Балка-стойка строительная комбинированная Российский патент 2003 года по МПК E04C3/292 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущих балок, стоек, подкосов, стропил и т.п. в зданиях и сооружениях различного назначения.

Известна деревометаллическая строительная балка, выполненная в виде прямоугольного деревянного бруса, вдоль боковых граней которого, примыкающих к горизонтальным граням, установлены металлические пластины, закрепленные при помощи просечных треугольных зубьев, запрессованных в поверхности бруса (патент РСТ WO 98/07933, МКИ Е 04 С 3/292). Металлические пластины расположены снаружи деревянного бруса и при пожаре быстро теряют свои прочностные свойства.

Известна также деревянная клееная балка, включающая склеенный пакет досок и металлическое армирование. Балка снабжена слоем резины и защитным слоем в виде доски, а металлическое армирование выполнено в виде расположенной под одной из граней балки горизонтальной полосы, имеющей зубья (патент России 2022109 от 1994 г., МКИ 5 Е 04 С 3/18). В этой конструкции расположение армирующего слоя ограничивает область ее использования только в качестве балки, причем с относительно невысокой несущей способностью.

В заявке ФРГ OS 3313685 от 1984 г., МКИ Е 04 С 3/292 описана деревянная балка, имеющая продольный разрез, в который вставлен металлический элемент, выполненный в виде сочлененного по вертикали двойного креста. Под перекладинами крестов в теле балки образованы пазы. Ребра металлического элемента выходят поверх балки. Кресты зафиксированы в теле балки при помощи вертикальных стяжных элементов, пропущенных сквозь перекладину крестов. Стяжные элементы в данной конструкции используются в качестве фиксаторов, не обеспечивая в полной мере совместную работу слоев.

Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип заявленной конструкции, является металлодеревянный строительный элемент по патенту России 2109893 от 1998 г., МКИ 6 Е 04 С 3/292, включающий деревянные элементы, между которыми зажата крепежными деталями армирующая часть двутаврового сечения с полками и стенками. Деревянные элементы и армирующая часть стянуты крепежными элементами. Деревянные элементы и армирующая часть расположены вертикально. В зоне растяжения армирующая часть выполнена в виде жестко закрепленных на стенке горизонтальных утолщений, в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, также жестко закрепленных на стенке. При изготовлении этого металлодеревянного элемента требуется высокая точность фрезерования внутренних плоскостей деревянных обкладок, в которые вставляется металлическая часть, что приводит к существенному усложнению технологии производства. Кроме того, предъявляются повышенные требования к влажности деревянных обкладок т.к. если их древесина недосушена, то в процессе эксплуатации строительного элемента в нем появляются внутренние напряжения, приводящие к растрескиванию.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении несущей способности балки-стойки при упрощении технологии ее изготовления.

Решение этой задачи заключается в том. что балка-стойка строительная комбинированная содержит деревянные элементы, между которыми зажата крепежными деталями армирующая часть. Деревянные элементы и армирующая часть расположенные вертикально. Деревянные элементы образованы обрезными досками, обработанными антисептиком и антипиреном, а армирующая часть выполнена в виде плоских пластин, габариты которых равны по длине и высоте деревянным элементам, а по толщине составляют 0,01-0,2 толщины деревянных элементов. Армирующая честь может быть выполнена из пакета плоских пластин, разделенных обрезными досками. Армирующая часть может быть выполнена из стали, из стеклопластика или углепластика или их сочетания, а также из фанеры. Плоские пластины могут иметь перфорацию, заполненную древесиной твердых пород. Крепежные детали могут быть установлены по концам и в средней части балки-стойки. Обрезные доски и плоские пластины могут быть дополнительно соединены на клею. Горизонтальные продольные грани балки-стойки могут быть укрыты обрезными досками. Кроме того, толщина каждой из плоских пластин увеличивается от края балки к ее середине.

Сопоставительный анализ заявленной балки-стойки с прототипом показывает, что она отличается тем, что деревянные элементы образованы обрезными досками, обработанными антисептиком и антипиреном, а армирующая часть выполнена в виде плоских пластин, габариты которых равны по длине и высоте деревянным элементам, а по толщине составляют 0,01-0,2 толщины деревянных элементов. Армирующая часть может быть выполнена из пакета плоских пластин, разделенных обрезными досками. Армирующая часть может быть выполнена из стали, из стеклопластика, или углепластика, или их сочетания, а также из фанеры. Плоские пластины могут иметь перфорацию, заполненную древесиной твердых пород. Крепежные детали могут быть установлены по концам и в средней части балки-стойки. Обрезные доски и плоские пластины могут быть дополнительно соединены на клею. Горизонтальные продольные грани балки-стойки могут быть укрыты обрезными досками. Кроме того, толщина плоских пластин увеличивается от края балки к ее середине.

Этот анализ указывает на наличие новизны в предложенной балке-стойке.

Сравнение заявленной конструкции с другими известными техническими решениями показывает, что использование равных по длине и ширине деревянных элементов и плоских пластин, выполнение деревянных элементов из обрезных досок, установка крепежных деталей по концам и в средней части балки-стойки, а также использование клеевого соединения деревянных элементов и плоских пластин упрощают процесс изготовления балки-стойки: не требуются фрезерные работы, нет необходимости выполнять пропилы в массиве дерева и, следовательно, его сечение не ослабляется, сводится к расчетному минимуму количество крепежных деталей, упрощается конфигурация плоских пластин и деревянных элементов, их сборка в конструкцию балки-стойки не требует подгонки деталей. При этом следует учесть, что чем тоньше деревянные элементы и плоские плотины, используемые в конструкции балки-стойки, тем эффективнее эта балка-стойка работает. Конструкция предлагаемой балки-стойки не подвержена промерзанию, т.к. в ее составе присутствует относительно небольшая масса металла в случае выполнения плоских пластин из стали, а плоские пластины из фанеры или пластика с более низкими по сравнению со сталью показателями теплопроводности обладают лучшими теплотехническими показателями. Этот эффект усиливается установкой по продольным граням балки досок, закрывающих ребра плоских пластин от воздействия окружающей среды. Еще одно положительное свойство предложенной балки-стойки: собранные в пакет деревянные элементы и плоские пластины препятствуют "поводке" досок при их высыхании до эксплуатационной влажности. Прочностные характеристики балки-стойки еще улучшаются при применении клеевого соединения составляющих ее частей. Увеличение толщины плоских пластин от края балки к ее середине позволяют оптимально решить опорные узлы балки.

Таким образом, можно сделать вывод о решении стоящей перед изобретением задачи и о превышении существующего уровня техники.

Изобретение поясняется на примере его выполнения. На чертежах изображено:

на фиг.1 - вид сбоку на балку-стойку;

на фиг.2 - общий вид торца балки-стойки, в одном из окон перфорация условно не заполнена.

Балка-стойка строительная комбинированная содержит деревянные элементы 1. образованные из обрезной доски, установленной вдоль вертикальных граней балки-стойки. Доски обработаны антисептиком и антипиреном. Между досками также вертикально установлены армирующие элементы 2, 3, выполненные в виде плоских пластин, габариты которых равны по длине и высоте деревянным элементам, а по толщине составляют 0.01-0,2 толщины деревянных элементов. Армирующие элементы могут быть выполнены из пакета плоских пластин, разделенных обрезными досками 4. Толщина плоских элементов в пакете может быть различной: расположенные ближе к продольным вертикальным граням пластины 2 имеют толщину меньшую, чем толщина пластин 8, размещенных ближе к середине балки-стойки, однако в любом случае толщина пластины не должна выходить за пределы 0,01-0,2 толщины деревянных элементов. Разделительные доски 4 также подвергнуты антисептированию и антипирированию, а их габариты по длине и ширине равны габаритам плоских пластин. Плоские пластины 2, 3 и доски 1 и 4 стянуты крепежными деталями 5, в качестве которых могут быть использованы высокоточные болты, шпильки, и т.п., пропущенные сквозь все соединяемые элементы балки-стойки. Обрезные доски и плоские пластины могут быть дополнительно соединены на клею 6, что повышает их сцепление друг с другом и препятствует проскальзыванию при изгибных нагрузках относительно друг друга. Для этих же целей пластины (особенно отельные) могут иметь выдавленные на их боковых поверхностях шипы, заглубленные при изготовлении балки-стойки в доски (на чертежах не показано). Армирующие элементы могут быть выполнены из стали, из стеклопластика или углепластика или их сочетания, а также из фанеры. Плоские пластины 2, 3 могут иметь перфорацию 7 различной формы, заполненную древесиной 8 твердых пород. В качестве заполнения перфорационных отверстий может быть применен клеевой состав с наполнителем и т.п. Крепежные детали также могут устанавливаться с использованием клея. Перфорационные отверстия могут придавать плоским пластинам форму фермы, двускатной балки, рамы и т.п., чем достигается экономия материала, из которого выполнены плоские пластины. Крепежные детали могут быть установлены по концам 9 и в средней части 10 балки-стойки, что целесообразно при ее использовании в качестве балки, когда она работает на изгиб. Кроме того, горизонтальные продольные грани балки-стойки могут быть укрыты обрезными досками 11 для лучшей защиты балки от воздействия окружающей среды.

Балка-стойка предложенной конструкции, обладая малым весом и высокими прочностными свойствами, может быть использована при реконструкции чердаков и устройстве мансардных надстроек в существующих зданиях.

Изобретение относится к области строительства, в частности к несущим балкам-стойкам, стропилам, подкосам в зданиях и сооружениях различного назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности балки при упрощении технологии ее изготовления. Балка-стойка строительная комбинированная содержит деревянные элементы, между которыми зажата крепежными деталями армирующая часть. Деревянные элементы образованы обрезными досками, обработанными антисептиком и антипиреном, а армирующая часть выполнена в виде плоских пластин, габариты которых равны по длине и высоте деревянным элементам, а по толщине составляют 0,01-0,2 толщины деревянных элементов. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Балка-стойка строительная комбинированная, содержащая деревянные элементы, между которыми зажата крепежными деталями армирующая часть, причем деревянные элементы и армирующая часть расположены вертикально, отличающаяся тем, что деревянные элементы образованы обрезными досками, обработанными антисептиком и антипиреном, а армирующая часть выполнена в виде плоских пластин, габариты которых равны по длине и высоте деревянным элементам, а по толщине составляют 0,01-0,2 толщины деревянных элементов.2. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 отличающаяся тем, что армирующая часть выполнена из пакета плоских пластин, разделенных обрезными досками.3. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что армирующая часть выполнена из стали.4. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что армирующая часть выполнена из стеклопластика, или углепластика, или их сочетания.5. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что армирующая часть выполнена из фанеры.6. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1, отличающаяся тем, что плоские пластины выполнены перфорированными, причем перфорация заполнена древесиной твердых пород.7. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что крепежные детали установлены по концам и в средней части балки-стойки.8. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что обрезные доски и плоские пластины дополнительно соединены на клею.9. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что толщина плоских пластин увеличивается от края балки к ее середине.10. Балка-стойка строительная комбинированная по п.1 или 2, отличающаяся тем, что горизонтальные продольные грани балки-стойки укрыты обрезными досками.