Деревянная балка Советский патент 1992 года по МПК E04C3/14 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве несущих конструкций.

Извстна деревянная балка переменной высоты, включающая слои древесины, уложенные друг на друга, соединенные между собой клеевыми прослойками. Двускат- ность балки обеспечивается за счет изменения длины слоев древесины с последующей их обрезкой.

Недостатком такой балки является большая материалоемкость в связи с неиспользованием прочности древесины в средней части пролета.

Известна деревянная балка криволи- нейнрго очертания, включающая слои древесины, уложенные друг на друга, соединенные между собой клеевыми прослойками.

Однако эта балка характеризуется недостаточной надежностью вследствие возникновения предельных растягивающих

напряжений поперек волокон и большой материалоемкостью вследствие неиспользования несущей способности вдоль волокон при изгибе.

Цель изобретения - снижение материалоемкости и повышение надежности.

Цель достигается тем, что балка снабжена двояковыпуклым элементом, размещенным между слоями в.средней ее части, соединенным с ними, при этом нижний радиус кривизны больше верхнего радиуса кривизны.

На фиг.1 изображена предлагаемая деревянная балка; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.

Деревянная балка (фиг.1 и 2) включает слои из древесины 1, клеевые прослойки 2, двояковыпуклый элемент 3. Слои из древесины, расположенные выше элемента 3, и верхняя грань элемента 3 имеют радиус кривизны RI, слои из древесины, расположенные ниже элемента 3, и нижняя грань

со

с

XI СО XI

О 00

о

элемента 3 имеют радиус кривизны Ra, при этом .

Предлагаемая балка работает следующим образом.

При загружении балки нагрузкой в гну- той ее части возникают растягивающие напряжения поперек волокон в слоях из древесины 1, в то же время благодаря обратному изгибу нижни слоев из древесины 1 в них возникают сжимающие напряжения поперек волокон, которые уменьшают опасные для такого типа конструкций растягива- ющие напряжения поперек волокон. Клеевые прослойки 2 соединяют слои 1 и элемент 3 в единое сечение. Элемент 3 вы- полняет функцию связующего звена между верхним и нижним слоями из древесины 1 и функцию образующей для нижних слоев из древесины 1.

Введение двояковыпуклого элемента 3 между слоями из древесины 1 в зоне максимальных растягивающих напряжений поперек волокон создает в этом месте слои из древесины 1 с положительной и отрицательной кривизнами, а это приводит к образова- нию напряжений разных знаков и уменьшению опасных растягивающих напряжений поперек волокон в слоях из древесины 1. Последнее уменьшает опасность хрупкого разрушения от растяжения попе- рек волокон, что повышает надежность балки. Кроме того, уменьшение растягивающих напряжений поперек волокон позволяет снизить расход материалов на конструкцию.

Двояковыпуклый элемент 3 может быть выполнен из любого конструкционного материала, обеспечивающего хорошую адгезию клея, требуемую прочность, близкие к древесине термические характеристики, на- пример из материала балки (древесины). Размеры элемента 3 определяются из геометрических соотношений.

Верхний радиус RI кривизны элемента 3 совпадает с радиусом кривизны гнутой части балки. Обязательное соотношение радиусов кривизны двояковыпуклого элемента 3 позволяет плавно перейти к основному сечению балки за пределами зоны максимальных изгибающих моментов без увеличения концентрации растягивающих напряжений поперек волокон в этом сечении.

Пример. Криволинейная балка пролетом 12 м, под нагрузу 1200 кг/м, радиус кривизны 9,76 м. Максимальный изгибающий момент 21,6тм.

Поперечное сечение принимают равным 140x1000 мм. При отношении радиуса кривизны к высоте поперечного сечения можно пользоваться формулой

ст

3 М 2 Rbh

Rgo

Для принятого сечения имеют нормальное напряжение

ст ,6кг/см2,

растягивающие напряжения поперек волокон

Одо 2,5кг/см

п

где 2,5 кг/см - расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон.

Вводят двояковыпуклый элемент. При высоте поперечного сечения 1000 мм и нижнем радиусе кривизны 12 м имеют otjfe 2,4 кг/см2- растягивающие напряжения поперек волокон; о&о - 1,95 кг/см2 - сжимающее напряжение поперек волокон.

Результирующее растягивающее напряжение равно

Одо сед + Одо 2,4 - 1,95 0,45кг/см2 .

При принятых условиях сечение может быть уменьшено до 140x850 мм. Экономия древесины составит около 17%.

При толщине склеиваемых досок 33 мм (наиболее распространенная толщина) максимальную толщину двояковыпуклого элемента целесообразно принять также равной 33 мм. В этом случае длина двояковыпуклого элемента будет равна 1600 мм.

Формула изобретения

Деревянная балка криволинейного очертания, включающая слои древесины, уложенные друг на друга, соединенные между собой клеевыми прослойками, и криволинейный участок, отл ичающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости и повышения надежности, она снабжена двояковыпуклым элементом, размещенным между слоями в средней части балки, соединенным с ними, при этом нижний радиус кривизны больше верхнего радиуса кривизны.

Использование: изготовление клееных деревянных несущих балок. Сущность изобретения: деревянная балка криволинейного очертания включает слои древесины, уложенные друг на друга, соединенные между собой клеевыми прослойками, и криволинейный участок. Балка снабжена двояковыпуклым элементом, размещенным между слоями в средней части балки, соединенным с ними, при этом нижний радиус кривизны больше верхнего радиуса кривизны. 2 ил.

А-А

Фиг 1