Двутавровая балка Советский патент 1981 года по МПК E04C3/04 

1

Изобретение откосится к строительству и может быть использовано в. качестве несущей конструкции.

Известна конструкция комбинированной балки, состоящей из двутаврового профиля и накладок, изготовленных из полимерных композиционных материалов Типа угле- или боропластиков, выполненных в виде прямых полос, которые крепятся к полкам балки с помощью клея или напрессовываются на них в процессе изготовлени.ч l Недостатком такой конструкции яв.пяется то,что при нагружении таких балок в клеевом слое по концам накладрк возникает пик касательных напряжений, что приводит к разрушению балки (по клею); при этом нормальные (растягивающие или сжимающие) напряжения s иакладках не достигают предельных значений и полностью не используются высокие прочностные характеристики композиционных материалов.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является двутавровая балка с усиливающими накладками из композиционного материала, расположенными на полках балки (2 J.

Недостатком конструкции является трудоемкость изготовления, а

также трудность осуществления стыка по торцам таких балок с другими элементами конструкции, поскольку накладка замкнута по торцам.

Кроме того, поскольку при изготовлении конструкции накладка напрессовывается на металлическую балку впроцессе изготовления самой накладки, то это ведет к появлению внут10ренних напряжений в слое, соединяющем композиционный материал и металл, поскольку отверждение накладки ведется при высокой температуре, а коэффициенты линейного расширения компо15зиционных материалов и металла сильно отличаются друг от друга.

Цель изобретения - повышение надежности работы балки, наиболее эффективное использование высокопроч20ных, высокомодульных полимерных композиционных материалов и возможность изготовления балок любой длины.

Поставленная цель достигается

25 тем, что ,в двутавровой балке с усиливающими накладками из композиционного материала, расположенными на полках балки, накладки выпо.пнены с отогнутыми концами, под углом 45 90 к пло.скости полок.

30

Размер отогнутых концов равен 5-10 толщинам накладки, а радиус отгиба равен 5-25 толщинам накладки«

Для балок с использованием углепластика угол загиба по отношению к плоскости накладки oiдолжен быть 4590° при радиусе перегиба г не менее 5-10 мм в зависимости от толщины нЫ kлaдки, для боропластика угол отгиба 45-60°, радиус отгиба 30-50 мм {т.е. для накладок толщиной до 2,5 мм радиус перегиба - 5 мм для углепластика и 30 мм для боропластика, а для накладок толщиной более 2,5 мм радиус отгиба до 10 мм для углепластика и до 50 мм для боропластика).

Длина отогнутых концов составляет 5-10 ТОЛЩИН; накладки, но не менее 15 мм.

На фиг. 1 изображена двутавровая балка на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Двутавровая балка состоит из металического профиля 1 и накладок 2, выполненных из композиционного материала.

Балка изготавливаете следующим образом.

В вогнутую форму (угол загиба 90 радиус перегиба 10 мм) для автоклавного формования накладки выкладывают пакет, состоящий из 24 слоев углеродной ленты ишриной 90 мм, пропитанной эпоксидным связующим, накрывают пакет цулагой, слоем дренажной стеклоткани и одевают на форму вакуумный меШок. Производят вакуумно-автоклавное формование пакета по режиму отверждения связующего. Готовую накладку извлекают из формы ( готовой накладки 3 мм, длина загнутых концов. 15 мм). Затем производится подготовка поверхности полок двутавровой балки из сплава Д-16 (высотой 180 мм) под склеивание. Поверхность протирают ацетоном, обезжиривают бензином, наносят под слой клея и проводят термообработку этого клея. На склеиваемые поверхности наносят клей (клеевую пленку) и производят склеивание в автоклаве.

При такой конструкции балки разрушение по клею не происходит, так как по концам в месте пика сдвиговых напряжений включаются в работу загнутые концы накладок из композиционных материалов .

Разрушение происходит ,4,; ираар(накладки).

Балка обладает по сравнению с известными преимуществами, поскольку можно изготавливать накладки отдельно длиной до 18 м, соединять накладки с полками балки клеем, при этом , при правильном подборе клея с учетом температуры эксплуатации изделия можно уменьшить остаточные внутренние напряжения в клеевом слое в процессе изготовления балки, а также устанавлизать на противоположные полки накладки из различных композиционных материалов и изготавливать накладки, комбинированные по длине; технологический процесс изготовления таких балок проще, исключен трудоемкий npiJ5цесс намотки, не требуется металлических ЗаКОНЦОВОК к профилям, Е|ОЗМОЖно применение автоматической выкладки препрега из композиционного материала для формования усиливающих накладок и изготовление большого количества заготовок. В целом трудоемкость изготовления балок снижается на 50-60.%.

Формула изобретения

1. Двутавровая балка с усиливающими накладками из композиционного материала, расположенными на полках балки, отличающаяся тем, . что, с целью повышения надежности работы балки, наиболее эффективного использования композиционного материала и возможности изготовления

5 балок любой длины, а также снижения трудоемкости изготовления балок, накладки выполнены с отогнутыми концами под углом 45-90 к плоскости полок.

0 2. Балка по п. 1, отличающая с я тем, что размер отогнутых концов равен 5-10 толщинам накладки.

3. Балка по п. 1,отличающ а я с я тем, что радиус отгиба равен 5-25 толщинам накладки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе fQ 1. Авиационные материалы. - Научт техн. сборник Всесоюзного научно-исследовательского института авиационных материалов. Вып. 2, М., ОНТИ ВИАМ, 1977, с. 124.

2. Авторское свидетельство СССР 55 № 443152, кл. Е 04 С 3/04, 1972.

/ х

/

Z

ФигЛ

Т

К-К

Фut.Z