БАЛКА-ФЕРМА Российский патент 2009 года по МПК E04C3/16 

Изобретение относится к области строительства, а именно к несущим деревянным балочным конструкциям, которые могут использоваться в зданиях и сооружениях различного назначения, а также в качестве технологической оснастки при производстве строительно-монтажных работ, например опалубочных работ.

Известна деревянная балка-ферма с соединительной решеткой из раскосов (заявка Франции 2572759, опубликованная в 1986 г.), включающая параллельные пояса, составленные из двух слоев досок, и соединительную решетку, размещенную в промежутке между слоями поясов и соединенную с ними с помощью клеевого соединения.

Недостатком этой конструкции является низкая жесткость и прочность, обусловленные как открытостью сквозных сечений поясов, так и низкой надежностью клеевых соединений раскосов с поясами.

Известна также деревянная опалубочная балка (заявка Франции 2185735, опубликованная в 1974 г.), имеющая двухслойные пояса со сквозными пазами в одном из слоев, соединенные решеткой из деревянных раскосов.

Недостатком этой конструкции является низкая технологичность вследствие ее сложности, обусловленной наличием сквозных гнезд в поясных элементах балки, а также вследствие необходимости применения двухслойных поясов для обеспечения требуемых прочностных свойств балки-фермы. Несущая способность такой балки в сильной степени зависит от точности разметки и качества изготовления гнезд и шипов сложной формы.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является деревянная балка-ферма (заявка ФРГ 1817718, опубликованная в 1972 г.), имеющая верхний и нижний пояса, выполненные из цельной древесины и соединенные решеткой, состоящей из соединенных между собой раскосов. Раскосы соединены между собой и с поясами при помощи шиповых соединений на клею. При этом угловые части решетки из раскосов, соединяемые с поясами, имеют форму трапеции. На этих трапециевидных угловых частях решетки из раскосов выполнены 2 шипа прямоугольной в поперечном сечении формы. В поясах балки-фермы выполнены соответственно два паза для упомянутых шипов угловой части решетки из раскосов. Пазы в поясах в поперечном сечении имеют прямоугольную форму, как и шипы в угловых частях соединительной решетки из раскосов. Данные пазы в поясах выполняются с помощью круглой фрезы, соответственно на виде спереди такой паз имеет полукруглую форму. При сборке шипов угловых частей раскосов в форме трапеции с полукруглыми пазами поясов образуются неравномерные зазоры, что приводит к вероятности появления непроклеенных мест, к снижению прочности соединения, а также к увеличению расхода клея. При этом описанная конструкция соединения осуществима лишь при применении прямоугольных в поперечном сечении шипов и пазов, которые требуют максимальной точности нарезки. Выполнение более технологичных трапециевидных в поперечном сечении шипов и пазов в данной конструкции неосуществимо.

Таким образом, недостатками конструкции балки-фермы по прототипу являются:

- низкая технологичность узла соединения раскосов с поясами вследствие высоких требований к точности нарезки прямоугольных пазов и шипов и невозможности применения соединения с шипами трапециевидной формы в поперечном сечении;

- низкое качество проклейки соединения вследствие неравномерности зазора при сборке трапециевидных угловых частей решетки из раскосов с полукруглыми пазами поясов;

- нет гарантии высоких прочностных свойств конструкции из-за возможности некачественной проклейки;

- низкая экономичность процесса изготовления балки-фермы вследствие высокого расхода клея, связанного с неравномерностью зазора в соединении.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в следующем:

- в повышении технологичности конструкции путем обеспечения возможности применения трапециевидных в поперечном сечении шипов и пазов, что позволит снизить требования к высокой точности нарезки шипов и пазов и упростить сборку балки-фермы;

- повышение прочностных свойств конструкции вследствие повышения качества сборки и проклейки соединений балки-фермы;

- повышение экономичности конструкции вследствие снижения расхода клея.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в балке-ферме, содержащей продольные пояса, соединенные решеткой из раскосов, в соответствии с предлагаемым изобретением угловые части решетки из раскосов выполнены полукруглой формы в виде части цилиндрической поверхности, при этом на указанных цилиндрических поверхностях угловых частей решетки из раскосов эквидистантно этим цилиндрическим поверхностям выполнены шипы трапециевидной в поперечном сечении формы, а в поясах балки-фермы выполнены пазы, соответствующие по форме и размерам упомянутым шипам угловых частей.

Выполнение решетки из раскосов с угловыми частями полукруглой формы в виде части цилиндрической поверхности, обеспечивает плотность сборки данного соединения с гарантированным равномерным зазором между сопрягаемыми поверхностями, необходимым для качественной проклейки и экономного расходования клея.

Выполнение пазов и шипов на указанных цилиндрических поверхностях угловых частей решетки из раскосов и поясов эквидистантно этим цилиндрическим поверхностям позволяет применить пазы и шипы трапециевидной формы, которые менее требовательны к точности изготовления и упрощают процесс сборки и проклейки, что делает конструкцию более технологичной и позволяет применить более доступное оборудование, обеспечивая необходимые прочностные свойства соединения и балки-фермы в целом.

Геометрические формы шипов и пазов выбраны такими, чтобы при сборке и запрессовке соединения силы внутреннего трения, возникающие по клинчатым поверхностям, обеспечивали их автоматический зажим, предотвращающий самопроизвольное разъединение. При этом сокращается время выдержки собранного соединения в прессе, а также достигается равнопрочность клеевых соединений в древесине конструкции. Количество шипов и пазов, их размеры рассчитываются по известным закономерностям.

Применение предлагаемого изобретения позволяет получить более монолитную конструкцию, а следовательно, и более прочную по сравнению с прототипом. Отсутствие зазоров в собранном и проклеенном многошиповом узле соединения решетки из раскосов с поясами уменьшает концентрацию напряжений в узловых соединениях, что способствует увеличению прочности и жесткости всей конструкции.

Предложенная конструкция в большей мере отвечает расчетной модели фермы с жесткими узлами и способна воспринимать узловые изгибающие моменты. Кроме того, предложенная конструкция заявленного объекта позволит расширить технологические возможности промышленного изготовления деревянных балок-ферм, в том числе на поточных линиях. Все это позволит освоить производство данных изделий в отечественной промышленности, а не закупать их из-за границы, как это делается в настоящее время.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображен общий вид заявленной балки-фермы и продольный разрез соединения решетки из раскосов с поясом балки-фермы.

На фиг.2 схематично изображен поперечный разрез соединения решетки из раскосов с поясом балки-фермы.

Предложенная балка-ферма включает поясные элементы 1, жестко связанные между собой посредством приклеенной к ним зигзагообразной соединительной решетки, состоящей из раскосов 2. Поясные элементы 1 могут быть выполнены склеенными как по длине, так и по ширине. Раскосы зигзагообразной соединительной решетки 2 соединены между собой с помощью мелких зубчатых шипов (на чертежах условно не показаны). Угловые части 3 склеенных раскосов 2 выполнены полукруглыми в виде части цилиндрической поверхности 4, на которой эквидистантно этой поверхности 4 нарезаны шипы 5 трапециевидной в поперечном сечении формы. В поясах 1 балки-фермы нарезаются соответствующие по форме и размерам шипам 5 пазы 6 для соединения с этими шипами 5.

Геометрические формы шипов и пазов выбраны такими, чтобы при сборке и запрессовке соединения силы внутреннего трения, возникающие по клинчатым поверхностям, обеспечивали их автоматический зажим, предотвращающий самопроизвольное разъединение.

Технология изготовления предложенной балки-фермы включает следующие технологические операции. Вначале изготавливают элементы поясов и раскосы из цельных или сращенных по длине строганных досок. При поточном производстве балок-ферм изготовление непрерывных поясных элементов 1 должно быть организовано на двух параллельных потоках с синхронной подачей их в основной поток, в рамках которого производится изготовление соединительной решетки из раскосов 2.

Далее в поясах за один проход соответствующей фрезой изготавливают полукруглые пазы 6 трапециевидной формы в поперечном сечении.

Угловые части 3 решетки из раскосов 2 закругляют, придавая им форму цилиндрической поверхности 4. На этой цилиндрической поверхности 4 соответствующей фрезой с использованием криволинейного копира нарезают эквидистантно указанной цилиндрической поверхности 4 трапециевидные шипы 5, соответствующие по форме и размерам пазам 6 поясов 1. Сопрягаемые поверхности промазывают клеем и запрессовывают.

Основные технико-экономические преимущества заявленного объекта:

1. Конструктивная и технологическая простота узловых соединений.

2. Возможность организации высокопроизводительного производства деревянных балок-ферм на поточной линии с совмещением в едином цикле проклеивания и запрессовки всей конструкции на прессах проходного типа.

3. Повышение прочности и жесткости конструкции за счет большей монолитности всех узловых соединений.

4. Повышение экономичности технологии изготовления за счет снижения расхода клея.

Изобретение относится к области строительства, а именно к несущим деревянным балочным конструкциям, которые могут использоваться в зданиях и сооружениях различного назначения, а также в качестве технологической оснастки при производстве строительно-монтажных работ, например опалубочных работ. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности балки-фермы. Балка-ферма содержит продольные пояса, соединенные решеткой из раскосов. Угловые части решетки из раскосов выполнены в виде части цилиндрической поверхности. При этом на указанных цилиндрических поверхностях угловых частей решетки из раскосов эквидистантно этим поверхностям выполнены соответственно шипы трапециевидной в поперечном сечении формы. В поясах балки-фермы выполнены пазы, соответствующие по форме и размерам упомянутым шипам угловых частей рамы из раскосов. 2 ил.

Балка-ферма, содержащая продольные пояса, соединенные решеткой из раскосов, отличающаяся тем, что угловые части решетки из раскосов выполнены в виде части цилиндрической поверхности, при этом на указанных цилиндрических поверхностях угловых частей решетки из раскосов эквидистантно этим цилиндрическим поверхностям выполнены шипы трапециевидной в поперечном сечении формы, а в поясах балки-фермы выполнены пазы, соответствующие по форме и размерам упомянутым шипам угловых частей.