ДЕРЕВОМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАЛКА-СТОЙКА Российский патент 2001 года по МПК E04C3/292 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущих балок и стоек зданий и сооружений различного назначения.

Известен металлодеревянный строительный элемент, содержащий деревянные обкладки, между которыми смонтирована металлическая часть двутаврового сечения с полками и стенкой, и крепежные детали. Полки двутавровой металлической части выполнены в зоне растяжения в виде жестко закрепленных на стенке горизонтальных утолщений, а в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, также жестко закрепленных на стенке. Высота металлической части меньше высоты деревянных обкладок, поэтому металлическая часть обжата с боков этими обкладками посредством крепежных деталей, расположенных горизонтально и пропущенных сквозь деревянные обкладки и металлическую часть. Деревянные обкладки обработаны антисептиком и антипиреном, а металлическая часть защищена антикоррозионным покрытием. Стыки деревянных обкладок между собой и с металлической частью закрыты герметиком. Стенка металлической части может быть снабжена выступающими из ее плоскости вертикальными выпуклостями замкнутого профиля. Горизонтальное утолщение стенки металлической части может быть выполнено в виде уголков (Россия, патент 2109893 от 1998 г., МКИ E 04 C 3/292).

Известна также балка, выполненная в виде профилированной конструкции, состоящей из A-образных стоек, наверху которых образован лоток прямоугольного поперечного сечения с размещенным в нем деревянным брусом; низ стоек и верх стенок лотка снабжены горизонтальными участками для крепления балки к смежным конструктивным элементам (Великобритания, патент 2133450 от 1984 г., НКИ E1S).

Недостатком вышеприведенных аналогов является то, что их можно применять в строго ориентированном положении: поясом, работающим на сжатие вверх, и нельзя использовать в качестве вертикальных стоек, раскосов и т.п. строительных элементов.

Известна также балка, выполненная в виде расположенных горизонтально и параллельно друг другу пары швеллеров, стенки которых соединены друг с другом перекладинами. В пространство, ограниченное с боков швеллерами, а снизу верхней перекладиной, установлен продольный деревянный брус. Для облегчения конструкции балки в перекладинах выполнены отверстия (Великобритания, патент 2198468 от 1986 г., НКИ E1S).

Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип заявленной конструкции, является металлодеревянная балка, содержащая металлический сердечник в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянный футляр, который стянут крепежными деталями. Металлический сердечник образован из жестко соединенных друг с другом швеллеров, один из которых является стенкой сердечника, а два других - его полками. Деревянные обкладки образованы вертикальными стенками и наружными постелями T-образного сечения, соединенными между собой термосклейкой по швам, расположенным под углом от 0 до 60^o к горизонтали. Между полками профиля и обращенными к ним плоскостями деревянного футляра образованы зазоры, заполненные компенсаторами в виде полиуретановых лент. Вертикальные стенки деревянного футляра выполнены сборными из плоских пластин и расположенных перпендикулярно к ним брусков, соединенных друг с другом на термосклейке. Швеллеры, образующие полки металлического профиля, соединены с швеллером, образующим стенку профиля, на электрозаклепках (Россия, патент 2120005 от 1998 г., МКИ E 04 С 3/292).

Недостатком прототипа является сложность конфигурации внешнего профиля деревянного футляра, а также наличие заполненных полиуретановыми лентами-компенсаторами зазоров, позволяющих элементам, составляющим балку, работать порознь, что снижает ее несущую способность.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы повысить универсальность применения балки-стойки, повысить эффективность совместной работы составляющих ее элементов.

Эта цель достигается тем, что деревометаллическая балка-стойка содержит металлический сердечник в виде двутавра, заключенного в деревянный футляр, стянутый пустотелыми нагелями с развальцованными концами, пропущенными сквозь стенку двутавра. Металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, продольные оси которых проходят через точку пересечения с основанием одной из полок поперечной оси, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели, и через точку на основании другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями по длине двутавра. Внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом, или в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость. Прямые участки совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра соединены электрозаклепками. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде равномерно распределенных по ширине поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн. Равномерно распределенные по ширине поверхности частей полки и направленные навстречу друг другу продольные волны наружной и внутренней частей полки двутавра в точках соприкосновения друг с другом могут быть соединены электрозаклепками. Дополнительная стенка двутавра может быть соединена с основной его стенкой электрозаклепками. Внутренние полости балки-стойки заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, в качестве которого может быть применен эпоксидный клей или цементный раствор. Все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. Все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. Деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. Торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника могут быть закрыты деревянными заглушками. По торцам стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями.

Сопоставительный анализ заявленной конструкции с прототипом показывает, что она отличается тем, что металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, продольные оси которых проходят через точку пересечения с основанием одной из полок поперечной оси, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели, и через точку на основании другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями по длине двутавра. Внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом, или в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость. Прямые участки совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра соединены электрозаклепками. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде равномерно распределенных по ширине поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн. Равномерно распределенные по ширине поверхности частей полки и направленные навстречу друг другу продольные волны наружной и внутренней частей полки двутавра в точках соприкосновения друг с другом могут быть соединены электрозаклепками. Дополнительная стенка двутавра может быть соединена с основной его стенкой электрозаклепками. Внутренние полости балки-стойки заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, в качестве которого может быть применен эпоксидный клей или цементный раствор. Все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. Все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. Деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. Торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника могут быть закрыты деревянными заглушками. По торцам стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями.

Этот анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны в заявленном изобретении.

Сравнение предложенной балки-стойки с другими аналогичными известными техническими решениями показывает, что изготовление металлического сердечника из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа, загиб концов листа на основную стенку двутавра и образование дополнительных участков стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей повышает эффективность совместной работы составляющих балку-стойку элементов, а снабжение стенки двутавра наклонно расположенными зигами с заявленными координатами их размещения на стойке относительно полых нагелей увеличивает отношение предельной несущей нагрузки к собственному весу балки-стойки, что расширяет область ее применения. Решению поставленной задачи способствует также заполнение полостей балки-стойки и металлического сердечника затвердевшим после инъецирования материалом. Представленные в заявке варианты конфигурации полок металлического сердечника расширяют технологические возможности заводского изготовления балки-стойки.

Проведенное сравнение подтверждает промышленную применимость заявленной конструкции как в качестве балок, в том числе наклонных балок, например, в стропилах зданий и сооружений, так и несущих балок покрытий, перекрытий, а также балок опалубочных систем. Все описанные в патенте элементы конструкции и сама конструкция в целом могут быть изготовлены в условиях промышленного производства.

Изобретение поясняется на примере его осуществления. На чертежах изображено:
- на фиг. 1 - общий вид балки-стойки;
- на фиг. 2 - расположение зигов на боковой поверхности стенки металлического сердечника,
- на фиг. 3-7 - варианты исполнения полки двутавра,
- на фиг. 8 - вариант исполнения дополнительной стенки,
- на фиг. 9 - установка опорного узла в торце балки-стойки.

Деревометаллическая балка-стойка содержит металлический сердечник 1 в виде двутавра, заключенного в деревянный футляр 2, стянутый пустотелыми нагелями 3, 4 и 5 с развальцованными концами 6, пропущенными сквозь стенку 7 двутавра. Металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных 8, 10, 11, 12 и 13 и внутренних 9 и 14 по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы 15 листа загнуты на основную стенку 16 двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей, под развальцованные концы которых подложены шайбы 17. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси 18 и снабжена закрытыми зигами 19, продольные оси 20 и 21 которых проходят через точку 22 пересечения с основанием 23 одной из полок поперечной оси 24, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели 3 и 5, и через точку 25 на основании 26 другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями 3 и 4 по длине двутавра.

Внутренние полости 27 между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, например цементным раствором или эпоксидным клеем.

Наружная часть 8, 10, 11, 12 и 13 полки двутавра может быть выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн 8 и 13, в виде размещенных по ее краям двух продольных волн 10, соединенных прямым участком 28, в виде прямых участков 11 и 12. Внутренняя часть может иметь конфигурацию прямых участков 9 или в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн 14, причем наружная и внутренняя части полок двутавра могут быть объединены в разных вариантах:
- наружная 12 и внутренняя 9 части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом,
- наружная 11 и внутренняя 9 части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость,
- наружная 13 и внутренняя 14 части полки двутавра могут быть выполнены в виде гофрированных поверхностей с равномерно распределенных по ширине этой поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн,
- наружная 8 часть полок двутавра выполнена в виде гофрированной поверхности с равномерно распределенными по ширине этой поверхности волнами, а внутренняя 9 часть - в виде прямых участков,
- наружная 10 часть полок двутавра выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком 27, а внутренняя 9 часть - в виде прямых участков.

Прямые участки 9 и 12 совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра и гофрированные участки 13 и 14 в точках соприкосновений соединены электрозаклепками 29. Также на электрозаклепках 29 соединена дополнительная стенка 15 двутавра с основной 16 его стенкой.

Внутренние полости 27 балки-стойки заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, в качестве которого может быть применен эпоксидный клей или цементный раствор. Таким же инъецируемым твердеющим материалом заполнены полости 30, образованные в полках двутавров. Все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. Все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. Деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. Торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника могут быть закрыты деревянными заглушками (не показаны). По торцам 31 стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин 32, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам 33 которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент 33, снабженный расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями 35.

Изобретение относится к области строительства, в частности к несущим балкам и стойкам зданий и сооружений различного назначения. Металлический сердечник балки-стойки образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, расположенными наклонно по отношению к продольной оси балки. Внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником и в самом сердечнике заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. Дополнительная стенка двутавра может быть соединена с основной его стенкой электрозаклепками. По торцам стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями. Технический результат заключается в повышении эффективности работы составляющих элементов. 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Деревометаллическая балка-стойка, содержащая металлический сердечник в виде двутавра, заключенного в деревянный футляр, стянутый пустотелыми нагелями с развальцованными концами, пропущенными сквозь стенку двутавра, отличающаяся тем, что металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа, причем концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей, при этом основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, продольные оси которых проходят через точку пересечения с основанием одной из полок поперечной оси, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели, и через точку на основании другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями по длине двутавра, а внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. 2. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная часть полки двутавра выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн, а внутренняя часть - в виде прямых участков. 3. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная часть полки двутавра выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком, а внутренняя часть - в виде прямых участков. 4. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части полки двутавра выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом. 5. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части полки двутавра выполнены в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость. 6. Деревометаллическая балка-стойка по п.1 или 4, отличающаяся тем, что прямые участки совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра соединены электрозаклепками. 7. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части полки двутавра выполнены в виде равномерно распределенных по ширине поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн. 8. Деревометаллическая балка-стойка по п.1 или 7, отличающаяся тем, что равномерно распределенные по ширине поверхности частей полки и направленные навстречу друг другу продольные волны наружной и внутренней частей полки двутавра в точках соприкосновения друг с другом соединены электрозаклепками. 9. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная стенка двутавра соединена с основной его стенкой электрозаклепками. 10. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная стенка двутавра расположена с обеих сторон основной его стенки и соединена с ней электрозаклепками. 11. Деревометаллическая балка-стойка по любому из пп.1, 3, 4, 5, 7 и 8, отличающаяся тем, что внутренние полости заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. 12. Деревометаллическая балка-стойка по любому из пп.1, 3, 4, 5, 7, 8 и 11, отличающаяся тем, что в качестве инъецированного материала применен эпоксидный клей. 13. Деревометаллическая балка-стойка по любому из пп.1, 3, 4, 5, 7, 8 и 11, отличающаяся тем, что в качестве инъецированного материала применен цементный раствор. 14. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. 15. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. 16. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. 17. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника закрыты деревянными заглушками. 18. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что по торцам стенки с обеих сторон вдоль нее приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями.