RU37125U1 - Сборная балка - Google Patents

Description

, 111(11г«иг1« 1..,„.....

г о 03

МПКЕ04СЗ/О4, 3/10

Полезная модель относится к области специального строительства и может найти применение при сооружении мостовых (преимущественно легких, пешеходных) переходов, а также может использоваться в качестве стропила для крыш и кровель.

Обычно пролетный элемент (балку) выполняют из армированного бетона или стального проката. В первом случае основной проблемой становится хрупкость, а во втором случае - пластичность исходного материала. Поэтому усилия конструкторов направлены на поиск наиболее эффективных профилей и способов их выполнения. Как известно из теории сопротивления материалов, наибольшей жесткостью обладают узкое вертикальное ребро и труба (необязательно круглого профиля). Однако нагруженное узкое ребро неустойчиво и деформируется в виде характерной поперечной «волны. Тонкостенная труба относительно более устойчива, но под нагрузкой в ее центральной части легко образуется поперечная складка («надлом). Указанная деформация необратима, в результате чего цилиндрическая поверхность сминается. Все основные профили балок, так или иначе, используют несущие свойства либо ребра, либо трубы. К примеру, на базе ребра возникли весьма технологичные тавровый и двутавровый профили. Что же касается трубы, то технологичной является только окружность, но она для балки как раз наименее удачна. Лучшими несущими свойствами обладает эллиптическая труба, а еще перспективнее «яйцевидный профиль (острым концом вниз). Выполнить некруглые трубы из цельного материала сложно, поэтому в патентной литературе имеется множество вариантов сборных профилей.

В качестве аналога здесь можно взять конструкции по а.с. № 1.698.394 МПК Е04С 3/10 бюл.изоб.№ П, 1999г. На краях здесь просматриваются подобия эллиптической трубы, однако в центре пролета фактически имеют место независимые ребра. Соответственно под нагрузкой, на верхних краях ребер неизбежно разовьется поперечная неустойчивость в виде «волны (говоря проще, балку «поведет). Следует особо отметить, что традиционные курсы «сопромата рассматривают проблему надежности строительных конструкций исключительно с позиции их прочности, т.е. сохранения цельности. Это справедливо для хрупких материалов (например, бетона). Для стальных изделий понятие «прочность не имеет однозначной трактовки, поскольку напрямую разорвать стальной лист или стержень весьма сложно. Зато на первый план выходит проблема устойчивости, а она в рамках классической теории решена быть не может. Деформация несущего ребра

Сборная балка

или балки описывается лишь в терминах «теории катастроф с весьма громоздким математическим аппаратом. Главным же практическим выводом являегся «идеальный профиль, напоминающий трубу с идущим понизу юнким ребром. Верхняя часть профиля (груба) рабогаег 1 рсимущественно на сжатие, а нижняя часть (ребро) - преимущесгвенно на растяжение, хогя реально растяжению гюдвержен весь магериш балки и можно юворигь, лишь об «относительном сжатии в центре

Наиболее близкой к заявленному решению являегся «бш1ка М.Докторова коробчатого сечения (патент РФ № 2.052.605 МПК Е()4С/3()4, бюлл. №2 за 1996г.) Здесь балка образуется из двух пред вари гельно профилированных продольных элементов с образованием трубчатой конструкции за счет т.н. «замковых соединений- Преимуществом прототипа является простота сборки, поскольку консфукция не содержит никаких дополнительных крепежных элементов. С другой стороны, выполнить профили с необходимым количеством углов можно лишь из мягкой, пластичной стали, /тогда как ее прочностные качества весьма невысоки. В результате возникает явное противоречие: наилучпжм материалом ;|;1я сборной балки следуег смитагь горячекатаную, высоколегированнук стши. 1ина рельсовой, но она не поддается сложной формовке Единственная до11ус1Т1мая деформация д;тя упругого листа - плавный изгиб по кривой «равных напряжений (в пределах небольших углов до 90 градусов это парабола). Кроме roix), нежелательна сварка, поскольку разогрев приводит к «отпуску металла и тем самым снижает его прочностные качества.

Задачей создания гюлезной модели является разработка конструкции сборной балки на базе рулонного исходного материала упругой ленты с лучшими несущими свойствами.

Поставленная задача достигается за счет признаков, указанных в формуле полезной модели, общих с прототипом таких как сборная балка, например моста, эстакады или иного перекрывающего сооружения, включающая предвари гельно профилированные нродольные элементы, и обличительных существенных признаков «аких, как бо1лка содержиг цснгра-:п ный элемент в виде вертикального несущего ребра, при этом вертика-тьное несущее ребро предсгавляег собой одно- или многослойную упругую ленгу, которая по всей длине, за исюпочением мест креплепия к опорам, снабжена в верхней части четырьмя боковыми упругими лен1Ч)чными элементами, каждый из которых нредварительно плавно изогнуч под углом 90 градусов, приче.м горизонтальные участки боковых упругих ленточных элементов соединены попарно между собой, а вертикальные участки с несупгей лентой.

Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельпости и все совместно, направлены на решение поставленной задачи- создание конструкции балки из упруг ой ленты, обладаюншй лучшими несущими свойствами, и являются суп1ественгп 1ми.

Использование существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна.

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является не очевидной для специалистов в данной области техники.

Конструкция сборной балки изображена на фиг. (поперечный разрез).

Сборная балка содержит ценаральный элемент в виде вертикального несущего ребра 1, представляющего собой одно- или многослойную упругую ленту(металш.стальная лента), которая по всей длине, за исключением мест крепления к опорам, снабжена в верхней части четырьмя боковыми упругими ленточными элементами 2, каждый из которых предварительно плавно изогнут под углом 90 градусов(профилированные продольные элементы). Балка имеет устройство подвески 3 к опоре. Горизонтальные участки боковых упругих ленточных элементов 2 соединены попарно между собой, а вертикальные участки - с несущей лентой при помоищ крепежных деталей 4 (болтов или заклепок и т.д.)

Крепежные детали 4 расположены с периодом, не превышающим высоты несущего ребра. По верхнему краю ребра возможна «точечная сварка с периодом , равным половине высоты несущего ребра.

Некоторую трудность представляет крепление балки к опорам, если основная нагрузка (например, кровля) приходится на верхнюю часть. При любой возможности «подвесной монтаж предгючтительней. Для «навесного монтажа необходимы дополнительные промежуточные элементы в виде жестких вертикальных стоек, между которыми концы несущего ребра зажимаются по всей его высоте.

Весьма важным является отношение ширины готовой балки к ее высоте оно должно быть не меньшим 0,25, а оптимально - 0,37 (1/е).

Для большей жесткости боковые элементы 2 должны продолжаться по горизонтали за линию крепежных деталей 4 на ширину, примерно равную половине расстояния между параллельными рядами крепежных деталей. Таким образом, балка приближается к классическому профилю «тавра, но при этом сохраняет свойства трубы как «объемной конструкции с минимальным погонным расходом материала

Весьма важной для практики является возможность выполнения балки из неметаллического ленточного материала - например, «модифицированной (при помощи синтетических наполнителей) бумаги. Вообще перспективными следует признать любые волокнис1Ъ1е материалы с упорядоченным (продольным) расположением волокон.

Предлагаемая конструкция балки найдет широкое применение в строительстве переходов, кровель и др.сооружений.

Claims (1)

1. Сборная балка, например моста, эстакады или иного перекрывающего сооружения, включающая предварительно профилированные продольные элементы, отличающаяся тем, что содержит центральный элемент в виде вертикального несущего ребра, при этом несущее вертикальное ребро представляет собой одно- или многослойную упругую ленту, которая по всей длине, за исключением мест крепления к опорам, снабжена в верхней части четырьмя боковыми упругими ленточными элементами, каждый из которых предварительно плавно изогнут под углом 90°, причем горизонтальные участки боковых упругих ленточных элементов соединены попарно между собой, а вертикальные участки - с несущим ребром.