Способ изготовления облегченных металлических конструкций

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изготовления несущих элементов каркаса здания и подкрановых конструкций. Технический результат заключается в увеличении несущей способности конструкции и расширении области ее применения. Способ изготовления облегченных металлических конструкций предусматривает первоначальную резку стенки исходного элемента по горизонтальным линиям, отстоящим друг от друга по вертикали на величину h, равную 0,2-0,3 высоты поперечного сечения исходного элемента, при этом верхние и нижние линии перекрывают друг друга по горизонтали также на величину h, а расстояние между концами верхних или нижних горизонтальных линий a= 2h((1/cos45^o)-1), после чего из концов горизонтальных линий стенка разрезается по вертикальным, образованные полубалки стыкуются друг с другом по выступам путем сдвижки на величину a+h, вырезанные при первоначальной резке квадраты разрезаются по диагонали, полученные треугольники стыкуются катетами, а образованные треугольники вставляются попарно в шахматном порядке в нижние и верхние части прямоугольных отверстий, полученных после первоначальной стыковки, затем образованная конструкция распускается по пилообразной линии с прямым углом между сторонами зубьев, а образованные после этого полубалки стыкуются друг с другом вершинами зубьев отрезками равнобоких уголков. 8 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении несущих металлических конструкций.

Известна балка с перфорированной стенкой /SU 1770533 23.10.92/, в которой роспуск исходной балки производится по пилообразной линии с углом 90^o между сторонами зубьев с последующим соединением вершин зубьев с помощью отрезков равнобоких уголков.

Недостатком данной конструкции является малое увеличение высоты поперечного сечения балки, т.е. недостаточное увеличение несущей способности.

Известен способ изготовления облегченной металлической балки /SU 1330280, 15.10.92/, включающий первоначальный роспуск стенки исходной балки, стыковку полученных частей и повторный роспуск полученного балочного элемента по зигзагообразной линии, вписанной в прямые, параллельные поясам полученного балочного элемента, стыковку полученных частей по выступам и их соединение, при этом первоначальный роспуск стенки осуществляется по зигзагообразной линии, вписанной в две параллельные поясам исходной заготовки линии, причем стыковку полученных частей осуществляют прихваткой по углам полученных отверстий, а линия повторного роспуска последовательно огибает отверстия образованной перфорации, при этом длину полуволны линии ряда принимают равной расстоянию между центрами отверстий первичной перфорации.

Недостатком данной конструкции является невозможность произвольного приложения нагрузки к поясам балки, а также ее податливость от поперечных сил в сечениях поясов и недостаточное увеличение высоты поперечного сечения.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления облегченной металлической балки /SU 1821536 07.10.95/, включающий резку стенки балки по зигзагообразной линии с образованием полубалок с трапециевидными выступами с углом наклона боковых сторон к большему основанию, равным 45^o, размерами оснований трапеции, равными и , где h_b - высота трапеции, последующую стыковку и соединение полубалок по выступам, вырезку выступающих частей стенки и вставку их в верхнюю зону образованных отверстий.

Недостатком данной конструкции является малое увеличение высоты поперечного сечения, а также невозможность произвольного приложения нагрузки к нижнему поясу в связи с большим отношением длины таврового участка нижнего пояса к высоте поперечного сечения, что затрудняет использование балки, например, в конструкциях колонн, а также путей подвесного транспорта.

При создании изобретения была поставлена задача увеличения несущей способности конструкции, расширения области применения.

В предлагаемом изобретении поставленная задача решается следующим образом. Первоначальный роспуск исходного элемента производится по горизонтальным и вертикальным линиям реза, причем сначала стенка исходного элемента разрезается параллельными друг другу горизонтальными линиями таким образом, что верхние и нижние линии реза перекрывают друг друга на величину h, где h - расстояние между верхними и нижними линиями реза, длина горизонтальных линий равна /a + 2h/, где a - расстояние между верхними или нижними линиями реза по горизонтали, равное после чего из концов горизонтальных линий реза производится резка по вертикальным линиям, вырезанные квадраты разрезаются по диагонали и образованные треугольники соединяются катетами с образованием прямоугольных треугольников. Образованные полубалки соединяются друг с другом путем сдвижки на величину /a + h/, а полученные треугольники вставляются в углы прямоугольных отверстий попарно в шахматном порядке в верхние и нижние зоны отверстий. После этого образованная балка распускается по пилообразной линии с углом 90^o между сторонами зубьев. Образованные при этом полубалки стыкуются вершинами зубьев с помощью отрезков равнобоких уголков. Высота полки соединительных уголков назначается из расчета восприятия сварными швами растягивающего усилия в кромке зуба от поперечной силы в сечении балки. Длина отрезков уголков назначается из расчета восприятия растягивающего усилия двумя швами, соединяющими отрезки уголков друг с другом.

Максимальное значение расстояния между верхними и нижними линиями реза /h/ не должно превышать 0,3 высоты поперечного сечения исходного элемента в связи с тем, что при большем значении /h/ при повторном роспуске получаем малую высоту сечения поясов предлагаемой конструкции. Минимальное значение /h/ не должно быть меньше 0,2 h_δ, т.к. при меньшем значении не достигается достаточного эффекта способа. В результате высота поперечного сечения образованной конструкции составляет от 2,4 до 1,94 высоты исходного элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана резка исходного элемента по горизонтальным линиям, отстоящим по вертикали на величину h, расстоянием между концами горизонтальных линий "а", равным длина горизонтальных линий равна /a + h/, верхние и нижние горизонтальные линии перекрывают друг друга на величину h; на фиг. 2 - резка по вертикальным линиям с образованием двух полубалок 1 и 2 и квадратных элементов 3; на фиг. 3 - стыковка полубалок 1 и 2 по горизонтальным линиям путем сдвижки на величину /a+h/ и вставки концевых элементов 4 и 5; на фиг. 4 - резка квадратного элемента 3 по диагонали с образованием двух прямоугольных треугольников и стыковка их катетами с образованием элемента 6; на фиг. 5 - вставка элемента 6 в углы прямоугольных отверстий попарно в шахматном порядке в верхнюю и нижнюю часть и последующий роспуск образованной конструкции по пилообразной линии с прямыми углами при вершинах и закруглением вершин по r = 10 мм на две полубалки 7 и 8; на фиг. 6 - стыковка элементов 7 и 8 друг с другом вершинами зубьев с помощью отрезков равнобоких уголков 9 и вставки 10, "b" - высота сечения поясов образованной конструкции; на фиг. 7 - узел, "А" на фиг. 6, где Q - поперечная сила в сечении конструкции; на фиг. 8 - сечение 1-1 на фиг. 7, где Q - поперечная сила в сечении конструкции, h_ш - высота шва, прикрепляющая соединительный уголок 9 к кромке зуба, l_ш - его длина, h_ш2 - высота шва, соединяющего соединительные уголки 9 между собой, l_ш2 - его длина.

Изготовленная данным способом конструкция представляет собой систему треугольных пластин, перфорированных пятиугольными отверстиями и соединенных между собой в зонах поясов непосредственно друг с другом, в центральной части - с помощью отрезков равнобоких уголков, по концам пластины крепятся к жестким концевым элементам, соединение парами равнобоких уголков является жесткой вставкой стенки и повышает ее жесткость при расчете на устойчивость.

Формула изобретения

Способ изготовления облегченных металлических конструкций, включающий резку стенки исходного элемента по верхним и нижним горизонтальным линиям, расположенным в шахматном порядке с перекрытием друг друга на величину h, равную расстоянию между верхними и нижними линиями по вертикали и отстоящими друг от друга по горизонтали на величину а, равную отличающийся тем, что после резки по горизонтальным линиям производят резку по вертикальным линиям из концов горизонтальных с образованием двух полубалок и квадратных элементов, стыковку образованных полубалок по выступам, разрезку образованных квадратных элементов по диагонали с образованием треугольников и вставку их в верхние и нижние зоны прямоугольных отверстий балки попарно в шахматном порядке, последующий роспуск образованной конструкции по пилообразной линии с прямыми углами между сторонами зубьев и окончательную стыковку вершинами зубьев образованных полубалок с помощью отрезков равнобоких уголков, причем отношение величины h к высоте поперечного сечения исходного элемента составляет 0,2 - 0,3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8