UA131196U - Попередньо напружена канатна балка - Google Patents

Abstract

Попередньо напружена канатна балка має вигляд двотаврової або коробчастої балки, швелера, кутка, z-подібного профілю, яка виготовлена із металу, сплаву, дерева, композитів, залізобетону, збірних матеріалів з торцевими поперемінно розташованими проміжними ребрами жорсткості, між якими є отвори різної форми. До них поперемінно по довжині балки закріплено розбірні стягуючі скоби, які затискають затяжки (виконані стальними, композитними, полімерними, обжатими та іншими канатами, які мають круглу, плоску або іншу форму перерізу). Стягуючі анкерні скоби мають розбірну конструкцію і можуть кріпити 1, 2, 3 або більше канатів по горизонталі і 1, 2, 3 або більше шарів розташування канатів по вертикалі. Нижня пластина стягуючої анкерної скоби приварена зваркою до нижньої полки балки, верхні частини скоби і затяжки притягуються до нижньої полки балки за допомогою болтового з'єднання. Стягуюча анкерна скоба має пази у бокових гранях, крізь які проходять проміжні ребра жорсткості. Зверху скоби та затяжки закриваються пластинами або гнутими кутками, що мають пази і упираються ними у торцеві ребра жорсткості балки.

Description

Корисна модель належить до конструкцій, в яких використовуються балки різних типів: коробчасті, двотаврові, швелера та інші, і може використовуватися як балки перекриття, підкранових балок, балок посилення конструкцій у будівельній та машинобудівній галузях.

Відома шпренгельна балка, яка складається із корпусу та шпренгеля, у вигляді стального тросу, з боковим кріпленням, який натягнуто всередині корпусу балки, яка містить торцеві та проміжні ребра жорсткості між боковими кріпленнями, розташовані на торцевих ребрах жорсткості, між боковими кріпленнями, на висоті 1/3 частки її повної висоти, причому всі ці кріплення виконані з використанням хомутів, скоб, болтів, глухарів з крюками утримуючих периферійні кінцеві петлі стального тросу, натяжний механізм якого складається з гвинтового ніпеля, для чого гвинтовий ніпель вкручується у кінцеві трубки стального тросу, також оснащений з одного боку лівою, а з другого - правою внутрішніми різьбами, з пристроєм у корпусі балці у місці розташування регулюючої гайки монтажного отвору зі знімною кришкою, а у проміжних ребрах прохідних отворів.

Конструкція шпренгеля може мати два, три і більшу кількість стальних тросів, розташованих паралельно один одному на висотах: при двох тросах - 1/3 та 2/3; трьох тросах - 1/4 і 1/2 ї 3/4; при чотирьох тросах - 1/5 і 2/5, 3/5, 4/5 частини від повної висоти балки, і тросами, розташованими у кожній секції, тобто між поздовжніми стінками балки, у опорних ребрах жорсткості бокових кріплень, а в проміжних ребрах жорсткості прохідних отворів (Патент ВШ 2 512 147 С2, МПК: ЕбО4С 3/12 (2006.01), заявка: 2012133766/03, від 07.08.2012 Леонтьев

Александр Григорьевич (ВІ), опубликовано: 10.04.2014 Бюл. Мо 101).

Головним недоліком цієї конструкції є схема кріплення шпренгелів, (у виді стального тросу, у балці на висоті 1/3 частки її повної висоти; при двох тросах 1/3 та 2/3; трьох тросах 1/4 і 1/2 і 3/4; при чотирьох тросах - 1/5 і 2/5, 3/5, 4/5 частини від повної висоті балці, балка, яка працює на вигин, має всередині полки нульовий опір, тому розташувати троси за вище наведеною схемою не має сенсу, тому що ближче до середини балки троси не працюють у повній мірі. Чим ближче розташовані шпренгелі (троси) до полок балки, тим більше вони працюють.

Відома конструкція попередньо напруженої підкранової балки, яка містить основну двотаврову балку та затяжку із листової сталі, міцність якої у 2-3 рази більше ніж сталь основної балки. Основна балка виконана прокатною з парою напрягаючих двотаврових прокатних

Зо вантажів по її кінцях. Кожний напрягаючий важіль має виступаючий хвостовик, який є пружним шарніром, з'єднаний з нижньою полкою основної балки пустотілими заклепками з замикаючими осередками. Затяжка виконана з листової сталі і з'єднана по кінцях з нижніми поясами пари напрягаючих важелів пустотілими заклепками. Вільний кінець кожного важеля взаємодіє з вертикальною колоною цеха нижньою полкою, яка зафіксована до колони за допомогою зубців, фіксаторів, анкерних болтів та напружує всю систему при взаємодії мостового крана з підкрановою балкою (Патент ВИ 2 268 230 С2, МПК: В6б6С 6/00 (2006.01), Е04С 3/10 (2006.01), заявка: 2004105048/11, 19.02.2004, опубликовано: 20.01.2006 Бюл. Мо 21.

Головним недоліком цієї конструкції є те, що затяжка, яка виконана із листової сталі, в 2-3 рази більш міцною, ніж сталь основної балки, з'єднана по кінцях з парою важелів, що напружують, пустотілими заклепками із замикаючими осереддями, у процесі експлуатації листова сталь затяжки на великій довжині буде розтягуватися і натяжний столик не зможе виконувати свої дії, при цьому попереднє напруження основної підкранової балки значно зменшиться. Для натягування затяжки необхідно переклепувати листову затяжку до напрягаючих важелів. Крім цього попередній витяг листового металу дуже складно виконати, також це конструктивне рішення має великі габарити, металоємність і вагу.

Найближчим аналогом до корисної моделі, що заявляється, є стальна, попередньо напружена однопролітна балка з рівномірно розташованими ребрами жорсткості і затяжкою по нижньому поясу балки, виконаної із високоміцних матеріалів (стальних канатів, пучків дроту та інше), яка закріплена на кінцевих анкерних упорах. Анкерні упори закріплено на ребрах жорсткості балки під нижньою полкою балки, яка посилена похилими розпірними пластинами, довжина затяжки менше, ніж довжина балки і центр затяжки співпадає з центром балки, (под ред. Веденникова Г.С. "Металлическиє конструкции". - М., 1998. - С. 2461).

Головним недоліком найближчого аналога є те, що кінцеві анкерні кріплення сприймають основні напруження при вигині балки і її попереднього напруження, створюючи при цьому значні місцеві концентрації навантажень, також кріплення всіх кінцевих затяжок в одному місці підвищує металоємність анкерних кріплень, та знижує безпеку при ослабленні натягу балки.

В основу корисної моделі поставлена задача створення конструкції попередньо посиленою канатною балкою, яка б дозволила отримати наступний технічний результат: - зниження ваги попередньо напруженої канатної балки (далі ПНКБ або балки); бо - зниження рівня місцевих концентрацій у балці при кріпленні анкерних скоб;

- забезпечити безпечну роботу балки при обриві або зниження натягу затяжки ПНКБ; - підвищення здатності балки витримувати значні вигинаючі зусилля; - знижувати вплив динамічного та вібраційного навантаження при роботі балки; - Збільшення попереднього натягу затяжок балки; - збільшити термін служби та надійність балок з затяжкою; - значне зниження ваги міжетажних балок в аерокосмічній галузі.

Поставлена задача вирішується тим, що балка може мати виконання у вигляді двотаврової або коробчастої балки, швелера, кутка, 2-подібного профілю, яка виготовлена із металу, сплавів, дерева, залізобетону, композитів, збірних матеріалів, з торцевими, поперемінно розташованими проміжними ребрами жорсткості, між яким є отвори різної форми, на яких поперемінно по довжині балки закріплені розбірні стягуючі скоби, які затискають затяжки (виконаних стальними, композитними, полімерними, зверхвисокополімерними, канатами, які мають круглу, плоску або іншу форму перерізу). Анкерні скоби мають розбірну конструкцію і можуть кріпити 1, 2, З або більше канатів по горизонталі і мають 1, 2, З рівнів розташування канатів по вертикалі, уся ця конструкція стискається, за допомогою болтового з'єднання. Нижня пластина анкерної скоби приварена до нижньої полці балки всередині або, верхні частини скоби притягуються до нижньої частині і балці за допомогою болтового з'єднання. Скоба має пази у бокових гранях, через які проходять проміжні ребра жорсткості. Зверху скоби та канатів закриваються пластинами або гнутими кутками, що мають пази і упираються ними у торцеві ребра жорсткості балки.

Затяжки кріпляться з краю балки в один шар затяжок, далі, ближче до середини другий, і далі, ще ближче до середини третій і так далі, тобто вони кріпляться одними і тими ж скобами на різних рівнях і мають різну довжину.

Зниження ваги балки при тому ж навантаженні досягається за рахунок отворів різної форми у стінці балки, та висоті балки за рахунок різного натягу у секціях балки, ті секції, що отримують найбільше навантаження, мають більше затяжок та натяг.

Зниження ваги балки при тому ж навантаженні досягається за рахунок зменшення ваги затяжки та анкерних скоб, тому що затяжки кріпляться у вигляді ресори, один шар над другим, і чим ближче до центру балки, тим більше шарів затяжки і менше довжина затяжки. Затяжки

Зо виконуються із сталевих, полімерних, або інших канатів, які мають високу здібність на розрив і гнучкість. З одного кінця затяжка має кріплення у вигляді клинів, залитих легксоплавким металом (наприклад, олово бабітом), а з другого кінця затяжка має цангове кріплення з можливістю натягування його гайкою.

Зниження ваги анкерних скоб досягається за рахунок зменшення їх габаритів, тому що шари анкерної скоби зменшуються від середини до країв.

По довжині попередньо натягнута затяжка проходить крізь анкерні скоби, які приварені нижньою частиною на деякій відстані одна від одної, стискаючи затяжку вони забезпечують рівномірний натяг та фіксацію.

В місці анкерного кріплення затяжки на балку передаються великі зусилля, через які виникають значні місцеві напруження у стінці та поясі балки, зниження рівня місцевих концентрацій у балці при кріпленні анкерних скоб досягається рознесенням анкерних скоб та зусилля по довжині балці, від країв до середини, чим ближче до середини - тим більше натяг.

Зниження втрати несучої здатності балки через зниження натягу або обриві затяжки досягається за рахунок натягування затяжок в кожній секції, обмеженої торцевими ребрами жорсткості та закріпленими на них анкерними скобами, окремо та значної їх кількості. При обриві однієї з них натяг перерозподілиться на інші затяжки в цій секції, а у сусідній секції натяг не зміниться.

Підвищення здатності балки витримувати значні вигинаючи зусилля досягається за рахунок різного натягу та кількості затяжок у кожній секції, чим ближче до середини балки, тим більше затяжок, та їх натяг. Таким чином, це схоже на балку, яка має збільшення висоти полки від країв до середини.

Зниження впливу динамічного та вібраційного навантаження на балку досягається за рахунок демпфування розтягуванням канатів.

Збільшення попереднього натягу затяжки досягається розташуванням кришок у вигляді кутків або пластин, які закривають затяжку, та упираються кінцями у торцеві ребра жорсткості.

Кришки кріпляться до анкерних скоб болтовим з'єднанням.

Збільшення терміну служби та надійності балок із затяжкою досягається за рахунок зниження динамічного навантаження, збільшення надійності при обриві однієї затяжки - рівень натяжного зусилля падає тільки в одній секції, та зниженням концентрації місцевих напружень, бо чим значно підвищується надійність конструкції.

Значне зниження ваги балок в аерокосмічній галузі; досягається виготовленням балок з металів, сплавів або композитів з різними формами отворів у полці балки, за посиленням її торцевими планками, які мають форму сектору, причому низ балки посилюється затяжками (виконаних із композитних канатів), закріплених у анкерних скобах, тим більше шарів, чим ближче до центру балки.

Затяжка накрита закриваючими кутками, під якими знаходиться змазка, що продовжує термін служби затяжки і не дозволяє волозі потрапити на неї та розвиватися корозії.

Балка має розбірну конструкцію, кріплення затяжки в анкерних скобах відбувається з одного краю залите легкоплавким металом, а з іншого краю застосовується цангове кріплення, у проміжках між кінцями затяжки вона затискається у проміжних анкерних скобах.

Анкерна скоба має один, два, три шари або більше, нижня частина якої кріпиться за допомогою зварювання до балки і має виїмки зверху під затяжку, скоба має бокові виїмки, крізь які проходять торцеві ребра жорсткості, скоба має проміжні шари 1, 2, З або більше з виїмками зверху і знизу, які затискають затяжки за допомогою болтового з'єднання. Верхня частина скоби має виїмки тільки з однієї сторони, всі частини скоби та затяжки скріплюються болтовим з'єднанням.

Верхня полка балки має ступінчасте посилення, яке виконується із листів зі збільшенням товщини до центру балки, а ребер жорсткості зі збільшенням їх кількості до центру балки.

Коробчаста балка має між анкерними скобами натяжувачі, через нижню частину яких проходять затяжки, а верхня прикріплена до верхньої полки балки і дозволяє за допомогою болтового з'єднання підтягувати затяжки у разі їх ослаблення.

Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких зображено: - на Фіг. 1 - конструкція попередньо напруженої канатної балки (ізометрія); - на Фіг. 2 - конструкція попередньо напруженої канатної коробчастої балки (ізометрія); - на Фіг. З - конструкція середньої частині попередньо напруженої канатної коробчастої балки (ізометрія без кришки); - на Фіг. 4 - анкерна скоба (ізометрія); - на фіг. 5 - вид збоку попередньо напруженої канатної балки; - на Фіг. 6 - вид збоку попередньо напруженої канатної коробчастої балки. Попередньо

Зо напружена канатна балка містить основну двотаврову або коробчасту балку 1, виконану із прокату. Двотаврова балка має верхню 2 та нижню З полку, також коробчаста балка має верхню 2 та нижню З частину. Балки мають стінку 4 з отворами 5 у вигляді овалів, коло, інших форм, яка посилена торцевими ребрами жорсткості 6.

Затяжки у вигляді канатів (сталевих, композитних, полімерних, інших) розташованих в один 7.1, два 7.2, три 7.3 шари, або більше і проходять крізь один 8.1, два 8.2, три 8.3 або більше шари розбірних анкерних скоб, які упираються пазами 9 у торцеві ребра жорсткості 6, та кріпляться за допомогою болтового з'єднання 10 до верхньої грані нижньої полки 3.

Розбірні анкерні скоби 8 мають один 8.1, два 8.2, три 8.3 або більше шари з виїмками під затяжки 7, нижня частина 8.1 має виїмки з однієї сторони і кріпиться за допомогою зварки до нижньої полки З балки 1, через отвори у частинах скоби 8.1-8.3 і затяжки 7 стягується і кріпиться до нижньої полки З за допомогою болтового з'єднання 10.

Затяжки 7 розташовуються по довжині шарами 7.1, 7.2, 7.3 одна над одною, довжина кожного наступного шару знизу вгору зменшується від країв до центру балки 1.

Кінці затяжок кріпляться 7 у скобах 8 з одного кінця, залитого в легкоплавкий метал, а з іншого - за допомогою цангового кріплення або іншого.

Затяжки 7 розбірні анкерних скоб 8 закриваються кришкою 11 за допомогою болтового з'єднання 10.

Середня частина балки 1 посилена пластинами 12 у два, три або більше шари, причому довжина кожної наступної послідуючої пластини зменшується від країв до центру, або кутків, чи іншого профілю. Кутки або інший профіль зменшуються по довжині і збільшуються у кількості від країв до центру.

Коробчаста балка 1 має спеціальні натягувачі, які розташовані між стягуючими анкерними скобами і натягують затяжки за допомогою спеціальних тяжелів 13 за допомогою болтового з'єднання, причому верхня частина тяжелів закріплена до верху балки, а нижня кріпить затяжки.

Попереднє напруження балки 1 відбувається за рахунок натягування шару затяжок 7.1 з упором кришки 11 в ребра жорсткості 6, і закріпленням їх у першій парі скоб 8, далі - натягнення шару затяжок 7.2 з упором кришки 11 в ребра жорсткості 6 і закріпленням їх у другий парі скоб 8, далі - натягування шару затяжок 7.3 з упором кришки 11 в ребра жорсткості 6, і закріплення їх у скобах 8. Таким чином нижня полка З балки 1 залишається стягнутою.

При наданні зусилля на попередньо натягнуту балку 1 затяжка 7 розтягується, стискання коробу 11 ї нижньої полки З зупиняється, і вони починають працювати на вигин.

Підтягування ослаблених затяжок відбувається за допомогою ручних домкратів, шляхом приєднання до краю затяжки з цанговим кріпленням тросу, за допомогою якого затяжка натягується до необхідного значення і перекріпляється цанговим кріпленням у стягуючій анкерній скобі, причому натяг інших затяжок не змінюється.

Claims (10)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Попередньо напружена канатна балка, що має вигляд двотаврової або коробчастої балки, швелера, кутка, 2- подібного профілю, яка виготовлена із металу, сплаву, дерева, композитів, залізобетону, збірних матеріалів з торцевими поперемінно розташованими проміжними ребрами жорсткості, між якими є отвори різної форми, яка відрізняється тим, що до них поперемінно по довжині балки закріплено розбірні стягуючі скоби, які затискають затяжки (виконані стальними, композитними, полімерними, обжатими та іншими канатами, які мають круглу, плоску або іншу форму перерізу), стягуючі анкерні скоби мають розбірну конструкцію і можуть кріпити 1, 2, З або більше канатів по горизонталі і 1, 2, З або більше шарів розташування канатів по вертикалі, нижня пластина стягуючої анкерної скоби приварена зваркою до нижньої полки балки, верхні частини скоби і затяжки притягуються до нижньої полки балки за допомогою болтового з'єднання, стягуюча анкерна скоба має пази у бокових гранях, крізь які проходять проміжні ребра жорсткості, зверху скоби та затяжки закриваються пластинами або гнутими кутками, що мають пази і упираються ними у торцеві ребра жорсткості балки.

2. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю підтягування затяжок на різних ділянках балки при ослабленні їх натягу.

3. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю розташування затяжок різної довжини у одних і тих самих анкерних скобах.

4. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю зменшення шарів стягуючих анкерних скоб від центру до країв балки.

5. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю підтягування затяжок між скобами за допомогою спеціального болтового натягувача.

6. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю посилення верхньої полки балки пластинами, які розташовуються у кілька шарів, причому їх довжина зменшується по довжині від країв до центру балки.

7. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю посилення верхньої полки балки кутками або стрингерами, причому їх довжина зменшується по довжині від країв до центру балки, а кількість збільшується, і вони можуть розташуватися зовні або всередині балки.

8. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю посилення верхньої полки балки кутками або стрингерами, причому їх довжина зменшується по довжині від країв до центру балки, а кількість збільшується, і вони можуть розташовуватися зовні або всередині балки.

9. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю додаткового демпфірування коливань за рахунок розтягування затяжок виконаних із канатів (сталевих, полімерних, інших).

10. Попередньо напружена канатна балка за п. 1, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю першого шару затяжок продовжуватися у двох, трьох або більше балках, які стикуються між собою торцями.