запрессовкой ее в щели и/или соединением в местах стыковки с элементами поясов, при этом усилительные элементы, в виде вертикальных ребер жесткости, устанавливают в торцах поясов, между поясами на участках приложения локальных сосредоточенных нагрузок к поясам и по границам отверстий в стенке.The technical result is achieved by the fact that, unlike the known method of manufacturing an I-section building element with a corrugated wall, by installing and rigidly fixing the corrugated wall into thin-walled tubular belts with longitudinal slots, and stiffening with reinforcing elements, the peculiarity lies in the fact that the belts perform in the form of a closed multi-connected section with longitudinal slots corresponding to the geometry of the wall corrugations, and rigid fastening of the wall is created by pressing it into the slots and / or connecting it at the joints with the elements of the chords, while the reinforcing elements, in the form of vertical stiffening ribs, are installed at the ends of the chords, between the chords in the areas of application of local concentrated loads to the chords and along the boundaries of the holes in the wall.
Продольные кромки стенки выполняют зубчатыми путем поперечной просечки или зигзагообразного раскроя исходной заготовки стенки с попеременным разводом зубьев, допускающим свободную установку стенки в продольные щели с разными способами их расположения в полостях поясов.Longitudinal edges of the wall are made serrated by transverse notching or zigzag cutting of the original wall blank with alternating teeth setting, allowing free installation of the wall into longitudinal slots with different ways of their location in the cavities of the belts.
Пояса выполняют из упруго-пластичного листового материала путем его раскроя по траектории волны гофрированной стенки с последующим принудительным гибом до образования замкнутой многоугольной или круглой формы, при этом стенку формируют и жестко соединяют с поясами в местах контакта в едином непрерывном технологическом цикле.The belts are made of elastic-plastic sheet material by cutting it along the trajectory of the wave of the corrugated wall, followed by forced bending until a closed polygonal or round shape is formed, while the wall is formed and rigidly connected to the belts at the points of contact in a single continuous technological cycle.
Пояса выполняют из труб с дискретными по длине элемента продольными щелями в виде прорезей, в которых размещают соответствующие им части стенки ступенчато переменной высоты или стенку выполняют по длине элемента дискретной и усиливают ее свободные края у проемов вертикальными ребрами жесткости.The belts are made of pipes with longitudinal slots discrete along the length of the element in the form of slots, in which the corresponding parts of the wall are placed in steps of variable height or the wall is made along the length of the element is discrete and its free edges at the openings are reinforced with vertical stiffening ribs.
Жесткое соединение стенки с поясами обеспечивают дискретными связями в виде прерывистой сварки и омоноличиванием безусадочным компаундом зубчатых продольных кромок стенки в полостях поясов.Rigid connection of the wall with the chords is provided by discrete connections in the form of intermittent welding and monolithic scalloped longitudinal edges of the wall in the cavities of the chords with a non-shrinking compound.
Пояса и часть стенки, заключенной в полости труб, снабжают соосными отверстиями по длине элемента, а поперечную запрессовку и жесткое соединение стенки с поясами создают при помощи преднапряжения высокопрочных болтов, пропущенных через отверстия в стенке и поясах.The chords and part of the wall enclosed in the pipe cavity are provided with coaxial holes along the length of the element, and the transverse pressing and rigid connection of the wall with the chords is created by prestressing high-strength bolts passed through the holes in the wall and chords.
Пояса плоской формы и гофрированную стенку жестко соединяют совместной завальцовкой и сваркой зубчатых продольных кромок стенки между полками поясов.Belts of a flat shape and a corrugated wall are rigidly connected by joint rolling and welding of the serrated longitudinal edges of the wall between the flanges of the belts.
Стенку выполняют многослойной, составленной из гибких полос тонколистового свариваемого материала с отношением толщины слоя t к минимальному радиусу кривизны гофр Rmin, не более 1/100, которые протягивают через продольные щели поясов и жестко соединяют контактной сваркой между слоями, а также в местах стыковки стенки с поясами.The wall is made multilayer, composed of flexible strips of thin-sheet welded material with a ratio of layer thickness t to the minimum radius of curvature of the corrugations R min, not more than 1/100, which are pulled through the longitudinal slots of the chords and rigidly connected by contact welding between the layers, as well as at the joints of the wall with belts.
Трубчатые пояса, испытывающие наибольшее сжатие и кручение от внешних нагрузок и воздействий, изготавливают с более развитой по всем направлениям формой многосвязного поперечного сечения, а вертикальные ребра жесткости, расположенные в торцах, снабжают отверстиями, предназначенными для сращивания строительного элемента при помощи высокопрочных болтов, которые напрягают с контролем усилия натяжения, учитывающим разнообразные условия взаимного сопряжения и опирания.Tubular belts, which experience the greatest compression and torsion from external loads and influences, are made with a more developed multi-connected cross-sectional shape in all directions, and vertical stiffeners located at the ends are provided with holes designed for splicing a building element using high-strength bolts that strain with control of the tension force, taking into account various conditions of mutual conjugation and support.
В предложенном техническом решении повышение несущей способности и надежности конструкции достигается за счет размещения стенки внутри полости трубчатых поясов, укрепляющих местную устойчивость тонкостенных поясов, контактных механических взаимодействий между гофрами стенки и кромками криволинейных пазов поясов, что делает возможным применение дискретных жестких связей между стенкой и поясами.In the proposed technical solution, an increase in the bearing capacity and reliability of the structure is achieved by placing the wall inside the cavity of tubular belts, which strengthen the local stability of thin-walled belts, contact mechanical interactions between the wall corrugations and the edges of the curved grooves of the belts, which makes it possible to use discrete rigid connections between the wall and the belts.
Простота сборки строительного элемента, выполненной с заданной точностью, упрощает изготовление и обеспечивает высокую монтажную готовность строительного элемента без привлечения вспомогательных технических средств, отвечающей требованиям поточности производства с максимальным совмещением технологических операций.The ease of assembly of a building element, made with a given accuracy, simplifies the manufacture and ensures high assembly readiness of the building element without the involvement of auxiliary technical means that meets the requirements of production flow with the maximum combination of technological operations.
Изобретение поясняется чертежами, где показаны: пояс 1, продольная щель 2, стенка 3, стык 4, вертикальное ребро жесткости 5, продольная кромка стенки 6, листовой упруго-пластичный материал 7, линия гиба 8, линия резки 9.The invention is illustrated by drawings, which show:
На фиг. 1 изображен строительный элемент в аксонометрии, где показаны: трубчатые пояса 1 с продольными щелями 2, повторяющими геометрию стенки 3, запрессованной и (или) состыкованной с образованием жесткого соединения в местах стыка 4 с поясами 1, вертикальные ребра жесткости 5, установленные по торцам поясов и между поясами 1, в местах приложения значительных сосредоточенных сил (нагрузок) F или по границам отверстий в стенке.In FIG. 1 shows a building element in a perspective view, which shows:
На фиг. 2 и 3 изображен строительный элемент в аксонометрии в процессе изготовления, где показаны: пояса 1 с продольными щелями 2, повторяющими геометрию стенки 3, запрессованной и (или) состыкованной с образованием жесткого соединения в местах стыка 4 с поясами 1, вертикальные ребра жесткости 5, установленные по торцам поясов и между поясами 1, в местах приложения значительных сосредоточенных сил (нагрузок) F или по границам отверстий в стенке, зубчатые продольные кромки стенки 6 прямоугольной (фиг. 2) или треугольной (фиг. 3) формы, попеременно разведенные в разные стороны, но еще не деформированные под прямым углом.In FIG. 2 and 3 shows a building element in axonometry during the manufacturing process, which shows:
На фиг. 4 изображены два варианта (А, В) конструктивного исполнения поперечного сечения строительного элемента по фиг. 1, где показаны: пояса 1 с продольными щелями 2, повторяющими геометрию стенки 3, запрессованной и/или состыкованной с образованием жесткого соединения в местах стыка 4 с поясами 1 при помощи сварки, пайки (вариант А) или механических связей, например, преднапряженных высокопрочных болтов (вариант В), пропущенных через соосные отверстия в стенке 3 и поясах 1 и создающих поперечную запрессовку стенки 3 и жесткое механическое сцепление за счет сил трения.In FIG. 4 shows two variants (A, B) of the structural design of the cross section of the building element according to FIG. 1, which shows:
На фиг. 5 и 6 изображены поперечные сечения строительного элемента по фиг. 2 и 3 в последовательности изготовления, где показаны: пояса 1 с продольными щелями 2, повторяющими геометрию стенки 3, зубчатые продольные кромки стенки 6 с прямоугольными (по фиг. 2) и треугольными (по фиг. 3) зубьями, имеющими попеременный развод, допускающий их установку в щели 2 поясов 1 различными способами, отформованных под прямым углом запрессовкой в полости поясов 1 с образованием жесткого соединения в местах стыка 4 с поясами.In FIG. 5 and 6 show cross sections of the building element of FIG. 2 and 3 in the manufacturing sequence, which shows:
На фиг. 5, 6 представлены стадии изготовления: А - сборки, В - запрессовки в вертикальной плоскости, С - заключительной запрессовки стенки в горизонтальной плоскости с последующим жестким соединением при помощи сварки и/или заполнения трубчатых полостей поясов 1 безусадочным компаундом вместе с отогнутыми под прямым углом зубчатыми продольными кромками стенки 6.In FIG. 5, 6 show the manufacturing stages: A - assembly, B - pressing in the vertical plane, C - final pressing of the wall in the horizontal plane, followed by a rigid connection by welding and / or filling the tubular cavities of the
На фиг. 7 изображена плоская заготовка листового упруго-пластичного материала 7 для изготовления трубчатых поясов 1 в процессе разметки и раскроя с линиями гиба 8 и линиями резки 9.In FIG. 7 shows a flat sheet of elastic-
На фиг. 8 изображены пояса 1 с различной формой поперечного сечения, с продольной щелью 2, полученные роспуском цельных труб или путем принудительного гиба листового упруго-пластичного материала 7 по фиг. 7.In FIG. 8 shows
На фиг. 8, А изображен пояс 1 прямоугольной формы, близкой к квадрату, рациональной для сжатых поясов, на фиг. 8, В - вытянутой, сплющенной прямоугольной формы, рациональной для растянутых поясов, на фиг. 8, С - жесткой треугольной формы, плавно снижающей концентрацию напряжений в зоне переходе от стенки к поясам, а на фиг. 8, D - жесткой на кручение и равноустойчивой при сжатии круглой формы.In FIG. 8, A shows a
На фиг. 9 изображен пояс 1 с прямоугольной формой поперечного сечения, имеющий дискретные продольные щели 2 в виде односторонних прорезей по длине элемента, соответствующие форме сплошной, ступенчато переменной высоты, или дискретной волнистой стенки 3.In FIG. 9 shows a
На фиг. 10 и 11 изображены варианты волнистых стенок 3 с зубчатыми продольными кромками стенки 6 прямоугольной по фиг. 2 и треугольной по фиг. 3 формой зубьев, попеременно разведенных в разные стороны, полученных поперечной просечкой (фиг. 10) или зигзагообразным раскроем (фиг. 11) исходной листовой заготовки стенки 3: А - до вертикальной запрессовки, когда развод зубьев минимальный, обеспечивающий установку стенки 3 в продольны щели 2 поясов 1 различными способами (вставкой, протяжкой); В - после запрессовки и деформирования их под прямым углом в полости поясов 1.In FIG. 10 and 11 show variants of
На фиг. 12 и 13 изображен строительный элемент в аксонометрии, где показаны: пояса 1 с дискретными по длине элемента продольными щелями 2 в виде односторонних прорезей (по фиг. 9), повторяющими геометрию непрерывной (фиг. 12) или дискретной (фиг. 13) стенки 3, вставленной в продольны щели 2, состыкованной с кромками и полками поясов 1 с образованием жесткого соединения в местах стыка 4 с поясами 1, усиленной по торцам поясов 1 и между поясами 1, на границах участков с отверстиями в непрерывной или проемами в дискретной стенке 3 вертикальными ребрами жесткости 5.In FIG. 12 and 13 shows a building element in axonometry, which shows:
На фиг. 14 изображены варианты поперечных сечений строительного элемента с различными видами жесткого соединения, включающие пояса 1 с продольными щелями 2, соответствующими геометрии гофрированной стенки 3, имеющей зубчатые продольные кромки стенки 6 с попеременным разводом зубьев, вставленной через продольны щели 2 в пояса 1 с образованием жесткого соединения между поясами 1 и стенкой 3: в варианте А - при помощи дискретной прерывистой сварки мест стыка 4 и омоноличивания полостей труб - поясов 1 и зубчатых продольных кромок стенки 6 безусадочным компаундом; в варианте В - при помощи завальцовки и сварки зубчатых продольных кромок стенки 6 между полками плоских поясов 1.In FIG. 14 shows cross-sections of a building element with various types of rigid connection, including
На фиг. 15 изображен строительный элемент в аксонометрии в процессе изготовления и его поперечное сечение, где показаны: пояса 1 с продольными щелями 2, повторяющими геометрию гофрированной стенки 3, состоящей из нескольких гибких полос-заготовок листового упруго-пластичного материала 7 с отношением толщины слоя t к минимальному радиусу кривизны гофр Rmin, не более 1/100, сформированной совместной протяжкой в процессе непрерывного производства через продольные щели 2 поясов 1 с последующей запрессовкой и стыковкой стенки 3 с поясами 1 с образованием жесткого соединения при помощи контактной сварки между слоями, а также в местах стыковки 4 стенки 3 с поясами 1.In FIG. 15 shows a building element in axonometry in the manufacturing process and its cross section, which shows:
Строительный элемент состоит из трубчатых поясов 1, выполненных преимущественно из прочных и упруго-пластичных материалов, например, из конструкционного металла или пластмасс. Возможно изготовление поясов из однородных и разнородных материалов. Продольные щели 2 в поясах 1, соответствующие геометрии гофрированной стенки 3, могут быть созданы полным или дискретным роспуском (разрезкой) готовых труб или сформированы из плоских заготовок листового упруго-пластичного материала 7 раскроем их по линиям резки 9 с последующим принудительным деформированием (перегибом) по линиям гиба 8 (по фиг. 7).The building element consists of
Геометрические размеры продольной щели 2 должны обеспечивать свободную установку (посадку) или протяжку стенки 3 до начала запрессовки (вальцовки) и создания жесткого соединения между поясами 1 и стенкой 3.The geometric dimensions of the
Волнистая гофрированная стенка 3 может быть однослойной или многослойной, изготовленной из конструкционного листового материала (металла, пластмасс).Wavy
Наибольшее отношение толщины слоя t к минимальному радиусу кривизны Rmin гофр при протяжке через продольные щели 2 не должно превышать 1/100.The largest ratio of the layer thickness t to the minimum radius of curvature R min corrugations when drawn through the
Простейшая форма волны может быть описана сопряженными дугами или гармонической функцией, например, синусом, с постоянным периодом.The simplest waveform can be described by conjugate arcs or by a harmonic function, such as a sine, with a constant period.
Возможен иной вариант геометрии стенки, например, в форме затухающих по закону экспоненты волн собственных колебаний с нулевой амплитудой в середине пролета в случае применения строительного элемента в качестве однопролетной шарнирно опертой балки, испытывающей от внешней нагрузки наибольший изгибающий момент в середине пролета.Another variant of the wall geometry is possible, for example, in the form of self-oscillation waves damped according to the exponential law with zero amplitude in the middle of the span in the case of using the building element as a single-span hinged beam, which experiences the greatest bending moment in the middle of the span from an external load.
Рекомендуемое отношение высоты волны h к длине волны 
В качестве металла гофрированной стенки 3 может использоваться тонколистовая толщиной не менее 1,0 мм малоуглеродистая сталь с защитными антикоррозионными покрытиями или нержавеющая сталь.As the metal of the
Наименьшая толщина стенки диктуется надежностью конструкции, технологическими, конструктивными и эксплуатационными факторами.The smallest wall thickness is dictated by the reliability of the design, technological, design and operational factors.
Наибольшая толщина гофрированной стенки 3 зависит от материала, способа формирования гофр, способа соединения, назначения и условий работы строительного элемента.The greatest thickness of the
В качестве конструкционных пластмасс могут применяться гомогенные и гетерогенные (армированные слоистые и волокнистые) материалы толщиной не менее 1 мм.Homogeneous and heterogeneous (reinforced layered and fibrous) materials with a thickness of at least 1 mm can be used as structural plastics.
Размещение гофрированной стенки 3 в полости поясов 1 облегчает фиксацию частей, а ее соединение в местах контакта с поясами 1 придает поясам многосвязность, повышенную жесткость и устойчивость.The placement of the
Зубчатые продольные кромки стенки 6, полученные поперечной просечкой или зигзагообразным раскроем заготовки листового упруго-пластичного материала 7, локально снижающие изгибную жесткость, облегчают процесс формирования гофрированной стенки 3 протяжкой через продольные щели 2, а их начальное несовершенство в виде попеременного развода зубьев упрощает формирование прямого угла при вертикальной запрессовке стенки 3 в полости трубчатых поясов 1 с образованием жесткого соединения с поясами 1 при помощи сварки в местах стыка 4.Serrated longitudinal edges of the
Кроме того, зубчатые продольные кромки 6 гофрированной стенки 3 упрощают создание жесткого соединения с поясами 1 путем завальцовки их между полками плоских поясов и последующей сварки.In addition, the jagged
Глубина просечки или зигзагообразного раскроя заготовки стенки 3, определяет высоту зуба и должна быть не более размеров сечения поясов 1.The depth of the notch or zigzag cutting of the
Кроме того, ширина и высота зуба зависят от технологической (протяжка), опорной и соединительной функции отогнутых зубчатых продольных кромок стенки 6.In addition, the width and height of the tooth depend on the technological (broaching), support and connecting functions of the bent jagged longitudinal edges of the
Под соединительной функцией здесь понимается возможность применения контактной сварки между деформированными под прямым углом зубьями продольных кромок стенки 6 гофрированной стенкой 3 и поясами 1, а также анкеровка зубчатых продольных кромок стенки 6 при заполнении внутренних полостей трубчатых поясов 1 безусадочным компаундом или завальцовке и сварке их между полками плоских поясов 1.The connecting function here means the possibility of using contact welding between the teeth of the longitudinal edges of the
В качестве компаунда, заполняющего полости трубчатых поясов, целесообразно использовать безусадочные вязкие составы на основе полимерных растворов и бетонов с достаточной технологической живучестью, обладающих хорошей адгезией к разнородным материалам, быстрым схватыванием.As a compound filling the cavities of tubular belts, it is advisable to use non-shrinking viscous compositions based on polymer solutions and concretes with sufficient technological survivability, good adhesion to dissimilar materials, and fast setting.
Возможно использование мелкозернистых цементно-песчаных растворов на напрягающем или глиноземистом цементе.It is possible to use fine-grained cement-sand mortars on stressed or aluminous cement.
Начальный попеременный развод зубьев продольных кромок стенки 6 зависит от размера продольных щели 2 и технологии формирования стенки 3 в процессе непрерывного производства, например, прокаткой, совмещенной с протяжкой, запрессовкой и сваркой или прокаткой совмещенной с вальцовкой и сваркой.The initial alternating tooth spacing of the longitudinal edges of the
Усилительные элементы в виде ребер жесткости 5, установленные в торцах трубчатых поясов 1, служат заглушками поясов 1 и элементами сопряжения, опирания строительного элемента. Ребра жесткости 5, установленные между поясами, в местах действия сосредоточенных сил или устройства технологических отверстий, проемов, локально усиливают гофрированную стенку 3, повышая ее жесткость, а их выступающие плоские части могут быть использованы для крепления горизонтальных и вертикальных связей.Reinforcing elements in the form of stiffening
Сборка и изготовление строительного элемента может осуществляться позиционно или непрерывно.The assembly and manufacture of the building element can be carried out positionally or continuously.
Позиционная сборка производится на сборочном стенде (стапеле) с использованием фиксирующих пояса 1 и стенку 3 технологических приспособлений, а также прессового и сварочного оборудования.Positional assembly is carried out on an assembly stand (sledge) using technological
При позиционной сборке возможно изготовление строительного элемента линейно переменной высоты по фиг. 1.With positional assembly, it is possible to manufacture a building element with a linearly variable height according to FIG. one.
При непрерывном изготовлении строительного элемента потребуется конвейерная линия, на которой одновременно могут быть совмещены в одном потоке различные технологические операции (сборка, запрессовка, формование, сварка, резка и др.) при обязательном использовании прессов проходного типа и соответствующего сварочного оборудования.In the continuous production of a building element, a conveyor line will be required, on which various technological operations (assembly, pressing, molding, welding, cutting, etc.) can be simultaneously combined in one stream with the obligatory use of through-type presses and appropriate welding equipment.
На первом этапе изготовления строительного элемента продольные края гофрированной стенки 3 свободно вставляются и точно фиксируются в продольных щелях 2 поясов 1.At the first stage of manufacturing the building element, the longitudinal edges of the
На втором этапе осуществляется вертикальная и горизонтальная запрессовка продольных краев металлической гофрированной стенки 3 между полками и кромками поясов 1 с последующим образованием жесткого соединения состыкованных частей, например, при помощи сварки.At the second stage, vertical and horizontal pressing of the longitudinal edges of the metal corrugated
В одном из вариантов изготовления строительного элемента поперечная запрессовка и жесткое соединение состыкованных частей осуществлено при помощи высокопрочных болтов, расставленных по длине элемента с определенным шагом, зависящим от усилий сдвига, и пропущенных через соосные сквозные отверстия в поясах 1 и в продольных кромках стенки 6, размещенных в полостях поясов 1.In one of the options for manufacturing a building element, the transverse pressing and rigid connection of the joined parts is carried out using high-strength bolts spaced along the length of the element with a certain step, depending on the shear forces, and passed through coaxial through holes in the
Эффективная установка и силовая работа высокопрочных болтов по высоте поясов 1 соответствует смещению их центров по направлению к продольным щелям 2 поясов 1.Efficient installation and power work of high-strength bolts along the height of the
При изготовлении строительного элемента возможно использование пайки, различных известных видов сварки, но наиболее предпочтительна высокопроизводительная контактная сварка.In the manufacture of a building element, it is possible to use soldering, various known types of welding, but high-performance contact welding is most preferable.
Сварные стыковые или угловые швы могут быть непрерывными и/или дискретными, прерывистыми.Butt or fillet welds may be continuous and/or discontinuous, intermittent.
При дискретном исполнении сварных соединений внутренние полости трубчатых поясов 1 должны быть герметизированы в стыках 4 между прерывистыми сварными швами герметиками.With discrete execution of welded joints, the internal cavities of the
Зубчатые продольные кромки стенки 6 с зубьями прямоугольной и треугольной формы, имеющими минимальный попеременный развод и низкую изгибную жесткость, облегчают установку гофрированной стенки 3 непосредственно в соответствующие продольные щели 2 поясов 1 или, в другом варианте изготовления, формирование гофрированной стенки 3 протяжкой зубчатых продольных кромок стенки 6 через продольные щели 2 поясов 1, а также принудительное гнутье под прямым углом тонколистового материала зубьев на этапе вертикальной запрессовки.Serrated longitudinal edges of the
В одном из вариантов непрерывного изготовления строительного элемента жесткое соединение поясов 1 с гофрированной стенкой 3 достигается совместной завальцовкой и последующей сваркой зубчатых продольных кромок стенки 6 между полками поясов 1 плоской формы.In one of the variants of the continuous production of a building element, the rigid connection of the
Строительный элемент с жесткими соединениями при помощи механических связей (болтов) и дискретной сварки может быть использован как самостоятельная несущая конструкция, а также для последующего заполнения под давлением полостей поясов 1 безусадочным компаундом или цементно-песчаным раствором на напрягающем цементе.A building element with rigid connections using mechanical ties (bolts) and discrete welding can be used as an independent load-bearing structure, as well as for subsequent filling under pressure of the cavities of the
Возможен вариант непрерывного изготовления строительного элемента, в котором формирование однослойной или многослойной волнистой стенки 3 происходит в процессе сборки конструкции путем протяжки длинной тонкой составной полосы или пакета полос между валками по направляющим продольным щелям 2 поясов 1. На заключительном этапе изготовления такого строительного элемента используется контактная сварка стыкуемых частей поясов 1 и стенки 3, а также слоев многослойной гофрированной стенки, чем достигается фиксация приобретенной геометрической формы составного сечения и повышается местная устойчивость.A variant of the continuous production of a building element is possible, in which the formation of a single-layer or multi-layer
Шаг расстановки сварочных точек в многослойной стенке 3 может быть регулярным в виде узлов ортогональной сети, наложенной на гофрированную поверхность, или - нерегулярным, учитывающим траектории главных сжимающих напряжений.The spacing of welding points in the
Пояса 1 строительного элемента, испытывающие от внешних нагрузок и воздействий наибольшее сжатие и кручение, имеют более развитую по всем направлениям форму многосвязного поперечного сечения, отвечающую требованиям прочности и жесткости. Наиболее рациональными формами трубчатых поясов 1 являются круглая и квадратная формы.The
Для расширения функциональных возможностей строительного элемента вертикальные ребра жесткости 5, расположенные в торцах поясов 1, выполнены в виде фланцев, снабженных отверстиями, предназначенными для укрупнения строительного элемента сращиванием при помощи высокопрочных болтов, контролируемое усилие натяжения которых зависит от разнообразных условий взаимного сопряжения и опирания (шарнирное, жесткое, упругое защемление). Количество и расположение отверстий на торцевых ребрах жесткости 5 зависит от условий сопряжения и опирания (шарнирное, жесткое, упругое защемление), а также от усилий в сопряжениях или от опорных реакций. В жестких и упругозащемленных сопряжениях высокопрочные болты должны быть расставлены по периметру поясов с обязательным контролем усилия их преднапряжения. В шарнирных сопряжениях болты размещаются у одного из поясов 1, а их натяжение должно исключать осевую податливость строительного элемента, не препятствуя свободе поворота сечения.To expand the functionality of the building element, the
Источники информации:Information sources:
1 X. Wang (2003), "Behavior of steel members with trapezoidal corrugated webs and tubular flanges under static loading," Drexel University, Ph. D. thesis / URL: http://hdl.handle.net/!860/98 (Дата обращения: 18.03.2021)1 X. Wang (2003), "Behavior of steel members with trapezoidal corrugated webs and tubular flanges under static loading," Drexel University, Ph. D. thesis / URL: http://hdl.handle.net/!860/98 (Date of access: 03/18/2021)
2 Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube. Patent No.: US 6415577 B1 United States / Appl. No.: 09/677,002 / US C1. 52/729.3 / МПК7 E04C 3/30, E04C 3/07. Автор: Jerry W. Curtis. Дата приоритета: 29.09.2002. Опубликовано: 09.07.2002. Заявитель: BEHLEN ACQUISITION Co. URL: https://patents.google.com/patent/US 6415577Bl/en (Дата обращения: 18.03.2021).2 Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube. Patent No.: US 6415577 B1 United States / Appl. No.: 09/677,002 / US C1. 52/729.3 / IPC 7 E04C 3/30,
3 Атлас деревянных конструкций / К.-Г. Гетц, Д. Хоор, К. Мелер, Ю. Наттерер; Перевод с немецкого Н. И. Александровой; Под ред. В. В. Ермолова. - Москва: Стройиздат, 1985; С. 52-53, рис. 3.3 Atlas of wooden structures / K.-G. Goetz, D. Hoor, K. Mehler, J. Natterer; Translation from German by N. I. Aleksandrova; Ed. V.V. Ermolova. - Moscow: Stroyizdat, 1985; pp. 52-53, fig. 3.
4 Строительный элемент.А.с.№51838 СССР: (Класс 37b, 3 1937 г. / МПК Е04С 3/29 и Е04С 3/02) / В.Н. Горнов. Заявлено 17 декабря 1936 года за № ТП-2460. Опубликовано 30 сентября 1937 года4 Building element. A.S. No. 51838 of the USSR: (
5 Горнов, В.Н. Новые тонкостенные конструкции // «Проект и стандарт». 1937. №3. С. 25-28. URL: https://findpatent.ru/patent/5/51838.html (Дата обращения: 18.03.2021)5 Gornov, V.N. New thin-walled structures // Project and Standard. 1937. No. 3. pp. 25-28. URL: https://findpatent.ru/patent/5/51838.html (Date of access: 03/18/2021)
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021125728A RU2770712C1 (en) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Method for manufacturing a building element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021125728A RU2770712C1 (en) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Method for manufacturing a building element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2770712C1 true RU2770712C1 (en) | 2022-04-21 |
Family
ID=81306322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021125728A RU2770712C1 (en) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Method for manufacturing a building element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2770712C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU51838A1 (en) * | 1936-12-17 | 1937-11-30 | В.И. Горнов | Building element |
| US3300839A (en) * | 1963-07-01 | 1967-01-31 | Lihap Ind | Method of making cambered beams |
| US6415577B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-07-09 | Eaglespan Steel Structures, Inc. | Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube |
| WO2009124356A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Qld Steel Pty Ltd | Structural building components and method of constructing same |
-
2021
- 2021-08-31 RU RU2021125728A patent/RU2770712C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU51838A1 (en) * | 1936-12-17 | 1937-11-30 | В.И. Горнов | Building element |
| US3300839A (en) * | 1963-07-01 | 1967-01-31 | Lihap Ind | Method of making cambered beams |
| US6415577B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-07-09 | Eaglespan Steel Structures, Inc. | Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube |
| WO2009124356A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Qld Steel Pty Ltd | Structural building components and method of constructing same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0708868B1 (en) | Arrangement at a beam or building element | |
| US8661754B2 (en) | System and method of use for composite floor | |
| US20080000178A1 (en) | System and method of use for composite floor | |
| CN109235222B (en) | Light full-assembly type large cantilever ultrahigh-performance concrete finned beam and construction method thereof | |
| RU208141U1 (en) | Building element | |
| JP3410368B2 (en) | Connection method of corrugated steel web girder | |
| RU2770712C1 (en) | Method for manufacturing a building element | |
| RU2771568C1 (en) | Construction element | |
| KR100947339B1 (en) | Shear reinforcement device for junctional region of column-slab | |
| JP2003221808A (en) | Corrugated steel-plate web girder | |
| RU2409728C1 (en) | Beam of composite structure with corrugated elements | |
| CN112031180A (en) | Beam column node connecting device and application thereof | |
| US7007434B1 (en) | Building structure element and stiffening plate elements for such an element | |
| CN113585037B (en) | Modular prefabricated corrugated steel web combined box girder and field assembly process thereof | |
| KR20140095367A (en) | Deck connection structure for system deck plate and system deck plate having the same | |
| JP5047060B2 (en) | Synthetic floor slab and its reinforcement method | |
| AU2004200395B2 (en) | Building Frame Member | |
| JP2003313951A (en) | Beam-column joint structure of building having composite structure | |
| RU107539U1 (en) | WOODEN CONSTRUCTION ELEMENT | |
| CN111593846A (en) | High-strength thin-wall steel pipe concrete combined column | |
| CN112343232A (en) | Combined floor slab, building and construction method | |
| CN217419963U (en) | Connecting mechanism for steel-concrete combined column joints | |
| JP2007211450A (en) | Structure for joining precast column and steel-frame beam together | |
| KR101483707B1 (en) | Girder module made of a couple of cold formed channel and method of contructing the same | |
| RU2761808C1 (en) | Combined beam |