Способ изготовления облегченной арочной балки



Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки
Способ изготовления облегченной арочной балки

 


Владельцы патента RU 2484214:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вятский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления облегченной арочной балки. Технический результат заключается в уменьшении трудоемкости изготовления и монтажа. Заготовку из прокатного профиля, имеющего сплошную стенку и две параллельные полки, режут вдоль стенки. Образуются две части с выступами, у которых наружная кромка имеет больший размер, чем основание. Разделяют разрезанную заготовку на две части, смещают полученные части в поперечном направлении. Соединяют каждый выступ одной части с двумя выступами другой части. Продольные участки кромок выступов состоят из трех смежных прямых отрезков. Средний из отрезков параллелен полкам, а крайние выполнены под углом к нему. Одну часть разрезанной заготовки готовят таким образом, что полка выгнута относительно стенки. Для этого в выступах стенки выполняют V-образные вырезы до плоскости полки. Далее изгибают полку до совмещения кромок V-образных вырезов и скрепляют эти кромки. Другую часть разрезанной заготовки готовят таким образом, что полка вогнута относительно стенки. При этом выступы стенки разрезают посредине на всю высоту стенки до полки и разводят кромки разреза путем изгиба полки. Далее между этих кромок выполняют вставку и соединяют посредством сварки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для изготовления несущих конструкций арочных покрытий производственных и гражданских зданий, а также балок с выпуклой продольной осью для создания строительного подъема. Предлагаемое техническое решение приемлемо для изготовления висячих конструкций - жестких нитей (пологих нитей с изгибной жесткостью).

Конструктивную форму арки можно представить как модификацию рамной конструкции (стр.492, [1]). Известна конструкция сплошных арок из прямолинейных прокатных профилей (треугольная арка), с узлами на фланцевых соединениях и высокопрочными болтами. Однако в таких конструкциях значительно снижается преимущество арок - увеличивается отклонение очертания продольной оси арки от формы, соответствующей внешним нагрузкам, - параболического очертания (фиг.1).

На фиг.1 показана треугольная арка с прямолинейными стержневыми элементами. Перекрываемый пролет конструкции обозначен позицией 1. Стрела подъема арки позицией 2. Соотношение этих компоновочных параметров определяют значения усилий в стержнях арки (М; N; Q). Поперечное сечение стержней арки - прокатные двутавры.

Известны конструкции арок из сплошных составных двутавров. В сечениях таких арок полки соединяются полосой стенки. Причем стенка, имеющая криволинейную форму, вырезается из прямолинейной полосы с большей шириной. Такой способ изготовления заготовок-стенок имеет значительные объемы отходов материала.

Известны конструкции сплошных арок с полигональным очертанием продольной оси, состоящие из трех и более стержней прямолинейной формы (фиг.2). При увеличении числа прямолинейных участков в арке очертание продольной оси приближается к параболической форме, но увеличивается число узлов - фланцевых соединений. Это влечет увеличение трудоемкости сборки.

На фиг.2 показана схема очертания полигональной арки. На схеме обозначен пролет арки позицией 1, стрела подъема - позицией 2. Показано схематическое положение прямолинейных стержней, образующих полигональную форму арки. Обозначены узлы монтажных стыков прямолинейных отправочных марок.

Известна металлическая арка с варьированной жесткостью стенки, патент на изобретение 2386759, Е04В 1/32 [2]. Сечение арки имеет двутавровое составное сечение. Стенка выполнена из стальной полосы с радиальными гофрами, расположенными поперек полосы. Изменение ширины гофр по высоте стенки превращает прямолинейную полосу-заготовку в пологую форму стенки арки. Однако радиальные гофры стенки снижают продольную жесткость стенки. В результате, стенка не воспринимает продольные усилия в арке, что снижает эффективность конструкции в целом.

Наиболее близким является техническое решение, описанное в [3] - а.с. 1231170 «Способ изготовления облегченных металлических балок» (фиг.3; 4). Это способ изготовления перфорированных балок из прокатных профилей (заготовок, представляющих сплошное сечение со стенкой и двумя полками). В таких перфорированных балках высота поперечного сечения может быть увеличена по отношению к высоте исходного проката в 1,8 раза, а площадь любого поперечного сечения не изменяется - остается равной сечению исходного проката. При этом стенка не имеет гофр и полностью включается в работу по восприятию продольных усилий.

На фиг.3 обозначено: 3 - верхняя часть заготовки; 4 - нижняя часть заготовки; 5 - стенка заготовки; 6 - линия реза стенки заготовки.

Способ изготовления перфорированной балки включает резку стенки заготовки по сплошной ломаной линии на две части. Линия реза состоит из продольных и поперечных участков, продольные - параллельны полкам заготовки, поперечные - в виде отрезков прямых, расположены так, что в разрезанных частях образуются выступы стенки. Причем продольные кромки этих выступов имеют большую длину, чем ширина основания выступа. Далее выполняют поперечное смещение разрезанных частей на высоту выступа и производят соединение каждого выступа одной части с двумя выступами другой части (фиг.4).

На фиг.4 обозначено: 7 - выступы верхней и нижней частей заготовки.

Обладая преимуществами для изготовления облегченных балок, этот способ не приемлем для изготовления балок с гнутым очертанием продольной оси. Недостаток в том, что перфорированная балка повторяет только прямолинейную форму заготовки.

Целью настоящего изобретения является создание способа изготовления перфорированной балки с изогнутым очертанием продольной оси.

Техническим результатом от использования заявляемого способа является создание конструкции облегченной арочной балки из перфорированных прокатных профилей с изогнутым очертанием продольной оси. Высота сечения таких балок значительно меньше, чем высота сечения изогнутых стержневых ферм, что обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления и монтажа облегченных арочных балок (уменьшается количество фланцевых соединений отправочных марок).

Технический результат достигается за счет того, что заготовку из прокатного профиля, имеющего сплошную стенку и две параллельные полки, разрезают вдоль стенки (по сплошной ломаной линии). Заготовку разделяют на разрезанные части. Одну из частей формируют с выгнутой полкой относительно стенки, а другую - с вогнутой полкой относительно стенки. Затем формируют арочную балку - эти части соединяют между собой, при этом каждый выступ вогнутой части соединяют с двумя выступами выгнутой части.

Описание изобретения

Способ изготовления облегченной арочной балки, включающий резку заготовки из прокатного профиля, имеющего сплошную стенку и две параллельные полки, разрезают вдоль стенки по сплошной ломаной линии. Кромки реза образуют последовательность выступов с заданным шагом, у которых продольная кромка имеет больший размер, чем основание. Продольная кромка состоит из трех отрезков, при этом средние отрезки параллельны полкам, а крайние выполнены под углом к ним. При этом сумма острых углов между средним и смежными с ним крайними отрезками кромки равна углу поворота продольной оси арочной балки.

Заготовку разделяют на разрезанные части, одну из которых делают с выгнутой полкой относительно стенки, а другую - с вогнутой полкой относительно стенки. При этом в выгнутой части, посредине выступов, на всю высоту стенки выполняют V-образные вырезы. Далее, в части с выгнутой полкой изгибают полки на угол поворота продольной оси арочной балки в сечении, где вырез выступа граничит с полкой. Затем кромки V-образных вырезов соединяют между собой, образуя выгнутую часть арочной балки. В другой части заготовки выступы стенки разрезают посредине, изгибают полки. Разведенные кромки разреза соединяют между собой вставкой, образуя вогнутую часть арочной балки. Причем углы изгиба полок могут укреплять ребрами жесткости, а в стенке для уменьшения концентрации напряжений, создаваемых при изгибе полок, у этих углов могут делать овальные отверстия (фиг.5).

Далее, каждый выступ части с вогнутой полкой соединяют с двумя выступами части с выгнутой полкой, образуя арочную балку. При этом сформированные части смещены относительно друг друга в поперечном направлении.

Для разных типов конструкций относительное положение выгнутой и вогнутой частей относительно друг друга могут изменяться. Так, при изготовлении арок выгнутая сторона заготовки находится в верхней части заготовки, а вогнутая - в нижней части. При изготовлении жестких нитей (тип висячих конструкций), наоборот, выгнутая сторона заготовки внизу, а вогнутая - в верхней части заготовки.

На фиг.5 обозначено: 8 - V-образный надрез выступов для части заготовки с выгнутой полкой; 9 - надрез в виде по одной линии, от кромки стенки до плоскости полки для части заготовки с вогнутой полкой; 10 - овальные отверстия в стенке; 11 - крайние отрезки продольных участков кромки.

Такая линия реза исходного проката и овальные отверстия в стенке, в местах изгиба полок, обеспечивают возможность уменьшения относительных деформаций полки от изгиба и ограничивают их упругопластичной стадией материала. Полки, в месте их изгиба, укрепляют поперечными ребрами жесткости (фиг.6). Температурное действие сварных швов, соединяющих ребра с полками, производят также релаксацию напряжений, возникающих вследствие изгиба полок.

На фиг.6 обозначено: 12 - поперечные ребра жесткости; 13 - листовые вставки.

Рассмотрим пример расчета. Требуется изготовить арку пролетом 30 м, стрела подъема 15 м, сечение перфорированное, из двутавра №30Б1 с расположением отверстий в стенке в шахматном порядке. Толщина полки 0.85 см. Увеличение высоты сечения в 1.7 раза. Следовательно, высота выступа стенки в разрезанной заготовке 25.5 см, его расчетная длина принята 75 см. Очертание оси, описывающей узлы поворота оси арочной балки, - круговое. На фиг.6 схематично показан изгиб полки выступа стенки заготовки. Радиус закругления внешней плоскости полки, в узле ее изгиба, составляет 25.6 см. Радиус закругления нижней плоскости этой полки составляет 24.65 см, так как уменьшается на толщину полки. Размеры овального отверстия по осям, в концах линий поперечных надрезов, приняты 40×20 мм. Это отверстие на фиг.7 условно показано заливкой овала.

На фиг.7 показан узел изгиба полки 15 выпуклой части заготовки. Овальное отверстие, большая ось которого определяет длину развития пластических деформаций полки при ее изгибе. Линия 14 сварного шва соединяет кромки V-образного выреза стенки после изгиба полки и совмещения кромок выреза стенки.

Длина оси круговой арки 47.1 м. Круговой сектор арки 180°. Угол сектора одного выступа заготовки α:

α = 0.75 180 47.1 = 2.8 .

Из схемы (фиг.7) следует, что деформация наружной грани полки определяется как разница длин дуг наружной и внутренней плоскостей (радиусы которых 25.6 см и 24.65 см). Условно считаем, что деформации полки от изгиба распределяются на длину овального отверстия 40 мм. Далее, включается в работу стенка жесткого тавра и сдерживает развитие деформаций полки. Определим длины дуг наружной и внутренней граней полки при изгибе (l1=1.25 см; l2=1.2 см). Относительная деформация ε = 1.25 1.2 4 = 0.0125, 1.25 % ,

что соответствует зоне площадки текучести углеродистой стали, и много меньше деформаций разрыва. Углы изгиба полок укрепляют ребрами жесткости, которые крепятся к полкам и стенкам электросваркой. Это повышает жесткость полок, а температурное воздействие сварки обеспечивает релаксацию упругих напряжений в этих узлах.

Аналогичную схему имеет узел изгиба нижней полки (фиг.8). Отличие состоит в том, что кромки линейного надреза выступа стенки расходятся. Разведенные кромки надреза соединяются между собой вставкой. Вставка может быть листовой с ребрами жесткости или другой формы, например, в виде деформированного трубчатого элемента, соединяющего эти разведенные кромки.

В рассмотренном примере радиус кривизны выпуклой полки 15.25 м, а продольной оси 15.00 м. Расчетная длина каждого выступа выпуклой части заготовки 0.74 м, а по оси арочной балки 0.73 м. Следовательно, уменьшение длины нижней кромки выступа выпуклой части арки, в пределах одного сегмента, относительно верхней полки 0.74-0.73=0.01 м. Но на такую же величину увеличивается кромка выступа нижней части заготовки по отношению к своей полке. Неточность зависит от соотношения радиусов верхнего и нижнего поясов арки. В данном примере это расхождение составит менее 1 мм, что не влияет на технологию сварки. Общий вид фрагмента арочной балки с изогнутой формой продольной оси показан на макете (фиг.9).

На фиг.9 обозначено: 16 - сварные швы, соединяющие разрезанные части заготовки и надрезанные выступы частей заготовок между собой.

Литература

1. Кудишин Ю.И. «Металлические конструкции». Москва. AKADEMA. 2006.

2. Рыбкин И.С. Патент на изобретение №2386759, опубл. 20.04.10.

3. Жандаров М.А. А.с.1231170. «Способ изготовления облегченных металлических балок». БИ №18 от 15.05.86.

1. Способ изготовления облегченной арочной балки, заключающийся в том, что заготовку из прокатного профиля, имеющего сплошную стенку и две параллельные полки, режут вдоль этой стенки на две части с образованием выступов, у которых наружная кромка имеет больший размер, чем основание, далее разделяют разрезанную заготовку на две части, смещают полученные части в поперечном направлении и соединяют каждый выступ одной части с двумя выступами другой части, отличающийся тем, что продольные участки кромок выступов состоят из трех смежных прямых отрезков, средний из которых параллелен полкам, а крайние выполнены под углом к нему; одну часть разрезанной заготовки готовят таким образом, что полка выгнута относительно стенки, для этого в выступах стенки выполняют V-образные вырезы до плоскости полки, далее изгибают полку до совмещения кромок V-образных вырезов и скрепляют эти кромки; другую часть разрезанной заготовки готовят таким образом, что полка вогнута относительно стенки, при этом выступы стенки разрезают посредине на всю высоту стенки до полки и разводят кромки разреза путем изгиба полки, далее между этих кромок выполняют вставку и соединяют посредством сварки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стенках под/над полками в местах изгиба полок выполняют овальные отверстия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в местах изгиба полки укрепляют ребрами жесткости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, в частности к решетчатой конструкции. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к сквозному прогону. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к сквозному прогону. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к решетчатым конструкциям, используемым преимущественно при строительстве мачт, башен и т.п. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления шпренгельной решетчатой конструкции. .

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

Изобретение относится к строительству, в частности к узловым соединениям трубчатых бесфасоночных ферм. .

Изобретение относится к строительству металлических ферм и может быть использовано преимущественно в пролетных строениях мостов. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к зданиям, включающим металлическую балку для опоры крыш, настилов, потолков и перекрытий. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к легким решетчатым конструкциям ферм, прогонов арок и т.п. .

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным строительным металлическим решетчатым конструкциям с трубчатыми поясами и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций. Техническим результатом изобретения является возрастание несущей способности конструкции с уменьшением расхода ее конструкционного материала. Металлическая конструкция с решеткой из замкнутых гнутосварных профилей включает пояса трубчатого сечения и жестко прикрепленную к ним решетку, выполненную со сплющенными концами из изогнутых элементов V- или W-образного (зигзагообразного) очертания, стержневые элементы решетки имеют трубчатое сечение ромбической формы с отношением диагоналей 1/2, где большая диагональ расположена в плоскости конструкции, а меньшая - из плоскости. 11 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при монтаже шпренгельных ферм в покрытиях зданий и сооружений различного назначения. Техническая задача изобретения - уменьшение расходов на транспортировку шпренгельной фермы на строительную площадку и упрощение ее монтажа. Способ монтажа включает следующие операции: перед транспортировкой фермы на строительную площадку ее стойки закрепляют за балку монтажными шарнирами, затем при монтаже фермы стойки разворачивают вдоль оси балки вокруг монтажных шарниров до достижения ортогонального положения относительно балки. Разворот стоек производят монтажным тросом при помощи натяжного приспособления. 14 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для перекрытия зданий и сооружений, создания навесов, а также для размещения антенных и радиопередающих установок на определенной высоте над землей. Модульная строительная конструкция состоит из гибких поясов, выполненных из тросовых оттяжек, жестких продольных элементов, выполненных из отдельных секций, каждая из которых состоит из стержня, и жестких распорок, соединенных с данными секциями, объединяющих продольные элементы с гибкими поясами. Каждая секция продольного элемента соединена жестко с двумя распорками, лежащими на одной прямой, образуя плоские модули в форме литеры «Т», объединенные связями, удерживаемые в проектном положении тросовыми оттяжками, соединенные шарнирно с опорами и соседними модулями. Технический результат - упрощение конструктивных решений, расширение области применения строительных конструкций, сокращение затрат на изготовление и монтаж конструкций. 9 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным строительным металлическим решетчатым конструкциям из труб, и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций. Технический результат - возрастание несущей способности конструкции с уменьшением ее материалоемкости. Указанный технический результат достигается тем, что в ферме из трубчатых элементов, включающей пояса и жестко прикрепленную к ним решетку, изготовленную со сплющенными концами из изогнутых элементов V- или W-образного (зигзагообразного) очертания, стержни фермы выполнены ромбической формы с отношением диагоналей 1/2, где у всех сжатых стержней большая диагональ расположена в плоскости конструкции, меньшая диагональ - из плоскости, а у всех растянутых стержней меньшая диагональ расположена в плоскости конструкции, а большая - из плоскости, причем верхний и нижний пояса в местах бесфасоночных примыканий решетки сплющены. 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к металлическим легким, преимущественно сборно-разборным конструкциям покрытий зданий и сооружений. Предложена металлическая треугольная ферма, включающая выполненные из гнутых металлических профилей верхний и нижний пояса, а также раскосы, соединенные при помощи разъемных крепежных элементов. Отличительной особенностью предлагаемой фермы является то, что верхний пояс выполнен из двух парных холодногнутых профилей, соединенных с зазором с образованием симметричного поперечного сечения, нижний пояс выполнен составным из пяти или трех парных холодногнутых профилей, составляющих единый стержень, причем часть парных профилей, входящих в нижний пояс, соединена без зазора, а часть парных профилей нижнего пояса соединена с зазором, раскосы, соединяющие верхний и нижний пояса, изготовлены из профилей с участком разделки, заключающимся в удалении двух полок, при этом сохраненные участки разделки помещены в зазоры верхнего и нижнего поясов и зафиксированы разъемными крепежными элементами. Технический результат заключается в повышении несущей способности, жесткости и устойчивости. 9 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении длинномерных конструкций, в частности перфорированной балки. Технический результат - повышение надежности и долговечности перфорированной балки за счет снижения концентрации напряжений в ее стенке. Изготовление перфорированной балки осуществляют путем резки вдоль оси стенки прокатного двутаврового профиля с определенной линией резки для каждой половины балки и сварки выступающих частей половин, с получением в стенке отверстий в виде эллипса. Линии резки задают с возможностью получения в стенке, после сварки, эллиптических отверстий с разным углом наклона главной оси эллипса к оси балки. Возможно получение в стенке центрального эллиптического отверстия, главной осью расположенного перпендикулярно продольной оси балки, а остальные - под углом 45 градусов симметрично относительно центра балки. Возможно также получение в стенке эллиптических отверстий, имеющих угол наклона, плавно меняющийся от 90 градусов в центре балки до 45 градусов в опорных участках симметрично относительно центра балки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства, в частности к многосекционной строительной конструкции для перекрытия зданий, создания навесов, а также для размещения антенных и радиопередающих установок. Техническая задача изобретения - сокращение затрат на транспортировку конструкции. Многосекционная строительная конструкция состоит из гибких поясов, выполненных из напряженных тросовых оттяжек, соединенных с плоскими секциями, которые объединены связями и соединены шарнирно с фундаментами или соседними секциями. Каждая плоская секция состоит из распорки и двух стержней, расположенных под углом друг к другу, шарнирно соединенных между собой и с центром распорки. Напряжение тросовых оттяжек производится увеличением высот плоских секций путем перемещения одной из опор каждой секции. 4 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении длинномерных конструкций, в частности перфорированной балки. Технический результат заключается в снижении концентрации напряжений в стенке перфорированных балок, что приводит к повышению надежности и долговечности конструкций. Перфорированная балка изготовлена из прокатного двутаврового профиля, разрезанного вдоль оси стенки с определенным очертанием для каждой половины балки и сваренного выступающими частями образовавшихся половин так, чтобы получить отверстия в виде эллипса. Эллиптические отверстия имеют разный угол наклона главной оси эллипса к оси балки. Центральное эллиптическое отверстие главной осью расположено перпендикулярно продольной оси балки, а остальные под углом 45 градусов симметрично относительно центра балки. Эллиптические отверстия могут иметь угол наклона, плавно меняющийся от 90 градусов в центре балки до 45 градусов в опорных участках симметрично относительно центра балки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в стержневых конструкциях покрытий (перекрытий) зданий и сооружений различного назначения. Техническим результатом изобретения является сокращение трудозатрат и расхода конструкционного материала. Треугольная решетка стержневых конструкций, включающая верхний сжатый и нижний растянутый пояса, раскосы и стойки, снабжена также дополнительными полураскосами. Каждый из этих полураскосов одним концом соединен с верхним поясом, а другим концом - со стойкой. Причем соединительные узлы полураскосов делят все панели верхнего пояса и все стойки решетки на две части. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области строительства, а именно к металлическим фермам. Технический результат заключается в повышении прочностных и эксплуатационных характеристик фермы. Конструкция фермы состоит из нескольких рядом расположенных ферм, выполненных из горячекатаной или холодногнутой стали, соединенных между собой и в плоскости одной фермы сварным, винтовым или заклепочным способом пластинчатыми элементами, которые могут быть сплошными или прерывистыми вдоль длины стержня и иметь перфорацию. 1 ил.
Наверх