Многопролетная неразрезная балка (варианты)
Владельцы патента RU 2563868:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)
Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к многопролетным неразрезным балкам. Технический результат изобретения заключается в снижении расхода материала. Предложены два варианта двухконсольных балок, выполненных из прокатного швеллера и из гнутого Z-образного профиля. Двухконсольная балка расположена между опорами таким образом, что консоли каждой балки размещены за опорами в предыдущем и последующем пролетах, при этом консоли смежных балок образуют около опоры опорный участок, равный по длине двум консолям. Приведены варианты крепления консоли к балкам смежных пролетов и балки к опоре. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к длинномерным несущим элементам строительных конструкций.
Известна многопролетная неразрезная балка постоянного сечения (Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений: в 2-х книгах. Книга 1. Под ред. А.А. Уманского. - М.: Стройиздат, 1972. - С. 255, рис. 5.30, д).
Недостатком балки является нерациональное использование конструкционного материала (стали) в пролетной части между опорами, так как профиль и размеры поперечного сечения этой балки назначают из условия прочности по опорному изгибающему моменту, который вдвое больше изгибающего момента в пролете. Поэтому пролетные участки балки загружены только наполовину. Другой недостаток известной конструкции балки - сложные узлы сопряжения пролетных балок друг с другом по длине и с опорами.
Известная многопролетная балка, состоящая из элементов ограниченной длины, накладок, столиков и «рыбки» (Металлические конструкции. Учебник для студентов вузов. Ред. Ю.И. Кудишин. - М.: Изд. «Академия», 2007. - С. 213-214, рис. 7.24 и 7.33), которые соединяются друг с другом по длине балки сваркой встык с накладками между опорами (рис. 7.24) или с помощью столиков и «рыбки» над опорой (рис. 7.33).
Недостатком этой балки является сложность узлов сопряжения элементов многопролетной балки.
Целью изобретения является упрощение узлов сопряжения участков многопролетной балки по ее длине и с опорами, снижение расхода металла.
Указанная цель достигается тем, что каждый пролет выполнен из двухконсольной балки, консоли которой располагаются в смежных пролетах и вплотную прилегают к балкам смежных пролетов.
Сущностью изобретения по первому варианту является то, что каждый элемент представляет собой двухконсольную балку, выполненную из прокатного швеллера, расположенную между опорами таким образом, что консоли каждой балки размещены за опорами в предыдущем и последующем пролетах, вплотную стенка к стенке примыкают к балкам смежных пролетов, ориентированы полками швеллеров в противоположные стороны, при этом консоли смежных балок образуют около опоры опорный участок, равный по длине двум консолям, консоли прикреплены к балкам смежных пролетов высокопрочными болтами, установленными на стенках швеллеров и на полках двух стальных уголков, один из которых приварен к нижней полке балки, а другой - к нижней полке консоли, а балка прикреплена к опоре болтами, соединяющими стенки швеллеров с гнутой стальной полосой, приваренной к опоре; сущностью изобретения по второму варианту является то, что каждый элемент представляет собой двухконсольную балку, выполненную из гнутого Z-образного профиля, расположенную между опорами таким образом, что консоли каждой балки размещены за опорами в предыдущем и последующем пролетах, вплотную примыкают стенками к стенкам балок смежных пролетов, а полки консолей и балок совмещаются друг с другом и образуют около опоры опорный участок, равный по длине двум консолям, при этом консоли прикреплены к балкам смежных пролетов за полки Z-образного профиля высокопрочными болтами, а балка прикреплена к опоре посредством уголка, приваренного к опоре и соединенного со стенкой Z-образного профиля высокопрочными болтами.
На фиг. 1 приведена схема расположения (в плане) двухконсольных балок до крепления консолей к балкам смежных пролетов, включающая двухконсольные балки 1 с консолями 2, опору 3 и опорные участки (lk+lk) по длине предлагаемой многопролетной балки.
На фиг. 2 показан узел крепления консоли из прокатного швеллера к балке смежного пролета такого же сечения, на фиг. 3 и 4 показаны разрезы по А-А и Б-Б на фиг. 2.
На фиг. 5 показан узел крепления консоли из гнутого Z-образного профиля к балке смежного пролета такого же сечения и балки к опоре, на фиг. 6 и 7 приведены разрезы по В-В и Г-Г на фиг. 5.
На фиг. 8 приведена расчетная схема многопролетной неразрезной балки переменной жесткости, полученная за счет скрепления консолей двухконсольных балок с балками смежных пролетов.
На фиг. 9 приведены расчетные схемы двухконсольных балок до крепления консолей этих балок к балкам смежных пролетов.
Предлагаемая многопролетная неразрезная балка переменной жесткости состоит из двухконсольных балок 1 в каждом пролете с опиранием их на опоры 3. Консоли 2 двухконсольных балок размещаются вплотную к балкам 1 смежных пролетов и жестко скрепляются с ними так, чтобы исключить их взаимный сдвиг. В результате этого образуется многопролетная неразрезная балка переменной жесткости по длине из-за образования опорных участков по ее длине, равных двум консолям, которые имеют двойную жесткость 2J, а в пролетах между опорными участками одинарную жесткость J.
Консоли 2 двухконсольной балки из прокатного швеллера (фиг. 2, 3, 4) крепятся к балкам 1 смежных пролетов высокопрочными болтами 7 и с помощью двух деталей 4 из уголка, один из которого приварен к балке, а другой - к консоли 2, а к опоре 3 - болтами 8 посредством детали 5 из гнутого стального листа, приваренного к опоре 3. Одновременно болты 8 скрепляют балки друг с другом (фиг. 4).
Консоли 2 двухконсольной балки из гнутого Z-образного профиля (фиг. 5, 6, 7) крепятся к балкам смежных пролетов высокопрочными болтами 9 за полки профиля, а к опоре 3 - высокопрочными болтами 10 посредством детали 6 из уголка, приваренного к опоре 3 (фиг. 7). Высокопрочные болты 10 дополнительно воспринимают опорную реакцию балок Q (фиг. 5) и передают ее через уголок 6 на опору 3. Этим исключается опасность потери местной устойчивости тонких стенок балок 1 от локальных напряжений сжатия, создаваемых опорной реакцией Q.
Полученная многопролетная неразрезная балка переменной жесткости опирается на опоры серединой опорного участка двойной жесткости и крепится к опоре высокопрочными болтами посредством детали из гнутой полосы и уголка, приваренных к опоре, соответственно балки из прокатного швеллера и из гнутого Z-образного профиля, при этом болты крепления балки к деталям опоры скрепляют балки друг с другом и воспринимают часть опорной реакции, обеспечивая местную устойчивость тонких стенок балки из гнутого Z-образного профиля.
Следует отметить, что тонкостенный гнутый Z-образный профиль в большей степени приспособлен для предлагаемой многопролетной неразрезной балки переменной жесткости, чем прокатной швеллер. Он обеспечивает технический и экономический эффект, а именно упрощает узлы сопряжения и обеспечивает экономию стали до 40% по сравнению с прокатным швеллером.
Предлагаемую многопролетную неразрезную балку переменной жесткости собирают следующим образом.
Двухконсольные балки 1 рассматриваемого и смежных пролетов соответственно, снабженные крепежными деталями 4 (фиг. 2) и отверстиями для болтов, укладывают на опоры 3 и крепят к ним болтами 8 и 10 (фиг. 4 и 7) посредством крепежных деталей 5 и 6. Затем скрепляют консоли с балками смежных пролетов болтами 7 и 9 (фиг. 3 и 6). Элемент 4 (фиг. 2) призван увеличить плечо пары сил, создаваемое высокопрочными болтами 7 при балках из прокатного швеллера. Для изготовления и монтажа предлагаемой неразрезной балки переменной жесткости не требуются специальные инструменты, приспособления и механизмы.
1. Многопролетная неразрезная балка, включающая N элементов ограниченной длины, отличающаяся тем, что каждый элемент представляет собой двухконсольную балку, выполненную из прокатного швеллера, расположенную между опорами таким образом, что консоли каждой балки размещены за опорами в предыдущем и последующем пролетах, вплотную стенка к стенке примыкают к балкам смежных пролетов, ориентированы полками швеллеров в противоположные стороны, при этом консоли смежных балок образуют около опоры опорный участок, равный по длине двум консолям, консоли прикреплены к балкам смежных пролетов высокопрочными болтами, установленными на стенках швеллеров и на полках двух стальных уголков, один из которых приварен к нижней полке балки, а другой - к нижней полке консоли, а балка прикреплена к опоре болтами, соединяющими стенки швеллеров с гнутой стальной полосой, приваренной к опоре.
2. Многопролетная неразрезная балка, включающая N элементов ограниченной длины, отличающаяся тем, что каждый элемент представляет собой двухконсольную балку, выполненную из гнутого Z-образного профиля, расположенную между опорами таким образом, что консоли каждой балки размещены за опорами в предыдущем и последующем пролетах, вплотную примыкают стенками к стенкам балок смежных пролетов, а полки консолей и балок совмещаются друг с другом и образуют около опоры опорный участок, равный по длине двум консолям, при этом консоли прикреплены к балкам смежных пролетов за полки Z-образного профиля высокопрочными болтами, а балка прикреплена к опоре посредством уголка, приваренного к опоре и соединенного со стенкой Z-образного профиля высокопрочными болтами.
