SU1275078A1 - Несущий строительный элемент типа тонкостенной балки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительству и может быть использовано в перекрыти х, покрыти х или же в качестве подкрановой балки при легком режиме работы кранов . Цель изобретени  - снижение трудоемкости изготовлени  и повышение несущей способности балки. Стенка 3 балки укреплена от потери устойчивости гофром 4. Гофры 4 могут быть выполнены в виде замкнутых концентрических фигур, например квадратов, кругов, пр моугольников, треугольников , овалов и т, п. В разрезе гофры могут быть полукруглой, треугольной или трапециедальной формы и могут выштамi повывать стенки в одну сторону от вертикальной плоскости или поочередно в обе стороны от верстикальной плоскости. 2 з.п. (Л ф-лы, 7 ил. N3 сл о 00

Description

Изобретение относится к строительству и может найти применение в качестве несущей тонкостенной балки в легких покрытиях и перекрытиях, а также в виде подкрановой балки при легком режиме работы кранов.

Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления и повышение несущей способности балки.

На фиг. 1 показана балка с гофрами в виде концентрических квадратов, прямоугольников; на фиг. 2 — то же, в виде концентрических окружностей, овалов; на фиг. 3 —- то же, в виде концентрических треугольников или овалообразных фигур в опорной зоне и прямоугольника или овала в средней части балки; на фиг. 4 — то же, в виде концентрических квадратов или окруж ностей в опорной зоне и прямоугольников или овалов в средней части балки; на фиг. 5 — разрез А—А на фиг. 3 и 4 (при расположении гофров выпуклостью в обе стороны от вертикальной плоскости стенки балки; на фиг. 6 — то же, при расположении гофров выпуклостью в одну сторону от вертикальной плоскости стенки балки; на фиг. 7 — варианты формы сечения гофра.

Конструкция балки включает верхний и нижний пояса 1, опорные ребра 2 и гофрированную стенку 3. Пояса 1 и ребра 2 крепятся к стенке балки 3 и друг к другу на сварке.

Стенка балки укреплена от потери устойчивости выштампованными концентрическими гофрами жесткости 4, выполненными в форме квадратов, кругов, прямоугольников, треугольников, овалов и т. п. В разрезе гофры могут быть полукруглой, треугольной или трапецеидальной формы (фиг. 7) и могут выштамповываться либо в одну сторону от вертикальной плоскости стенки, лиоо поочередно в обе стороны от вертикальной плоскости стенки балки.

Плоские участки стенки, расположенные внутри каждой группы концентрических гофров, образуют концентрические фигуры.

Возможны следующие варианты расположения выштампованных гофров стенки, образующих группы концентрических фигур.

На фиг. 1 показан вариант конструкции с гофрами стенки в виде концентрических квадратов или концентрических прямоугольников. Протяженность плоского участка стенки как в том, так и в другом случае от полок или опорных ребер до крайних гофров стенки определяется только из условия возможности приварки к стенке полок и опорных ребер и равно 10—15/, где t — толщина стенки.

Ширина плоского участка стенки и между группами концентрических фигур, и внутри каждой группы между гофрами должны быть не более 30—40/. Это условие необходимо потому, что по Винтеру ширина незакрепленного участка пластинки для обеспечения ее устойчивости должна быть не более 30— 40/, где / — толщина стенки.

Высота гофров определяется из условия обеспечения местной устойчивости наклонных граней гофра. Соотношение высоты гофра У к толщине / должно быть не более 120 (^<120).

Ширина гофра в основании определяется из условия технологии изготовления профилей высокой жесткости и через расчетную высоту гофра Y.

В варианте конструкции с гофрами в виде концентрических квадратов поперечные и продольные гофры равномерно расположены по всей стенке, обеспечивая местную и общую устойчивость стенки при более частом приложении сосредоточенных нагрузок к верхнему (например, железобетонные ребристые плиты) или к нижнему (например, подвесные пути) поясам, нежели в варианте конструкции с гофрами в виде концентрических прямоугольников. В последнем случае число поперечных гофров уменьшено. Для улучшения работы стенки сосредоточенные нагрузки рекомендуется прикладывать между группами концентрических прямоугольников, а не в их центрах.

На фиг. 2 представлен несущий строительный элемент типа тонкостенной балки с гофрами в виде концентрических кругов или в виде концентрических овалов. Гофры в форме концентрических кругов или овалов обеспечивают более плавное распределение изгибных напряжений в стенке. Между группами гофров у полок остаются плоские участки стенки треугольного вида. Их можно использовать для крепления дополнительных конструктивных или монтажных элементов. Для пропуска коммуникаций можно прорезать отверстия в стенке, вырезая центральные гофры группы. При этом край кругового или овального отверстия будет усилен оставшимся крайним гофром.

Строительный элемент с гофрами в виде концентрических кругов можно использовать при более частом приложении сосредоточенных нагрузок к поясам, чем в варианте с гофрами в виде концентрических овалов. Сосредоточенные нагрузки следует прикладывать по оси симметрии групп концентрических кругов или овалов, а не между ними.

На фиг. 3 представлен несущий строительный элемент типа тонкостенной балки, используемый как прогон для кровли с профилированным настилом или как балка настила балочной клетки. При этом типе нагружения балка обычно теряет устойчивость с образованием диагональной волны выпучивания в опорной зоне. При этом диагональная полоса направлена от верхнего угла балки к нижнему поясу под углом 45°.

Для обеспечения местной устойчивости стенки на околоопорных участках поперечные гофры должны располагаться под углом 45° к поясам балки и перпендикулярно к направлению возможного образования диагональной полосы, предотвращая ее появление. В данном случае гофры могут быть выполнены в виде концентрических треугольников или овалообразных фигур в опорной зоне и концентрического прямоугольника или овала в средней части балки. 1

Данное расположение гофров обеспечивает оптимальное восприятие балкой нормальных и касательных напряжений, что позволяет наряду со снижением трудроемкости изготовления снизить металлоемкость балки. При эксплуатации такой тонкостенной балки 1 концентраторы напряжений практически отсутствуют за счет плавного распределения нормальных и касательных напряжений в стенке балки.

На фиг. 4 представлен несущий строительный элемент типа тонкостенной балки. Его опорные зоны усилены концентрическим квадратом, или концентрическим кругом, а средняя часть — концентрическим прямоугольником или овалом. Строительный элемент можно использовать только при равномерно-распределенной нагрузке. Но в этом случае возможно также приложение сосредоточенных усилий либо между группами концентрических квадратов, либо по оси концентрических кругов. Приложение нагрузки в центре балки недопустимо.

При изготовлении тонкостенной балки гофры выштамповываются с расположением выпуклостей поочередно в обе стороны от вертикальной плоскости стенки балки (фиг. 5) или с расположением гофров выпуклостью только в одну сторону от вертикальной плоскости стенки балки (фиг. 6).

При этом сечение гофров может быть полукруглым, треугольным или трапециевидным (фиг. 7).

Во всех указанных вариантах концентрические гофры 4 жесткости расположены по всей стенке балки, при этом поверхность стенки, свободная от гофров, остается плоской. Минимальный размер плоских участков bi равен 10—15 толщинам стенки /, а между соседними группами концентрических фигур 30—40/.

Исходя из того, что по Винтеру ширина незакрепленного участка пластинки должна быть не более 30—40 толщин пластинки, ширина плоских участков между гофрами внутри концентрической фигуры bi должна быть не более 30—40/.

Для обеспечения местной устойчивости наклонных граней гофра в сжатой зоне необходимо соотношение высоты гофра к толщине менее 120 (^-<120).

Ширина гофра должна определяться из условия технологии изготовления профилей высокой жесткости.

Балку можно разделить на отсеки для установки дополнительных ребер жесткости, для крепления примыкающих монтажных или конструктивных элементов за счет концентричности гофров и наличия плоских участков между ними.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к строительству и может найти применение в качестве несущей тонкостенной балки в легких покрыти х и перекрыти х, а также в виде подкрановой балки при легком режиме работы кранов. Цель изобретени  - снижение трудоемкости изготовлени  и повышение несущей способности балки. На фиг. 1 показана балка с гофрами в виде концентрических квадратов, пр моугольников; на фиг. 2 - то же, в виде концентрических окружностей, овалов; на фиг. 3 - то же, в виде концентрических треугольников или овалообразных фигур в опорной зоне и пр моугольника или овала в средней части балки; на фиг. 4 - то же, в виде концентрических квадратов или окруж ностей в опорной зоне и пр моугольников или овалов в средней части балки; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 3 и 4 (при расположении гофров выпуклостью в обе стороны от вертикальной плоскости стенки балки; на фиг. 6 то же, при распо-ложении гофров выпуклостью в одну сторону от вертикальной плоскости стенки балки; на фиг. 7 - варианты формы сечени  гофра. Конструкци  балки включает верхний и нижний по са 1, опорные ребра 2 и гофрированную стенку 3. По са 1 и ребра 2 креп тс  к стенке балки 3 и друг к другу на сварке. Стенка балки укреплена от потери устойчивости выштампованными концентрическими гофрами жесткости 4, выполненными в форме квадратов, кругов, пр моугольников, треугольников, овалов и т. п. В разрезе гофры могут быть полукруглой, треугольной или трапецеидальной формы (фиг. 7) и могут выштамповыватьс  либо в одну сторону от вертикальной плоскости стенки, лиоо поочередно в обе стороны от вертикальной плоскости стенки балки. Плоские участки стенки, расположенные внутри каждой группы концентрических гофров , образуют концентрические фигуры. Возможны следующие варианты расположени  выштампованных гофров стенки, образующих группы концентрических фигур. На фиг. 1 показан вариант конструкции с гофрами стенки в виде концентрических квадратов или концентрических пр моугольников . Прот женность плоского участка стенки как в том, так и в другом случае от полок или опорных ребер до крайних гофров стенки определ етс  только из услови  возможности приварки к стенке полок и опорных ребер и равно 10-15/, где i - толщина стенки. Ширина плоского участка стенки и между группами концентрических фигур, и внутри каждой группы между гофрами должны быть не более 30-40/. Это условие необходимо потому, что по Винтеру щирина незакрепленного участка пластинки дл  обеспечени  ее устойчивости должна быть не более 30- 40/, где / - толщина стенки. Высота гофров определ етс  из услови  обеспечени  местной устойчивости наклонных граней гофра. Соотношение высоты гофра К к толщине / должно быть не более 120 (). Ширина гофра в основании определ етс  из услови  технологии изготовлени  профилей высокой жесткости и через расчетную высоту гофра Y. В варианте конструкции с гофрами в виде концентрических квадратов поперечные и продольные гофры равномерно расположены по всей стенке, обеспечива  местную и общую устойчивость стенки при более частом приложении сосредоточенных нагрузок к верхнему (например, железобетонные ребрис тые плиты) или к нижнему (например, подвесные пути) по сам, нежели в варианте конструкции с гофрами в виде концентрических пр моугольников. В последнем случае число поперечных гофров уменьшено. Дл  улучшени  работы стенки сосредоточенные нагрузки рекомендуетс  прикладывать между группами концентрических пр моугольников , а не в их центрах. На фиг. 2 представлен несущий строительный элемент типа тонкостенной балки с гофрами в виде концентрических кругов или в виде концентрических овалов. Гофры в форме концентрических кругов или овалов обеспечивают более плавное распределение изгибных напр жений в стенке. Между группами гофров у полок остаютс  плоские участки стенки треугольного вида. Их можно использовать дл  креплени  дополнительных конструктивных или монтажных элементов. Дл  пропуска коммуникаций можно прорезать отверсти  в стенке, выреза  центральные гофры группы. При этом край кругового или овального отверсти  будет усилен оставшимс  крайним гофром. Строительный элемент с гофрами в виде концентрических кругов можно использовать при более частом приложении сосредоточенных нагрузок к по сам, чем в варианте с гофрами в виде концентрических овалов. Сосредоточенные нагрузки следует прикладывать по оси симметрии групп концентрических кругов или овалов, а не между ними. На фиг. 3 представлен несущий строитель.ный элемент типа тонкостенной балки, используемый как прогон дл  кровли с профилированным настилом или как балка настила балочной клетки. При этом типе нагружени  балка обычно тер ет устойчивость с образованием диагональной волны выпучивани  в опорной зоне. При этом диагональна  полоса направлена от верхнего угла балки к нижнему по су под углом 45°. Дл  обеспечени  местной устойчивости стенки на околоопорных участках поперечные гофры должны располагатьс  под углом 45° к по сам балки и перпендикул рно к направлению возможного образовани  диагональной полосы, предотвраща  ее по вление. В данном случае гофры могут быть выполнены в виде концентрических треугольников или овалообразных фигур в опорной зоне и концентрического пр моугольника или овала в средней части балки. Данное расположение гофров обеспечивает оптимальное воспри тие балкой нормальных и касательных напр жений, что позвол ет нар ду со снижением трудроемкости изготовлени  снизить металлоемкость балки. При эксплуатации такой тонкостенной балки концентраторы напр жений практически отсутствуют за счет плавного распределени  нормальных и касательных напр жений в стенке балки. На фиг. 4 представлен несущий строительный элемент типа тонкостенной балки. Его опорные зоны усилены концентрическим квадратом, или концентрическим кругом, а средн   часть - концентрическим пр моугольником или овалом. Строительный элемент можно использовать только при равномерно-распределенной нагрузке. Но в этом случае возможно также приложение сосредоточенных усилий либо между группами концентрических квадратов, либо по оси концентрических кругов. Приложение нагрузки в центре балки недопустимо. При изготовлении тонкостенной балки гофры выштамповываютс  с расположением выпуклостей поочередно в обе стороны от вертикальной плоскости стенки балки (фиг. 5) или с расположением гофров выпуклостью только в одну сторону от вертикальной плоскости стенки балки (фиг. 6). При этом сечение гофров может быть полукруглым, треугольным или трапециевидным (фиг. 7). Во всех указанных вариантах концентрические гофры 4 жесткости расположены по всей стенке балки, при этом поверхность стенки, свободна  от гофров, остаетс  плоской . Минимальный размер плоских участков bz равен 10-15 толщинам стенки /, а между соседними группами концентрических фигур 30-40/. Исход  из того, что по Винтеру щирина незакрепленного участка пластинки должна быть не более 30-40 толщин пластинки, ширина плоских участков между гофрами внутри концентрической фигуры b должна быть не более 30-40/. Дл  обеспечени  местной устойчивости наклонных граней гофра в сжатой зоне необходимо соотношение высоты гофра к толщине менее 120 (120). Ширина гофра должна определ тьс  из услови  технологии изготовлени  профилей высокой жесткости. Балку можно разделить на отсеки дл  установки дополнительных ребер жесткости. дл  креплени  примыкающих монтажных или конструктивных элементов за счет концентричности гофров и наличи  плоских участков между ними. Формула изобретени  1.Несущий строительный элемент типа тонкостенной балки, включающий верхний и нижний по са, стенку с продольны.ми и поперечными гофрами, отличающийс  тем, что, с целью снижени  трудоемкости изготовлени  и повышени  несущей способности балки , продольные и поперечные гофры стенки сопр жены друг с другом с образованием замкнутых концентрических фигур, расположенных равномерно по стенке балки.
2. 2.Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что гофры имеют вид концентрических фигур кругового очертани .
3. 3.Элемент по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что гофры выполнены в виде прот женных концентрических фигур и размещены в средней части пролета.

   30:m,,,,,,,.,,

   -tj

   фиг.З

   т

   Нг

   h/

   ФигЛ

   f

   §J

   5

   (

   «

   4

   -2 2 - J/ /

   Фиг.6

   Фиг.5

   Фиг. 7