ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА Российский патент 2025 года по МПК E04C3/14 

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям двутавровых балок, используемых в качестве несущих элементов перекрытий и покрытий зданий.

Из уровня техники известны балки двутаврового сечения, изготавливаемые из дерева, либо клеефанерные балки, а также деревянные двутавровые балки, в которые для увеличения несущей способности и жесткости помещаются изделия из металла, как например стальные гофрированные перемычки, пластины, крестовины и пр.

Из уровня техники известна деревянная двутавровая клееная балка, по патенту на изобретение РФ №2588520, кл. E04C 3/12, деревянная двутавровая балка содержит две деревянные полки и стенку, соединенную с полками в паз с помощью клея. Стенка выполнена в виде древесно-полимерной плиты, состоящей из композиции термопласта (полиэтилен (PE) или полипропилен (PP) или поливинилхлорид (PVC), наполнителя из отходов деревообрабатывающей промышленности в виде древесной муки или стружки мелкой фракции и добавок, регулирующих реологические и физико-механические свойства композиции, и образована двумя вертикальными плоскостями, соединенными между собой горизонтальными плоскостями с образованием при этом в стенке балки по всей длине полостей в виде четырехугольного, кругового, овального и иных геометрических форм поперечного сечения. Форма паза в полке выполнена с двойным углублением или с выступом посередине. В паз заливается клеевой состав на основе формальдегидных, эпоксидных, полиуретановых, поливинилацетатных и производных на их основе смол.

Также известна клеефанерная двутавровая балка по патенту РФ на изобретение №2454516, кл. E04C 3/14 (2006.01), включающая верхний и нижний пояса из древесины и плоскую фанерную стенку, стенка кромками установлена и закреплена в продольных пазах обоих поясов, в пазах поясов с некоторым шагом выполнены кольцевые или цилиндрические углубления, закрепление фанерной стенки выполнено нагелями из отрезков круглых труб, один конец отрезков труб вставлен в углубления поясов, другой - в поперечные прорези в кромках стенки.

Недостатком указанных выше решений является сложность изготовления конструкции, требующая повышенных денежных затрат при производстве изделий, а также невысокая прочность основного элемента - древесины, которая имеет низкую износостойкость.

Прототипом заявленного технического решения выбрана балка двутаврового сечения (патент РФ на полезную модель под №197921), включающая плоскую стенку и соединенные с ней полки, снабженные продольными пазами для размещения в них стенки, отличается тем, что стенка балки выполнена из цементно-стружечной плиты.

Недостатком выбранного прототипа является низкая прочность на изгиб и большой вес самой балки двутаврового сечения за счет использования для изготовления стенки цементно-стружечной плиты, в составе которой используется бетон.

Задачей заявляемого технического решения является разработка конструкции балки двутаврового сечения, обладающей повышенными прочностью на изгиб, экологичностью, паропроницаемостью, терморегулирующими, пожаробезопасными свойствами и пониженной массой.

Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается за счет того, что балка двутаврового сечения (вариант 1) содержит внешнюю полку, внутреннюю полку, стенку балки; нижнюю связывающую конструкцию, верхнюю связывающую конструкцию, состоящую из связывающих накладок, и связывающие бруски. В нижней усиленной полке, установленной с внутренней стороны двутавровой балки, выполнен паз для установки стенки, и трех связывающих брусков, которые устанавливаются по обоим краям и в середине внутренней полки, и предназначены для усиления посадочного места под строительную несущую конструкцию и связи с внешней полкой. При этом внешняя полка имеет большую ширину по сравнению со внутренней полкой, внешняя полка также имеет паз для установки в него стенки двутавровой балки и связывающих брусков. Внутренняя полка конструктивно сопряжена с нижней связывающей конструкцией, выполняющей функцию крепежного элемента, при этом связывающая конструкция устанавливается только с нижнего края внутренней полки с двух сторон таким образом, чтобы часть накладок нижней связывающей конструкции выступали за пределы внутренней полки. Накладка нижней связывающей конструкции представляет собой брусок и крепится к внешней полке за счет крепёжных элементов и клея. В верхней части двутавровой балки расположена верхняя связывающая конструкция, которая состоит из двух эквивалентных связывающих накладок, которые крепятся за счет крепёжных элементов и клея к внутренней и внешней полкам таким образом, чтобы часть накладок выступала за пределы полок. Два связывающих бруска устанавливаются по обоим краям внутренней полки и предназначены для усиления посадочного места под строительную несущую конструкцию и связи с внешней полкой.

Балка двутаврового сечения (вариант 2) отличающаяся тем, что дополнительно с двух сторон стенки установлен усиливающий элемент, состоящий из накладок, выполненных в виде брусков, крепящихся стенке балки между связывающими брусками при помощи клея и крепежных элементов.

Стенка двутавровой балки выполнена из фибролита, а остальные элементы конструкции из LVL бруса.

Элементы конструкции скрепляются при помощи клея на основе полиуретана и стягиваются между собой саморезами.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг. 1. Двутавровая балка (вариант 1):

Фиг.1, а - главный вид;

Фиг.1, б - вид справа;

Фиг.1, в - вид слева;

Фиг.1, г - разрез.

Фиг. 2. Двутавровая балка (вариант 2):

Фиг.2, а - главный вид;

Фиг.2, б - вид справа;

Фиг.2, в - вид слева;

Фиг.2, г - вид сзади;

Фиг.2, д - разрез.

1. Внешняя полка;

2. Внутренняя полка;

3. Стенка балки;

4. Нижняя связывающая конструкция;

5. Верхняя связывающая конструкция, состоящая из связывающих накладок 5.1 и 5.2;

6. Связывающий брусок;

7. Усиливающий элемент, состоящий из накладок 7.1 и 7.2.

Стенка балки 3 изготавливается из фибролита. Фибролит - многофункциональный строительный материал, выпускаемый в виде плит, которые получаются путём прессования смеси древесной стружки (шерсти), цементного связующего и нейтрализатора (стекла жидкого натриевого). При производстве фибролита используются только «легкие» виды бетонов, в основном это полистиролбетон или пенобетон, так возможно применение керамзит бетона, деревобетона и газобетона.

Преимущества использования фибролита:

- Выделяемое цементное молочко проникает в пористую структуру плит, и благодаря высоким адгезивным свойствам прочно скрепляет материалы в монолитную конструкцию;

- «Дышащая структура» высокая паропроницаемость внешнего и внутреннего слоя обеспечивает правильный микроклимат в помещении и сохраняет высокие теплосберегающие свойства стен;

- Высокие звукопоглощающие свойства;

- Защита бетона и конструкций стен от воздействия внешних природных факторов;

- Высокая влагостойкость;

- Низкая теплопроводность;

- Высокая степень огнеупорности, а также является слабо горючим материалом;

- Имеет невысокий вес;

- Высокая прочность на изгиб.

Элементы конструкции: внешняя полка 1; внутренняя полка 2; нижняя связывающая конструкция 4; верхняя связывающая конструкция 5, состоящая из связывающих накладок 5.1 и 5.2; связывающий брусок 6 и усиливающий элемент 7, состоящий из накладок 7.1 и 7.2; балки двутавровой изготовлены из влагостойкой фанеры (LVL бруса).

В процессе производства LVL бруса нарушается природная структура дерева, при этом она становится однородной по всей длине, что существенно улучшает свойства готового материала. Из-за отсутствия пор он не вбирает влагу из воздуха, не выделяет конденсата, обладает высокой стойкостью к агрессивным средам и не боится перепада температур. Поэтому изделие из LVL бруса не коробится, не изменяет форму и размеры. Его можно использовать в любой климатической зоне, включая регионы с повышенной влажностью. LVL брус не склонен к поражению грибком и гнилью, его не повреждают насекомые. Строения из бруса LVL обладают высокими шумопоглощающими свойствами, прочность на изгиб и растяжение вдоль волокон у LVL бруса почти в 2 раза больше, чем у обычного дерева. Брус устойчив к возгоранию. Он не вспыхивает под воздействием огня, а тлеет со скоростью 0,7 мм в минуту при температуре 300°С и выдерживает вес конструкции не меньше 30 минут. Повышенная огнеупорность вызвана отсутствием пор в полученном материале и его слоёной структурой.

Заявляемая балка двутаврового сечения изготавливается в заводских условиях, что упрощает применение конструкции на месте установки конструкции из балок, так как исключает необходимость самостоятельной сборки комплектующих частей.

Балка двутаврового сечения (вариант 1) имеет в своем составе нижнюю усиленную полку 2, установленную с внутренней стороны двутавровой балки. Во внутренней полке 2 организовывается паз посредством его фрезеровки, куда в последующем устанавливается стенка 3 балки двутаврового сечения, а также три связывающих бруска 6. Связывающие бруски устанавливаются по обоим краям и в середине внутренней полки, предназначены для усиления посадочного места под строительную несущую конструкцию и связи с внешней полкой. При этом полка 1, устанавливаемая с внешней части двутавровой балки имеет большую ширину по сравнению с внутренней полкой 2. Внешняя полка 1 также имеет фрезерованный паз для установки в него стенки двутавровой балки и связывающих брусков. Внутренняя полка 2 конструктивно сопряжена с нижней связывающей конструкцией 4, выполняющей функцию крепежного элемента, а также служащая в качестве усиливающего элемента конструкции. При этом связывающая конструкция 4 устанавливается только с нижнего края полки 2 с двух сторон с наружной части двутавровой балки, таким образом чтобы часть накладок нижней связывающей конструкции 4 выступали за пределы внутренней полки 2. Нижняя связывающая конструкция 4 представляют собой бруски и крепится к полке 2 за счет крепёжных элементов, например саморезов, а также клея на основе полиуретана Нижняя связывающая конструкция 4 предназначена для организации посадочного места под строительную несущую конструкцию. Накладка нижней связывающей конструкции 4 представляет собой брусок и крепится к полке 2 за счет крепёжных элементов, например саморезов, а также клея на основе полиуретана.

В верхней части двутавровой балки расположена верхняя связывающая конструкция 5, которая состоит из связывающих накладок 5.1 и 5.2 являющихся эквивалентными друг другу. Связывающие накладки 5.1 и 5.2 крепятся как ко внутренней полке 2, так и ко внешней полке 3 двутавровой балки 1. Связывающие накладки 5.1 и 5.2 представляют собой бруски, крепящиеся к полкам двутавровой балки таким образом, чтобы часть таких брусков выступала за пределы полки. Элементы связывающей конструкции 5 крепятся к полкам двутавровой балки 1 за счет крепёжных элементов, например саморезов, а также клея на основе полиуретана. Связывающая конструкция 5 предназначена для организации посадочного места под строительную несущую конструкцию.

Балка двутаврового сечения (вариант 2) от балки двутавровой (вариант 1) отличается тем, что два связывающих бруска 6 установленные по обоим краям внутренней полки усиливают посадочное место под строительную несущую конструкцию и связь с внешней полкой. При этом нижняя связывающая конструкция 4 устанавливается только с нижнего края полки 2 по одной из ее сторон с наружной части двутавровой балки, таким образом, чтобы часть накладок нижней связывающей конструкции 4 выступали за пределы внутренней полки 2. Накладка нижней связывающей конструкции 4 представляет собой брусок и крепится к полке 2 за счет крепёжных элементов, например саморезов, а также клея на основе полиуретана Связывающая конструкция 5 предназначена для организации посадочного места под строительную несущую конструкцию и установки дверных или оконных блоков. Дополнительно для усиления заявляемой двутавровой балки с двух сторон стенки 3 двутавровой балки установлен усиливающий элемент 7, состоящий из накладок 7.1 и 7.2. Усиливающие накладки 7.1 и 7.2 представляют собой бруски, крепящиеся к стенке 3 между связывающими брусками 6 при помощи клея на основе полиуретана, и стягиваются между собой крепежными элементами, например, саморезами. Усиливающая конструкция предназначена для усиления стенки двутавровой балки для монтажа оконных и дверных блоков в местах их установки.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям двутавровых балок, используемых в качестве несущих элементов перекрытий и покрытий зданий. Технический результат изобретения заключается в разработке конструкции балки двутаврового сечения, обладающей повышенными прочностью на изгиб, экологичностью, паропроницаемостью, терморегулирующими, пожаробезопасными свойствами и пониженной массой. Балка двутаврового сечения содержит внешнюю полку, внутреннюю полку, стенку балки, нижнюю связывающую конструкцию, верхнюю связывающую конструкцию, состоящую из связывающих накладок и связывающих брусков. Внешняя полка имеет большую ширину по сравнению с внутренней полкой, внешняя полка также имеет паз, в который установлены стенка балки и связывающие бруски, внутренняя полка конструктивно сопряжена с нижней связывающей конструкцией, выполняющей функцию крепежного элемента, при этом нижняя связывающая конструкция установлена с нижнего края внутренней полки с двух сторон так, что часть связывающих накладок нижней связывающей конструкции выступает за пределы внутренней полки. В верхней части балки расположена верхняя связывающая конструкция, которая состоит из двух эквивалентных связывающих накладок, прикрепленных крепёжными элементами и клеем к внутренней и внешней полкам так, что часть накладок выступает за пределы полок. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Балка двутаврового сечения, содержащая внешнюю полку, внутреннюю полку, стенку балки, нижнюю связывающую конструкцию, верхнюю связывающую конструкцию, состоящую из связывающих накладок и связывающих брусков, во внутренней полке, установленной с нижней стороны балки, выполнен паз, в который установлены стенка и три связывающих бруска, установленные по обоим краям и в середине внутренней полки, предназначенные для усиления посадочного места под строительную несущую конструкцию и связи с внешней полкой, при этом внешняя полка имеет большую ширину по сравнению с внутренней полкой, внешняя полка также имеет паз, в который установлены стенка балки и связывающие бруски, внутренняя полка конструктивно сопряжена с нижней связывающей конструкцией, выполняющей функцию крепежного элемента, при этом нижняя связывающая конструкция установлена с нижнего края внутренней полки с двух сторон так, что часть связывающих накладок нижней связывающей конструкции выступает за пределы внутренней полки, каждая накладка нижней связывающей конструкции представляет собой брусок, прикрепленный к внешней полке крепёжными элементами и клеем, в верхней части балки расположена верхняя связывающая конструкция, которая состоит из двух эквивалентных связывающих накладок, прикрепленных крепёжными элементами и клеем к внутренней и внешней полкам так, что часть накладок выступает за пределы полок.

2. Балка двутаврового сечения по п. 1, отличающаяся тем, что с двух сторон стенки балки дополнительно установлен усиливающий элемент, состоящий из накладок, выполненных в виде брусков, прикрепленных к стенке балки между связывающими брусками при помощи клея и крепежных элементов.

3. Балка двутаврового сечения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что стенка балки выполнена из фибролита, а остальные ее элементы из LVL бруса.

4. Балка двутаврового сечения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве клея использован клей на основе полиуретана, а в качестве крепежных элементов использованы саморезы.