Армированный стержневой элемент из композитного материала в пространственных конструкциях

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2466248:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к армированному стержневому элементу из композитного материала в пространственных конструкциях. Технический результат заключается в повышении жесткости, устойчивости, надежности и несущей способности. Армированный стержневой элемент включает трубу из композитного материала и прямоугольный стальной профиль. Профиль установлен в трубе во всю ее длину и вплотную соприкасается с внутренней поверхностью трубы. Профиль имеет отгибающиеся пластины, которые служат ребрами жесткости от возможной потери устойчивости в поперечном горизонтальном направлении. 3 ил.

Данное изобретение относится к одним из составных частей в строительных пространственных конструкциях, изготавливаемых в виде армированных стержневых элементов.

Известно существующее изобретение - строительный элемент, включающий стержень круглого сечения, прикрепленный к торцу стержня диск с осевым отверстием под крепежный болт с поводковой гайкой, жестко закрепленной на диске, охватывающий головку болта колпак, стержень выполнен из железобетона, продольная рабочая арматура которого жестко прикреплена к стенке колпака по его периметру, при этом диаметр диска превышает диаметр колпака на две толщины защитного слоя арматуры (патент SU 676703 А1 от 30.07.79, Е04В 1/58).

Вес этого элемента применительно к стержням пространственных структур неоправданно большой, а также применение бетонного раствора в конструкции и сложность технологического процесса изготовления увеличивают срок строительства.

Известный стержневой строительный элемент, включающий стержень с концевыми шайбами с отверстиями, сквозь которые пропущен пруток, поводковые шестигранные муфты и шпильки, снабжен на каждом из концов напрягающей резьбовой шестигранной втулкой и резьбовым наконечником, выполненным на конце прутка, на который навинчена напрягающая резьбовая шестигранная втулка, а каждая шпилька выполнена с левой и правой резьбами, левая из которых взаимодействует с резьбой напрягающей втулки, при этом концевые шайбы имеют отбортованные концы, охватывающие стержень (патент SU 838035 А1 от 15.06.81, Е04В 7/00, Е04В 1/58).

Недостатками этой конструкции является высокая трудоемкость, сложность технологического процесса изготовления стержня. Применение такого рода конструкции в виде стержней пространственных конструкций повлечет за собой большой вес покрытия перекрываемой площади.

Известен составной стержень, имеющий поперечное сечение в виде равнобедренного треугольника, включающего несущие элементы уголкового профиля, размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой (патент SU 1074978 А1 от 23.02.1984, Е04С 3/04). В качестве несущих элементов используется стальной прокатный неравнобокий уголковый профиль, причем свободные концы полок уголков, размещенных у основания треугольника, соединены с решеткой основания, а несущий элемент, расположенный в вершине треугольника, выполнен в виде стыкованных свободными концами полок уголков, обушки которых размещены на одном уровне.

Недостатком известного технического решения является недостаточная жесткость элементов стержня, выполненных из одиночных уголковых элементов, высокая трудоемкость, сложность технологического процесса изготовления и значительный расход стали.

Наиболее близким техническим решением является выбранный в качестве прототипа пространственный стержень сапсан, содержащий несущие элементы уголкового профиля, размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой, несущие элементы решетки которого выполнены из стального равнополочного уголкового профиля, образованного полками и кольцевым сегментом, полки расположены под углом, равным 60° (патент RU 2105111 С1 от 20.02.1998, Е04С 3/08).

Недостатком этого технического решения является высокая трудоемкость, сложность технологического процесса изготовления.

Целью заявленного изобретения является повышение жесткости армированного стержневого элемента в виде трубы из композитного материала, решение устойчивости при больших статических и динамических нагрузках, увеличение несущей способности.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в стержневом элементе, выполненном из композитного материала в форме трубы 1, устанавливается вертикально стальной прямоугольный профиль 2. Форма стального профиля выполнена перфорированием в виде фермы. Перфорация может быть произведена не во всю длину профиля, а только в местах необходимых условиям расчетов относительно характеристик самого стального профиля и воспринимаемой нагрузки. Перфорация производится по линиям незамкнутого контура фигур, вследствие чего полученные отгибающиеся пластины 3 служат ребрами жесткости от возможной потери устойчивости профиля в поперечном горизонтальном направлении. Прямоугольный стальной профиль вплотную соприкасается с внутренней поверхностью композитной трубы, с ее внутренним диаметром. Форма стального прямоугольного профиля с отгибающимися пластинами является геометрически неизменяемой системой, имеет повышенные поперечную и продольную жесткости, является технологичной и простой в изготовлении.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид армированного стержневого элемента; на фиг.2 - сечение; на фиг.3 - вид сверху.

Конструкция включает в себя трубу из композитного материала 1, стальной прямоугольный профиль 2 с отгибающимися пластинами 3.

Предлагаемая форма армированного стержневого элемента, выполненного в виде трубы из композитного материала, применяется следующим образом. В конструкции узлового соединения, которая представляет собой цилиндрическую форму из композитного материала только большего диаметра, предварительно вырезаются отверстия, по диаметру совпадающие с внешним диаметром армированного стержневого элемента, с заданным углом к оси узлового соединения. После этого идет установка армированного стержневого элемента в узловое соединение до центра оси. Далее, полая часть узлового соединения заполняется эпоксидной массой, для уменьшения стоимости и веса смешанной с наполнителем и химически инертным материалом. С противоположными концами армированных стержневых элементов поступают аналогично вышесказанному.

Применение данной конструкции - армированного стержневого элемента - в пространственных структурах позволяет решить самые сложные технические задачи. Повышение ресурса эксплуатации, повышение надежности работы всей конструкции, увеличение несущей способности при статических и динамических нагрузках, устойчивость к воздействию кислот и щелочей, простота в изготовлении - вот некоторые из многих преимуществ, которыми обладает настоящее изобретение.

Предложенная конструкция не требует для ее изготовления применения каких-либо специальных приспособлений, внедрения новой технологии или изменения традиционно принятой на заводах технологии изготовления ферм.

Следовательно, это конструктивное решение соответствует условию "промышленная применимость". Предложенная конструкция не только возможна к применению, но и обладает хорошими технико-экономическими показателями.

В процессе эксплуатации в конструкции армированного стержневого элемента возникают изгибающие моменты, поперечные и продольные силы, разрушающим действиям которых противостоит предложенная форма. Таким образом, обеспечивается устойчивость, надежность конструкции при статических и динамических нагрузках за счет установки стального прямоугольного профиля с отгибающимися пластинами в стержневой элемент, выполненный в форме трубы из композитного материала.

Армированный стержневой элемент в пространственных конструкциях, включающий в себя трубу из композитного материала, прямоугольный стальной профиль, отличающийся тем, что стальной прямоугольный профиль установлен в трубе во всю ее длину, вплотную соприкасаясь с внутренней поверхностью трубы, и имеет отгибающиеся пластины, которые служат ребрами жесткости от возможной потери устойчивости в поперечном горизонтальном направлении.

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлодеревянной двутавровой балке. .

Металлодеревянная балка двутаврового сечения // 2429330

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлодеревянной балке двутаврового сечения. .

Армирование полимерных труб-стержней в пространственных конструкциях повышенной сейсмостойкости // 2426844

Изобретение относится к области строительства, в частности к армированию полимерных труб-стержней в пространственных конструкциях повышенной сейсмостойкости. .

Композитная балочная конструкция // 2423585

Изобретение относится к области строительства, в частности к композитной балочной конструкции. .

Балка композиционной структуры с гофрированными элементами // 2409728

Изобретение относится к области строительства, в частности к балке композиционной структуры с гофрированными элементами. .

Комбинированная конструкция покрытия // 2398942

Изобретение относится к области строительства, в частности к комбинированной конструкции покрытия. .

Металлодеревянная двутавровая балка // 2382855

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

Деревометаллическая балка // 2365716

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балок перекрытия, прогонов покрытия и поясов металлодеревянных ферм. .

Пневматическая балка // 2352736

Изобретение относится к области строительства, в частности к пневматической балке. .

Узел стержневой конструкции // 2340736

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу стержневой конструкции. .

Способ повышения живучести стальной фермы // 2487222

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу повышения живучести стальной фермы

Составная композито-бетонная балка и способ ее изготовления // 2490404

Профильная балка для проведения бетонных работ (варианты) // 2498031

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к профильным балкам для проведения бетонных работ. Технический результат заключается в исключении образования пустот при затвердевании материала заливки, обеспечении одинаковой плотности материала заливки при его затвердевании и снижении трудоемкости по установке балки. Профильная балка для проведения бетонных работ включает опорный профиль. Профиль содержит опорную подошву, обращенную нижней поверхностью к основанию и выполненную с возможностью непосредственной фиксации на нем с помощью крепежа. Профиль содержит два вертикальных направляющих элемента, выполненных за одно целое с опорной подошвой и отходящих от нее параллельно друг другу с образованием между ними зазора. Зазор обеспечивает расположение выдвижного элемента, выполненного с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно вертикальных направляющих элементов и фиксации к ним. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ усиления клеефанерной двутавровой балки // 2540740

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам усиления клеефанерных двутавровых балок. Способ усиления клеефанерной двутавровой балки заключается в установке по длине балки между фанерной стенкой и поясами крепежных элементов. Крепежные элементы выполнены листовыми с боковыми кромками пильчатого профиля. Их упирают в стенку и пояс балки и прижимают винтами, которые устанавливают в направлении биссектрисы угла примыкания стенки и пояса балки. Крепежные элементы устанавливают поочередно слева и справа сечения балки. Технический результат - увеличение несущей способности балки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления двухслойных каутоно-бетонных балок // 2593400

Изобретение относится к технологии изготовления двухслойных каутоно-бетонных балок. Согласно способу изготавливают бетон верхнего слоя с каркасом. Затем спустя 28 суток, после набора бетоном прочности, изготавливают каутон нижнего слоя. Контакт между слоями усиливают коротышами и надрезами. После укладки слоя каутона двухслойный элемент помещают в камеру сухого прогрева, где происходит процесс вулканизации при температуре 120±5°C. Техническим результатом является повышение надежности, долговечности и прочности балок. 2 табл., 3 ил.

Сталежелезобетонная балка // 2605862

Изобретение относится к области строительства, а именно - к составным балкам, работающим на изгиб, используемым в качестве несущих элементов зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности балки. Сталежелезобетонная балка выполнена из пары фигурных тонкостенных стальных оболочек, образующих заполненный армированным бетоном верхний, нижний пояса и плоскую стенку, с выштампованными ребрами соединенных между собой загибами концов выштампованных шпилек. Для обеспечения постоянного размера верхнего пояса выштампованные шпильки с загибами зацеплены за сеточную арматуру. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ изготовления строительного элемента с перфорированной стенкой // 2619571

Способ изготовления строительного элемента с перфорированной стенкой относится к строительным конструкциям и может быть использован в несущих конструкциях зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения, например, в качестве балок покрытий и перекрытий, составных элементов ферм, рам, а также в качестве колонн. Способ изготовления строительного элемента включает: разметку исходного профиля (1) замкнутой конфигурации по зигзагообразным ломаным линиям (2), наносимым на его стенки; резку исходного профиля (1) по зигзагообразным ломаным линиям (2) с образованием отдельных частей (3) и (4); размещение частей (3) и (4) одна над другой с контактом по выступающим кромкам гофр (5); объединение между собой, например, при помощи сварки; установку эластичной камеры (7) вовнутрь полученного профиля (6) и установку на профиль торцевых заглушек (8), на боковые плоскости полученного профиля (6), имеющие перфорации (9), устанавливают временные накладки (10), скрепленные хомутами (11), после чего вовнутрь эластичной камеры (7) нагнетают твердеющий материал (12), например бетонную смесь, цементно-песчаный раствор, пенополистерол и т. п. За счет способа изготовления строительного элемента с перфорированной стенкой повышается устойчивость формы элемента при изготовлении и эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Сталебетонная балка // 2621247

Изобретение относится к строительству, а именно к балкам покрытий и перекрытий зданий и сооружений, к подкрановым балкам и другим элементам, работающим преимущественно в условиях пространственного изгиба. Сталебетонная балка состоит из верхнего и нижнего поясов, стенок и опорных диафрагм, образующих замкнутый контур, заполненный бетоном. При этом стенки имеют криволинейную форму двоякой кривизны, расстояние между которыми уменьшается от верхнего пояса к нижнему. В стенках имеются отверстия и вырезы, которые расположены с переменным шагом по длине балки в соответствии с эпюрой сдвигающих напряжений. Стенки объединены предварительно напряженными стяжными шпильками. Технический результат состоит в снижении материалоемкости сталебетонной балки. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Сталебетонная балка // 2627810

Изобретение относится к строительству, а именно к балкам покрытий и перекрытий зданий и сооружений, к подкрановым балкам и другим элементам, работающим преимущественно в условиях пространственного изгиба. Задача изобретения - снижение материалоемкости сталебетонной балки. Технический результат достигается тем, что сталебетонная балка, включающая верхний и нижний пояса, стенку и бетон, расположенный в замкнутом контуре в верхней части сечения балки, имеет замкнутый контур для расположения бетона. Замкнутый контур образован верхним поясом и стенкой, состоящей из двух листов, которые в верхней части балки изогнуты наружу в соответствии с эпюрой нормальных сжимающих напряжений в сечениях балки. Верхние кромки листов стенки разнесены в горизонтальной плоскости и образуют по длине балки две кривые, соответствующие эпюре изгибающего момента в балке. Верхние точки сопряжения листов стенки расположены на вертикальной кривой, соответствующей эпюре изгибающего момента в балке. А листы стенки объединены фиксаторами переменной длины, которые обеспечивают ей криволинейную форму по высоте и длине балки. 7 ил.

Балка двутаврового сечения с гофрированной стенкой // 2629270

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям гражданских, промышленных и общественных зданий и сооружений. Балка двутаврового сечения с гофрированной стенкой содержит полки и приваренную к ним стенку из металлического гофрированного листа с поперечным расположением гофров произвольной формы. При этом стенка состоит из двух или более параллельно расположенных соединенных между собой гофрированных листов, а полки выполнены сталежелезобетонными, состоящими из жесткой арматуры в виде рифленого листа металла и арматурного каркаса, включающего продольную арматуру и поперечную арматуру, которая обхватывает продольную арматуру, соединена с ней, а ее концы с загибом внутрь приварены к рифленому листу металла с отступом от стенки балки, равным не менее чем 50 мм. Технический результат состоит в повышении долговечности, огнестойкости, несущей способности и прочности балки с гофрированной стенкой на изгиб в двух плоскостях и на кручение, а также расширение сферы ее применения в строительстве. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.