БАЛКА Российский патент 2006 года по МПК E04C3/07 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции различных зданий и сооружений.

Известна клеефанерная балка двутаврового или коробчатого поперечного сечения, состоящая из верхнего и нижнего поясов, плоских тонких стенок и ребер жесткости (Д.К.Арленинов, Ю.Н.Буслаев и др. Конструкции из дерева и пластмасс. Учебник для технических вузов. - М.: Издательство АСВ, 2002, с.127-128, рис.9.2). Известная балка относительно проста по конструкции, но она имеет малую изгибную жесткость из плоскости изгиба, изгибная жесткость плоских тонких стенок в плоскости изгиба ограничена, а опасность потери ими устойчивости велика, что предопределяет достаточно частый шаг ребер жесткости (0,8...1,5 высоты поперечного сечения).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является балка с гофрированной стенкой с различной формой гофров, в состав которой входят верхний и нижний пояс, стенка из гофрированных листов, причем гофры расположены перпендикулярно продольной оси балки (В.В. Горев, Б.Ю. Уваров и др. Металлические конструкции. В 3 т. Том 1. Элементы конструкций: Учеб. для строит. вузов. - М.: Высш. шк., 2001, с.294-297, рис.5.60). Данное конструктивное решение балки отличается высокой местной устойчивостью стенки, возможностью резко снизить количество ребер жесткости или полностью их исключить. Однако несущая способность известной балки ограничена, т.к. из-за малой жесткости тонкой стенки поперек гофров исключается возможность включить ее в общую работу балки на поперечный изгиб, т.е. стенка с гофрами, ориентированными перпендикулярно продольной оси балки, не воспринимает нормальных напряжений, а служит лишь податливой связью между поясами.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является увеличение несущей способности балки, ее жесткости и устойчивости из плоскости изгиба.

Задача решается за счет того, что в балке, содержащей основной каркас, состоящий из верхнего и нижнего поясов и расположенных между ними ребер жесткости, при этом боковые грани элементов основного каркаса находятся в одной вертикальной плоскости, боковые стенки из гофрированных тонких листов, скрепленных с поясами и ребрами жесткости, гофры боковых стенок расположены вдоль продольной оси балки, а в гофрах, полки которых не примыкают к ребрам жесткости и поясам, расположены подкрепляющие ребра, ориентированные также вдоль продольной оси балки, причем элементы основного каркаса, подкрепляющие ребра и боковые стенки, соединены между собой.

Кроме этого, подкрепляющие ребра могут быть расположены в гофрах боковых стенок только в наиболее напряженных зонах балки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен вид балки сбоку; на фиг.2 - ее основной каркас с подкрепляющими ребрами; на фиг.3 - поперечный разрез 1-1 на фиг.1; на фиг.4 поперечный разрез 2-2 на фиг.1.

Балка включает основной каркас, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 поясов с расположенными между ними ребрами жесткости 3, скрепленные с ним боковые стенки 4 из гофрированных тонких листов, гофры которых расположены вдоль продольной оси балки, подкрепляющие ребра 5, ориентированные также вдоль продольной оси балки и расположенные в гофрах боковых стенок 4, полки которых не примыкают к ребрам жесткости и поясам, по всей длине балки или только в ее наиболее напряженных зонах.

Балка работает следующим образом. При действии вертикальной нагрузки происходит поперечный изгиб балки, при этом возникающие нормальные напряжения воспринимаются верхним и нижним поясами, боковыми стенками и подкрепляющими ребрами. Включение в совместную работу с каркасом боковых стенок и подкрепляющих ребер, расположенных в гофрах боковых стенок, полки которых не примыкают к ребрам жесткости и поясам, обеспечивается за счет соединения элементов между собой (например, при помощи клея, механических соединений типа гвоздей, дюбелей, скоб, и т.п.), а также за счет ориентации гофров боковых стенок и подкрепляющих элементов вдоль продольной оси балки. При ориентации гофров боковых стенок вдоль продольной оси балки достигается существенное увеличение изгибной жесткости стенок по направлению действия нормальных напряжений в сравнении с плоскими стенками той же толщины листа или со стенками с гофрами, расположенными перпендикулярно продольной оси балки, за счет чего они и вовлекаются в общую работу конструкции, обеспечивая тем самым увеличение моментов инерции и сопротивления поперечного сечения балки в плоскости ее изгиба. Кроме этого, при применении гофрированных боковых стенок с гофрами, ориентированными вдоль пролета балки, достигается увеличение изгибной жесткости стенок из плоскости балки, за счет чего достигается увеличение устойчивости балки в целом при изгибе из плоскости, что позволяет упростить конструктивные мероприятия, обеспечивающие устойчивость балок из плоскости их изгиба, т.к. расстояния между точками поперечного раскрепления балок можно увеличить.

Размещение подкрепляющих ребер в гофрах боковых стенок, полки которых не примыкают к ребрам жесткости и поясам, позволяет уменьшить в два раза расстояния между точками раскрепления стенок в вертикальном направлении, что обеспечивает дополнительное увеличение изгибной жесткости стенок в плоскости изгиба. Кроме этого, за счет уменьшения расчетной свободной длины гофров в вертикальном направлении полностью исключается опасность потери устойчивости стенками.

Дополнительное сокращение расхода материалов на балку может быть достигнуто за счет размещения подкрепляющих ребер только в наиболее напряженных зонах - в середине пролета в зоне действия максимальных растягивающих и сжимающих напряжений и в опорной зоне в середине высоты поперечного сечения в зоне действия главных напряжений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции различных зданий и сооружений. Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является увеличение несущей способности балки, ее жесткости и устойчивости из плоскости изгиба. Балка включает основной каркас, состоящий из верхнего и нижнего поясов с расположенными между ними ребрами жесткости, скрепленные с ним боковые стенки из гофрированных тонких листов, гофры которых расположены вдоль продольной оси балки, подкрепляющие ребра, ориентированные также вдоль продольной оси балки и расположенные в гофрах боковых стенок, полки которых не примыкают к ребрам жесткости и поясам, по всей длине балки или только в ее наиболее напряженных зонах. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Балка, содержащая основной каркас, состоящий из верхнего и нижнего поясов и расположенных между ними ребер жесткости, при этом боковые грани элементов основного каркаса находятся в одной вертикальной плоскости, боковые стенки из гофрированных тонких листов, скрепленных с поясами и ребрами жесткости, отличающаяся тем, что гофры боковых стенок расположены вдоль продольной оси балки, а в гофрах, полки которых не примыкают к ребрам жесткости и поясам, расположены подкрепляющие ребра, ориентированные также вдоль продольной оси балки, причем элементы основного каркаса, подкрепляющие ребра и боковые стенки соединены между собой.2. Балка по п.1, отличающаяся тем, что подкрепляющие ребра расположены в гофрах боковых стенок только в наиболее напряженных зонах балки.