RU2771568C1 - Construction element - Google Patents
Construction element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771568C1 RU2771568C1 RU2021126121A RU2021126121A RU2771568C1 RU 2771568 C1 RU2771568 C1 RU 2771568C1 RU 2021126121 A RU2021126121 A RU 2021126121A RU 2021126121 A RU2021126121 A RU 2021126121A RU 2771568 C1 RU2771568 C1 RU 2771568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- belts
- chords
- building element
- element according
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности, к конструкциям двутаврового сечения, используемых в качестве несущих элементов зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction, in particular, to I-section structures used as load-bearing elements of buildings and structures.
Известен строительный элемент - стальная балка двутаврового сечения с трубчатыми поясами узкой прямоугольной формы и одной или двумя поперечно гофрированными стенками с трапециевидными гофрами, расположенной между поясами и жестко прикрепленной 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/1860/98 (Дата обращения: 18.03.2021)./.A known building element is a steel I-beam with tubular belts of narrow rectangular shape and one or two transversely corrugated walls with trapezoidal corrugations located 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/1860/98 (Date of access: 03/18/2021)./.
Известен строительный элемент, 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.: US6415577 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: 29.092002. Опубликовано: 09.072002. Заявитель: BEHLEN ACQUISITION Co. URL: https://patents.google.com/patent/US6415577Bl/en (Дата обращения: 18.03.2021)/. Здесь описаны варианты исполнения прямоугольных труб и гофр (трапециевидный и волнистый) стенки, включая размеры элементов, со ссылками на научные исследования подобных балок с гофрированной стенкой.A building element is known, where the corrugated wall can have a wavy shape, all known types and methods of welding are allowed, and in one of the embodiments, the use of discrete mechanical ties (bolts) / Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube is shown. Patent No.: US6415577 B1 United States / Appl. No.: 09/677,002 / US C1. 52/729.3 / IPC 7
К недостаткам известных балок относится развитая в ширину прямоугольная форма поясов, снижающая 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 beams include the wide rectangular shape of the chords, which reduces 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.
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.
Известна клеефанерная балка двутаврового сечения, состоящая из брусчатых деревянных поясов с криволинейными пазами трапециевидной формы и тонкой волнистой фанерной стенкой, изогнутая преднапряженная форма которой получена протяжкой плоской фанерной заготовки вдоль криволинейных пазов с последующей запрессовкой и склеиванием / Атлас деревянных конструкций / К.-Г. Гётц, Д. Хоор, К. Мёлер, Ю. Наттерер; Перевод с немецкого Н.И. Александровой; Под ред. В.В. Ермолова. - Москва: Стройиздат, 1985; С. 52-53, рис. 3/.Known plywood beam I-section, consisting of block wooden belts with curvilinear grooves of a trapezoidal 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 / Atlas of wooden structures / K.-G. Götz, D. Hoor, K. Möhler, J. Natterer; Translation from German by N.I. Alexandrova; Ed. V.V. Yermolov. - Moscow: Stroyizdat, 1985; pp. 52-53, fig. 3/.
Клеефанерную балку проектируют в основном с одинарной стенкой, при этом непрерывность фанерной полосы, образующей стенку, в поточном производстве достигается стыковкой листов фанеры, например, на «ус».A plywood beam is designed mainly with a single wall, while the continuity of the plywood strip forming the wall is achieved in mass production by joining plywood sheets, for example, on a “moustache”.
Недостатки конструкции 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. Изготовление балки требует применения сложного и дорогостоящего технологического оборудования для установки стенки в проектное положение.The disadvantages of the design are expressed in the complexity of the technological process associated with the forced formation of the 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 during its pressing. The manufacture of a beam requires the use of complex and expensive technological equipment to install the wall in the design position.
Известен строительный элемент, состоящей из волнистой стенки и поясов, жестко соединенных с этой стенкой. Пояса имеют форму коробок или труб с продольной щелью. Для соединения волнистой стенки с поясами продольные края стенки втоплены в бетон, раствор и т.п., заполняющий пояса. /«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. Данное изобретение принято за прототип.Known building element, consisting of a wavy wall and belts, rigidly connected to this wall. The belts are in the form of boxes or pipes with a longitudinal slot. To connect the wavy wall with the chords, the longitudinal edges of the wall are embedded in concrete, mortar, etc., which fills the chords. / "Building element". A.s. No. 51838 USSR:
Волнистая стенка, без ущерба для ее устойчивости, может быть более тонкой по сравнению с гладкой стенкой и безупречно передает сдвигающие усилия. Волнистая стенка может быть не только сплошной, но и сквозной.The corrugated web, without compromising its stability, can be thinner than a smooth web and transmit shear forces flawlessly. The wavy wall can be not only solid, but also through.
В плане строительный элемент может быть прямым и изогнутым. Направление ложбин волнистой стенки может быть не только перпендикулярным к стенке, но и наклонным. У опор может быть двойная стенка с перекрещивающимся направлением ложбин. Строительный элемент с волнистой стенкой может быть выполнен из металла, железобетона, асбоцемента и других материалов. Возможны комбинации из двух различных материалов. Пояса могут быть дополнительно усилены арматурой из круглого и другого железа.In terms of the building element can be straight and curved. The direction of the hollows of the wavy wall can be not only perpendicular to the wall, but also inclined. The supports may have a double wall with crisscrossing direction of the troughs. A building element with a wavy wall can be made of metal, reinforced concrete, asbestos cement and other materials. Combinations of two different materials are possible. Belts can be additionally reinforced with round and other iron fittings.
К недостаткам этой конструкции относятся сложность, многооперационность и продолжительность изготовления, связанная с процессами твердения раствора или бетона, низкая надежность соединения гофрированной стенки с поясами, большая материалоемкость.The disadvantages of this design include the complexity, multi-operation and duration of production associated with the processes of hardening of mortar or concrete, low reliability of the connection of the corrugated wall with 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 известном строительном элементе двутаврового сечения с гофрированной стенкой, включающем тонкостенные пояса трубчатой формы с продольными щелями, в которые установлена и жестко закреплена стенка, и усилительные элементы, особенность заключается в том, что пояса имеют форму замкнутого многосвязного сечения, продольные щели поясов выполнены в соответствии с геометрией гофров стенки, а жесткое закрепление стенки создано запрессовкой ее в продольные щели и/или соединением в местах стыковки с элементами поясов, при этом усилительные элементы, в виде вертикальных ребер жесткости, установлены в торцах поясов, между поясами на участках приложения локальных сосредоточенных нагрузок к поясам и по границам технологических отверстий в стенке. Продольные кромки стенки выполнены 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. Пояса могут быть выполнены из упругопластичного листового материала путем его раскроя по траектории волны стенки с последующим принудительным гибом до образования замкнутой многоугольной или круглой формы или из труб с дискретными по длине элемента продольными щелями в виде прорезей, в которых размещены соответствующие им части стенки ступенчато переменной высоты, также стенка может быть выполнена по длине элемента дискретной с усилением ее свободных краев вертикальными ребрами жесткости.The technical result is achieved by the fact that in a well-known building element of an I-section with a corrugated wall, including thin-walled tubular belts with longitudinal slots, in which the wall is installed and rigidly fixed, and reinforcing elements, the peculiarity lies in the fact that the belts have the form of a closed multiply connected section, the longitudinal slots of the chords are made in accordance with the geometry of the wall corrugations, and the rigid fastening of the wall is created by pressing it into the longitudinal slots and/or connecting it at the joints with the elements of the chords, while the reinforcing elements, in the form of vertical stiffeners, 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 technological holes in the wall. 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. Belts can be made of elastic-plastic sheet material by cutting it along the wall wave trajectory with subsequent forced bending until a closed polygonal or round shape is formed, or from pipes with longitudinal slots discrete along the length of the element in the form of slots in which the corresponding parts of the wall of stepwise variable height are placed. , the wall can also be made discrete along the length of the element with reinforcement of its free edges by vertical stiffening ribs.
Жесткое соединение стенки с поясами обеспечено дискретными связями в виде прерывистой сварки и омоноличиванием безусадочным компаундом зубчатых продольных кромок стенки в полостях поясов.The rigid connection of the wall with the chords is provided by discrete bonds 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, снабжены соосными отверстиями по длине элемента, а поперечная запрессовка и жесткое соединение стенки с поясами созданы при помощи преднапряжения 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 are created by prestressing the bolts passed through the holes in the wall and chords.
Пояса плоской формы и гофрированная стенка жестко соединены 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 toothed longitudinal edges of the wall between the flanges of the belts.
Стенка выполнена многослойной, составленной из гибких полос тонколистового свариваемого материала с отношением толщины слоя t к минимальному радиусу кривизны гофр Rmin не более 1/100, протянутого через щели поясов и жестко соединенного контактной сваркой между слоями, а также в местах стыковки стенки с поясами.The wall is made multilayer, composed of flexible strips of thin-sheet material to be welded with the ratio of the layer thickness t to the minimum radius of corrugation curvature R min not more than 1/100, stretched through the slots of the chords and rigidly connected by resistance welding between the layers, as well as at the joints of the wall with the chords.
Трубчатые пояса, испытывающие наибольшее сжатие и кручение от внешних нагрузок и воздействий, имеют более развитую по всем направлениям форму многосвязного поперечного сечения, а вертикальные ребра жесткости, расположенные в торцах, снабжены отверстиями, предназначенными для укрупнения строительного элемента сращиванием при помощи высокопрочных болтов, контролируемое усилие натяжения которых зависит от разнообразных условий взаимного сопряжения и опирания.Tubular belts, experiencing the greatest compression and torsion from external loads and influences, have a more developed multi-connected cross-sectional shape in all directions, and vertical stiffening ribs located at the ends are provided with holes designed to enlarge the building element by splicing with high-strength bolts, controlled force the tension of which depends on various conditions of mutual conjugation and support.
Кроме того, трубчатые пояса составлены из двух коробок, а гофрированная стенка установлена в щелях между ними, запрессована и жестко соединена в местах стыковки.In addition, the tubular belts are made up of two boxes, and the corrugated wall is installed in the slots between them, pressed and rigidly connected at the joints.
Повышение несущей способности и надежности конструкции, в предложенном техническом решении, 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.An increase in the bearing capacity and reliability of the structure, in the proposed technical solution, is achieved by placing the wall inside the cavity of tubular belts, strengthening 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 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 о-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 в поясах 1 и создающих поперечную запрессовку стенки 3 и жесткое механическое сцепление в стыке 4 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 are 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 упругопластичного материала 7 для изготовления коробчатых (открытых) и трубчатых (замкнутых) 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 трубчатые пояса 1 с различной формой поперечного сечения, с продольной щелью 2, полученные роспуском цельных труб или путем принудительного гиба листового упругопластичного 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 продольные 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 глухих (односторонних) или сквозных прорезей (по фиг. 9), повторяющими геометрию непрерывной (фиг. 12) или дискретной (фиг. 13) стенки 3, вставленной в продольные 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 технологическими отверстиями в непрерывной или с 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 продольные 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 the cross-sectional options of a building element with various types of rigid connection, including
На фиг. 15 изображен строительный элемент в аксонометрии в процессе изготовления и его сечение, где показаны: пояса 1 с продольными щелями 2, повторяющими геометрию гофрированной стенки 3, состоящей из нескольких гибких полос-заготовок листового упругопластичного 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 стыковкой стенки 3 с поясами 1 и образованием жесткого соединения при помощи запрессовки (направление запрессовки показано стрелками), контактной сварки между слоями, а также в стыках 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:
На фиг. 16 изображены два варианта (А, В) конструктивного исполнения поперечного сечения строительного элемента, где показаны: пояса 1, составленные из двух коробок с продольными щелями 2 между коробками, 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, высокопрочных болтов (вариант В), пропущенных через соосные отверстия в стенке 3, поясах 1 и создающих поперечную запрессовку стенки 3 и жесткое механическое сцепление за счет сил трения.In FIG. 16 shows two options (A, B) of the structural design of the cross section of the building element, which shows:
Строительный элемент состоит из трубчатых поясов 1, выполненных преимущественно из прочных и упругопластичных 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 упругопластичного 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
Трубчатые пояса, составленные из двух коробок в форме гнутого швеллера, могут быть получены из упругопластичного материала 7 раскроем их по линиям резки 9 с последующим принудительным деформированием (перегибом) по линиям гиба 8 (по фиг. 7). В варианте исполнения строительного элемента с дискретной стенкой из двух коробов линия реза на участках проемов должна быть прямой для устройства перемычек между дискретными щелями 2 в виде сварного шва.Tubular belts, made up of two boxes in the form of a bent channel, can be obtained from elastic-
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). Наибольшее отношение толщины слоя t к минимальному радиусу кривизны Rmin при протяжке через продольные щели 2 не должно превышать 1/100.Wavy
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 мм малоуглеродистая сталь с защитными антикоррозионными покрытиями или нержавеющая сталь.As the metal of the
Наименьшая толщина диктуется надежностью конструкции, технологическими, конструктивными и эксплуатационными факторами.The smallest 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 строительного элемента, а ее соединение в местах контакта 4 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 упругопластичного 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 и 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 6 гофрированной стенки 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
В качестве компаунда, заполняющего полости трубчатых поясов 1, 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 the
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 щелей 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 set of teeth of the longitudinal edges of the
Усилительные элементы в виде ребер жесткости 5, установленные в торцах поясов 1, служат заглушками 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
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 (building berth) using
При позиционной сборке возможно изготовление строительного элемента переменной высоты по фиг. 1.With positional assembly, it is possible to manufacture a building element of 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 преднапряженных высокопрочных болтов, расставленных по длине элемента с определенным шагом, зависящим от усилий сдвига между стенкой 3 и поясами 1, и пропущенных через соосные сквозные отверстия в поясах 1 и в продольных кромках 6 стенки 3, размещенных в полостях поясов 1. Эффективная установка и силовая работа высокопрочных болтов по высоте поясов 1 соответствует смещению их центров по направлению к продольным щелям 2 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 prestressed high-strength bolts spaced along the length of the element with a certain pitch, depending on the shear forces between the
В составных трубчатых поясах 1, образованных из двух коробок в форме гнутых швеллеров, расположение высокопрочных болтов должно быть симметричным относительно продольных щелей 2 пояса 1.In composite
В варианте с коробчатыми поясами гофрированная стенка 3 может быть установлена заподлицо (по фиг. 16) или с выступом в виде гребня.In the variant with box-shaped belts, the
Назначение такого гребня - создание сдвигоустойчивой связи строительного элемента с другими частями здания (стеновым ограждением, покрытием и перекрытием).The purpose of such a crest is to create a shear-resistant connection of the building element with other parts of the building (wall fencing, coating and ceiling).
При изготовлении строительного элемента возможно использование пайки и различных известных видов сварки, но наиболее предпочтительна высокопроизводительная контактная сварка.In the manufacture of a building element, it is possible to use soldering and 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.Welded butt or fillet welds can be continuous and (or) discrete, 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 и напряжений в стенке 3.The spacing of welding points in a
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 таких трубчатых поясов 1 являются круглая и квадратная формы.The
Для расширения функциональных возможностей строительного элемента вертикальные ребра жесткости 5, расположенные в торцах, 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
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021126121A RU2771568C1 (en) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | Construction element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021126121A RU2771568C1 (en) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | Construction element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2771568C1 true RU2771568C1 (en) | 2022-05-05 |
Family
ID=81458883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021126121A RU2771568C1 (en) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | Construction element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2771568C1 (en) |
Citations (5)
| 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 |
| US3538668A (en) * | 1967-12-01 | 1970-11-10 | Howard A Anderson | Reinforced architectural shapes |
| 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
- 2021-09-03 RU RU2021126121A patent/RU2771568C1/en active
Patent Citations (5)
| 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 |
| US3538668A (en) * | 1967-12-01 | 1970-11-10 | Howard A Anderson | Reinforced architectural shapes |
| 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 |
|---|---|---|
| US8661754B2 (en) | System and method of use for composite floor | |
| US7779590B2 (en) | Composite floor system having shear force transfer member | |
| CA2167540C (en) | Arrangement at a beam or building element and a mould for making a beam or building element | |
| MXPA05014101A (en) | An improved beam. | |
| RU208141U1 (en) | Building element | |
| RU2771568C1 (en) | Construction element | |
| RU2770712C1 (en) | Method for manufacturing a building element | |
| JP3410368B2 (en) | Connection method of corrugated steel web girder | |
| RU2409728C1 (en) | Beam of composite structure with corrugated elements | |
| JP5047060B2 (en) | Synthetic floor slab and its reinforcement method | |
| CN116335010A (en) | Detachable prefabricated closed-end pressing type steel-concrete composite beam and construction method thereof | |
| US7007434B1 (en) | Building structure element and stiffening plate elements for such an element | |
| KR20140095367A (en) | Deck connection structure for system deck plate and system deck plate having the same | |
| JPH10237957A (en) | Joint structure of steel material and manufacture of joint member used therefor | |
| RU107539U1 (en) | WOODEN CONSTRUCTION ELEMENT | |
| HU185499B (en) | Lattise truss | |
| RU208019U1 (en) | Combined beam | |
| RU2761808C1 (en) | Combined beam | |
| RU2704071C1 (en) | Composite combined i-beam | |
| RU2753595C1 (en) | Connection unit for round pipe elements | |
| RU2789683C1 (en) | Hybrid beam | |
| JP2004316073A (en) | Joint structure of column and beam with floor slab composite function | |
| RU2762114C1 (en) | Method for manufacturing a combined beam | |
| JP2001241141A (en) | Steel plate dowel with waveform slip stop part and concrete filling steel pipe | |
| CN114607096B (en) | Composite beam and construction method |