Металлодеревянный строительный элемент

 

Использование: в качестве самостоятельного элемента каркаса здания и как составляющая часть других строительных конструкций-панелей, арок и т.п. Металлодеревянный строительный элемент включает деревянные обкладки, между которыми смонтирована металлическая часть двутаврового сечения с полками и стенкой, и крепежные детали. Полки двутавровой металлической части выполнены в зоне растяжения в виде жестко закрепленных на стенке горизонтальных утолщений; в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, также жестко закрепленных на стенке. Высота металлической части меньше высоты деревянных обкладок и его части закрыты и обжаты с боков этими обкладками посредством крепежных деталей, расположенных горизонтально и пропущенных сквозь деревянные обкладки и металлическую часть. Деревянные обкладки обработаны антисептиком и антипиреном, металлическая часть защищена антикоррозионным покрытием, а стыки деревянных обкладок между собой и с металлической частью закрыты герметиком. Крепежные детали могут быть выполнены в виде полых заклепок, концы которых развальцованы и защищены заподлицо с внешней поверхностью деревянных обкладок герметиком. Стенка металлической части может быть снабжена выступающими из ее плоскости вертикальными выпуклостями замкнутого профиля. На внешних боковых поверхностях деревянных элементов могут быть выполнены вертикальные гнезда. Кроме того, горизонтальные утолщения стенки металлической части могут быть выполнены в виде уголков или в виде стального проката треугольного сечения, или в виде стального проката треугольного сечения с криволинейной вогнутой гипотенузой. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве самостоятельной многоопорной и консольной горизонтальной, наклонной и вертикальной несущей конструкции, а также в составе других строительных элементов - стеновых панелей, панелей ограждения, поясов ферм и т.п.

Известна деревянная балка, в верхние и нижние продольные грани которой уложены в предварительно выполненные пазы металлические стержни, воспринимающие часть нагрузки при работе балки. Балка может быть многослойной [1].

Известна также балка, склеенная из ряда горизонтально расположенных слоев. В нижней части балки размещен армирующий стальной пояс, снабженный зубьями, под которыми установлен резиновый слой [2].

Еще одна известная конструкция выполнена в виде деревянной балки, армированной продольными стержнями, расположенными в сжатой и растянутой зонах балки. К концевым участкам стержней вдоль них прикреплены анкерующие элементы, выполненные в виде стальных пластин, расположенных в пропилах. Для повышения несущей способности опорной зоны балки "на смятие" пластины выполнены в виде прямоугольной трапеции [3].

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип изобретения, является деревянная балка, имеющая продольный разрез, в который вставлен металлический элемент, выполненный в виде сочлененных по вертикали двух крестов. Под перекладины крестов в теле балки образованы пазы. Кресты зафиксированы в теле балки при помощи вертикальных элементов, пропущенных сквозь перекладины крестов. Ребра металлического элемента выходят наружу поверхности балки [4].

Всем описанным аналогам, в том числе и прототипу, присущ один общий недостаток: деревянные и металлические элементы балки не работают как единое целое - хотя металлическая арматура через деревянные части воспринимает часть нагрузки, однако эти элементы не компенсируют недостатки друг друга. Так, например, в прототипе [4] деревянные обкладки слабо препятствуют потере устойчивости металлического элемента. Кроме того, во всех описанных конструкциях металлические элементы имеют открытые ребра, что отрицательно сказывается на работе балки.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы деревянные и металлические части элемента работали как единое целое, дополняя друг друга и повышая его несущую способность.

Эта задача решается тем, что в металлодеревянном строительном элементе, включающем деревянные обкладки, между которыми смонтирована вертикальная металлическая часть двутаврового сечения с полками и стенкой и крепежные детали, полки двутавровой металлической части металлодеревянного элемента выполнены: в зоне растяжения - в виде жестко закрепленных на стенке горизонтальных утолщений, в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, также жестко закрепленных на стенке. Высота металлической части меньше высоты деревянных обкладок и его части закрыты и обжаты с боков деревянными обкладками посредством крепежных деталей, расположенных горизонтально и пропущенных сквозь деревянные обкладки и металлические части. Деревянные обкладки обработаны антисептиком и антипиреном, металлическая часть защищена антикоррозионным покрытием, а стыки деревянных обкладок между собой и с металлической частью закрыты герметиком. Кроме того, крепежные детали могут быть выполнены в виде полых заклепок, концы которых развальцованы и защищены заподлицо с внешней поверхностью деревянных обкладок герметиком, а стенка металлической части может быть снабжена выступающими из ее плоскости вертикальными выпуклостями замкнутого профиля. На внешних боковых поверхностях деревянных частей могут быть выполнены вертикальные гнезда. Горизонтальные утолщения стенки металлической части могут быть выполнены в виде уголков или в виде стального проката треугольного сечения, или в виде стального проката треугольного сечения с криволинейной вогнутой гипотенузой.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что, во-первых, вся металлическая часть укрыта деревянными обкладками, во-вторых, металлическая часть обжата с боков деревянными обкладками, в-третьих, крепежные детали, посредством которых соединены деревянные обкладки с металлической частью, установлены горизонтально и пропущены сквозь обкладки и металлическую часть, в-четвертых, выполнением полок двутавровой металлической части в зоне растяжения в виде горизонтальных утолщений, а в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, причем и утолщения, и накладки жестко закреплены на стенке металлической части. Помимо перечисленных, предлагаемый элемент отличается наличием антисептической и антипиренной обработки деревянных накладок и антикорозионного покрытия металлической части, герметизацией стыков деталей, составляющих элемент, выполнением крепежных деталей и утолщения стенки металлической части, а также возможностью образования вертикальных выпуклостей на стенке металлической части. Этот анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом изобретении.

Сравнение предложенной конструкции с другими техническими решениями аналогичного назначения показывает, что выполнение металлической части меньшей по высоте, чем высота деревянных обкладок и обжатие с боков деревянными обкладками при помощи крепежных деталей, расположенных горизонтально и пропущенных сквозь обкладки и металлическую часть, позволяет обкладкам и металлической части работать под нагрузкой как единое целое, в частности повысить устойчивость металлической части под воздействием вертикальной нагрузки; конфигурация полок металлической части и их расположение позволяют существенно сместить нейтральную ось сечения в сторону зоны растяжения поперечного сечения элемента, что уменьшает действующие на эту зону и расположенные в ней полки главные растягивающие напряжения, соответственно увеличивая главные сжимающие напряжения в противоположной зоне, менее чувствительной к концентраторам напряжений, это в свою очередь позволяет уменьшить толщину стенки и полок металлической части без снижения их конструктивных характеристик.

Эти положительные эффекты могут быть получены при использовании всех заявленных признаков. Проведенное сравнение позволяет сделать вывод о превышении предлагаемым техническим решением существующего уровня техники.

На фиг. 1 изображен общий вид элемента, выполненного в виде балки; на фиг. 2 - вариант выполнения стенки металлической части с выпуклостями; на фиг. 3 - вариант выполнения утолщения металлической части в виде стального проката; на фиг. 4 - каркас, собраний из балок.

Металлодеревянная балка собрана из металлической сварной части 1, деревянных обкладок 2, стянутых крепежными деталями 3. Металлическая часть выполнена в виде тонколистового вертикального листа 4, к которому вдоль его продольных ребер 5 сварными швами роликовой контактной или электродуговой сварки жестко присоединены поперечные части, выполняющие роль полок в двутавровом металлическом элементе: в сжатой зоне (в приведенном примере выполнения балки эта зона расположена у верхней кромки металлической части) поперечные элементы образованы полосовыми накладками 6, в растянутой зоне у нижней кромки металлической части приварены уголки 7. Вместо уголков в растянутой зоне могут быть установлены прокатные полосы треугольного сечения 8, гипотенуза которых может быть образована прямой линией 9 или вогнутой линией 10. Крепежные детали 3 расположены горизонтально и пропущены сквозь деревянные обкладки 2 и металлическую часть 1. В качестве крепежных деталей могут быть применены болтовые соединения, заклепки (не показано) или полые заклепки 11, концы 12 которых развальцованы и защищены заподлицо с верхней поверхностью 13 деревянных обкладок герметиком 14. Для повышения срока службы балки и ее надежности деревянные обкладки обработаны антисептиком и антипиреном, металлическая часть защищена антикоррозионным покрытием, а стыки деревянных обкладок между собой и с металлической частью закрыты герметиком. Повышение несущей способности балки может быть получено также выполнением на стенке металлической части выступающих из ее плоскости вертикальных выпуклостей замкнутого профиля 15.

Перед сборкой балки на внутренних поверхностях деревянных обкладок 2 выбираются профильные продольные пазы, конгруэнтные сечению металлической части: при смыкании деревянных обкладок они полностью укрывают металлическую часть и его пояса. Профильные продольные пазы имеют в сечении гарантированные зазоры 16 и 17 между собственно верхней полкой металлической части и деревянной обкладкой и нижней полкой и деревянной обкладкой. Более зазоры нигде не допускаются, и тонколистовая стенка двутавра оказывается зажатой между деревянными обкладками, препятствующими потере устойчивости металлической части.

Сборка балки производится с тарированным усилием на нее, в процессе воздействия которого производится установка крепежных деталей в проектное положение.

Для объединения балок друг с другом при устройстве обрешетки, например в составе панели или каркаса здания, на высоте не более 1/3 сверху балки и 1/2 толщины любой из ее деревянных обкладок могут быть выполнены вертикальные гнезда 18, в которые вставляются деревянные поперечные ребра 19.

В том случае, когда балка имеет консольное опирание, она может быть использована в перевернутом на 180^o положении, когда зона растяжения находится наверху, а зона сжатия - внизу.

Формула изобретения

1. Металлодеревянный строительный элемент, включающий деревянные обкладки, между которыми смонтирована вертикальная металлическая часть двутаврового сечения с полками и стенкой, и крепежные детали, отличающийся тем, что полки двутавровой металлической части выполнены в зоне растяжения - в виде жестко закрепленных на стенке горизонтальных утолщений, а в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, также жестко закрепленных на стенке, причем высота металлической части меньше высоты деревянных обкладок, и его части закрыты и обжаты с боков деревянными обкладками посредством крепежных деталей, расположенных горизонтально и пропущенных сквозь деревянные обкладки и металлическую часть.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что деревянные обкладки обработаны антисептиком и антипиреном, металлическая часть защищена антикоррозионным покрытием, а стыки деревянных обкладок между собой и с металлической частью закрыты герметиком.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что крепежные детали выполнены в виде полых заклепок, концы которых развальцованы и защищены заподлицо с внешней поверхностью деревянных обкладок герметиком.

4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что стенка металлической части снабжена выступающими из ее полости вертикальными выпуклостями замкнутого профиля.

5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные утолщения стенки металлической части выполнены в виде уголков, или в виде стального проката треугольного сечения, или в виде стального проката треугольного сечения с криволинейной вогнутой гипотенузой.

6. Элемент по п.1, отличающийся тем, что на внешних боковых поверхностях деревянных обкладок выполнены вертикальные гнезда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.07.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2003

Извещение опубликовано: 20.05.2003        

---