Способ создания балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству из металлоконструкций. Способ создания балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками. На ширине опирания балочного элемента устанавливают два стержневых элемента с размером полок в два раза меньшим ширины опирания балочного элемента или три стержневых элемента с размерами полок в три раза меньшими ширины опирания балочного элемента и так далее, или на ширине опирания балочного элемента устанавливают два стержневых элемента с шириной полок, равной половине ширины опирания балочного элемента, уменьшенной на толщину пластинчатых элементов, или на ширине опирания балочного элемента устанавливают три стержневых элемента с шириной полок, равной одной третьей ширины опирания балочного элемента, уменьшенной на толщину пластинчатых элементов. Высота стенки профиля может быть уменьшена на толщину пластинчатых элементов, а стержневые элементы могут быть произвольного профиля, иметь различную ориентацию относительно друг друга, располагаться вплотную или через расстояние и соединяться между собой и в плоскости одного стержня пластинчатыми элементами. Стержневые и пластинчатые элементы соединены друг с другом сварным, заклепочным или винтовым способами и имеют перфорацию, или одно, или несколько отверстий произвольной формы, а также пластинчатые элементы могут быть сплошными или прерывистыми вдоль длины балочного элемента. Технический результат состоит в снижении расхода материала на изготовление балочного элемента, его массы и стоимости, повышении прочностных и эксплуатационных характеристик, а именно: уменьшение кручения в тонкостенных стержнях, увеличение несущей способности, геометрической неизменяемости и устойчивости. 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству из металлоконструкций.

В настоящее время актуальным направлением является строительство в Арктической зоне РФ (стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года. Цитируется по: URL: www.minregion.ru/upload/02_dtp/101001_str.doc. Дата обращения: 23.11.2014). При строительстве в таких условиях могут быть применены конструкции из горячекатаных металлических элементов, а также из холодногнутых профилей - технология строительства быстровозводимых сооружений с использованием каркасной системы из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). Конструкции из ЛСТК широко используются в строительной индустрии. В научной литературе имеется множество технических решений, предложено несколько подходов к расчету стержневых конструкций из холодногнутой стали. Однако аварий с каждым годом не становится меньше.

Из уровня техники известны способы возведения металлических конструкций, изложенные в Брудка Я., Лубиньски М. Легкие стальные конструкции. Изд. 2-е, доп. Пер. с польск. Под ред. С.С. Кармилова. - М.: Стройиздат, 1974, Трофимов В.И. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений (разработка конструкций, исследования, расчет, изготовление, монтаж): Учеб. пособ. - М.: АСВ, 2002. - 576 с. Балочные элементы, полученные путем холодного загиба, подвержены кручению, имеют низкие показатели жесткости и устойчивости. Однако суровые климатические условия Арктической зоны вынуждают обеспечивать высокие прочностные и эксплуатационные характеристики несущих конструкций зданий, сооружений при их относительно малом весе.

Задачей изобретения является создание способа возведения балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками.

Технический результат заключается в снижении расхода материала на изготовление балочного элемента, его массы и стоимости, повышении прочностных и эксплуатационных характеристик, а именно: уменьшение кручения в тонкостенных стержнях, увеличение несущей способности, геометрической неизменяемости и устойчивости.

Конструкция изобретения приведена на фиг. 1, 2, где

1 - стержневой элемент;

2 - пластинчатый элемент;

3 - отверстия.

Способ создания балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками заключается в следующем.

Вариант 1: проектом установлено, что необходим монтаж металлической балки определенного сечения, ширина опирания полки которой равняется «а». Согласно новому техническому решению, на ширине опирания «а» устраиваются, например, два стержня с размерами полки, соответственно «а/2» (если три стержня, то «а/3» и так далее) при этом, для совместной работы, стержни соединяются между собой пластинчатыми элементами. Для еще большего увеличения несущей способности, жесткости и устойчивости общей конструкции балочного элемента стержневые элементы соединяются пластинчатыми элементами и в плоскости одного стержня. Таким образом, в работу вступают элементы добавленных стержней и пластинчатые элементы, которые значительно повысят прочностные и эксплуатационные характеристики балочного элемента, а именно: значительно уменьшат кручение в тонкостенных стержнях, увеличат несущую способность, придадут балочному элементу геометрическую неизменяемость и устойчивость.

Вариант 2: Расчетом установлено, что необходим монтаж балки определенного сечения, ширина опирания полки которой равняется «а». Согласного новому техническому решению, на ширине опирания «а» располагаются стержни совместно с пластинчатыми элементами.

Таким образом, вариант 1 позволяет пренебречь толщиной пластины, располагающейся в плоскости стержней, при проектировании балочного элемента конструкции. Аналогично и с высотой стенки профиля, то есть ее высота может быть подобрана с учетом толщины пластинчатых элементов и без их учета.

Снижение веса достигается тем, что в стержнях и в пластинчатых элементах выполняется перфорация или создаются отверстия различной геометрической формы, см. фиг. 2.

Напряженно-деформируемое состояние балочного элемента в значительной степени зависит от вида и места приложения нагрузки, вида сечения профилей, входящих в ее конструкцию, расстояния между ними, их ориентации относительно друг друга и способа крепления стержневых и пластинчатых элементов. Поэтому, в заявленном техническом решении стержни могут быть различного профиля. Ориентация профилей относительно друг друга также может быть различна. Пластинчатые элементы в рамках одного балочного элемента соединяют рядом расположенные стержни в горизонтальном и вертикальном направлениях. При креплении пластинчатого элемента в плоскости одного стержня пластинчатые элементы могут выступать в качестве дополнительной стенки. Стержни могут располагаться относительно друг друга вплотную или через расстояние. Соединение стержней с пластинчатыми элементами может быть реализовано, например, сварным, заклепочным или винтовым способами. В пластинчатых элементах могут быть выполнены отверстия, а также пластинчатые элементы могут быть сплошными или прерывистыми вдоль длины стержня, то есть к стержням крепится не одна, а много пластин. Толщины пластинчатых элементов могут быть различны и определяются расчетом в зависимости от требований к несущей способности, жесткости, устойчивости балки и др. Данные отличительные признаки влияют на механические характеристики изобретения и позволяют достичь заявленный технический результат.

Выполнение отверстия вдоль всего пластинчатого или стержневого элемента в некоторых случаях может привести к значительному снижению прочностных и эксплуатационных характеристик заявленного технического решения, поэтому целесообразно выполнение нескольких отверстий, например, вдоль длины стержня.

Общая композиция балочного элемента, состоящая из перечисленных отличительных признаков, имеет синергетический эффект - взаимное усиление действия, направленное на достижение технического результата, то есть комбинация отличительных признаков в отдельности и совместно с известным техническим решением дает гораздо больший эффект, чем сумма этих признаков по отдельности. Данный эффект обусловлен спецификой работы конструкции балочного элемента и его отдельных элементов, входящих в предложенную конструкцию балки. Так, например, когда ресурс несущей способности отдельного стержневого элемента или пластинчатого элемента балки еще не исчерпан, общая конструкция или ее отдельные элементы теряют устойчивость. Вертикальные и горизонтальные пластинчатые элементы совместно обеспечивают геометрическую неизменяемость стержневого элемента, значительно уменьшают кручение в тонкостенных стержнях, что позволяет использовать максимальный ресурс несущей способности стержня. Таким образом совместная работа пластинчатых и стержневых элементов в предложенном изобретении позволяет достичь высокие механические характеристики, чем их использование по отдельности.

Способ создания балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками может использоваться в промышленном и гражданском строительстве, при возведении конструкций на суще и ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации.

Способ создания балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками, отличающийся тем, что на ширине опирания балочного элемента устанавливаются два стержневых элемента с размером полок в два раза меньшим ширины опирания балочного элемента или три стержневых элемента с размерами полок в три раза меньшими ширины опирания балочного элемента и так далее, или на ширине опирания балочного элемента устанавливаются два стержневых элемента с шириной полок, равной половине ширины опирания балочного элемента, уменьшенной на толщину пластинчатых элементов, или на ширине опирания балочного элемента устанавливаются три стержневых элемента с шириной полок, равной одной третьей ширины опирания балочного элемента, уменьшенной на толщину пластинчатых элементов, при этом высота стенки профиля может быть уменьшена на толщину пластинчатых элементов, а стержневые элементы могут быть произвольного профиля, иметь различную ориентацию относительно друг друга, располагаться вплотную или через расстояние и соединяться между собой и в плоскости одного стержня пластинчатыми элементами, при этом стержневые и пластинчатые элементы соединены друг с другом сварным, заклепочным или винтовым способами и имеют перфорацию, или одно, или несколько отверстий произвольной формы, а также пластинчатые элементы могут быть сплошными или прерывистыми вдоль длины балочного элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, в частности к стеновым панелям для возведения зданий различного назначения. Стеновая панель с установленным оконным блоком содержит основание с плитой с наружной гранью и внутренней гранью, которые выполнены большего размера по сравнению с другими гранями плиты, двумя первыми вертикальными рёбрами, двумя вторыми вертикальными рёбрами, двумя большими горизонтальными рёбрами, двумя малыми горизонтальными рёбрами, оконным проёмом, а также оконный блок, внутренний изоляционный слой, наружный изоляционный слой, первые теплоизоляционные слои, второй теплоизоляционный слой, третьи теплоизоляционные слои, четвёртые теплоизоляционные слои, пятые теплоизоляционные слои, защитный слой, П-образные элементы с перекладиной, два первых крепёжных элемента, вторые крепёжные элементы, внутренний откос, наружный откос.

Изобретение относится к области строительства, а именно к стеновым панельным элементам и способам их изготовления, и может быть использовано при строительстве и реконструкции жилых и общественных зданий.

Изобретение относится к каркасным блокам для модульного строительства несущих каркасов зданий и системе таких блоков. Технический результат: упрощение конструкции с целью ускорения монтажа блоков.

Изобретение относится к области строительства, а именно к балочному элементу металлических конструкций. Технический результат изобретения заключается в повышении прочных характеристик балочного элемента.

Изобретение относится к области наземного строительства, в частности к ограждающим конструкциям зданий и сооружений, а именно к стеновым панелям, панелям покрытий, перекрытий, и может использоваться при возведении многоэтажных зданий с несущим железобетонным, металлическим и деревянным каркасом для массовой и индивидуальной застройки, при реконструкции зданий, надстройках.

Изобретение относится к устройству крепления панели, обеспечивающему закрепление панели на опоре с двумя крепежными выемками с противоположных сторон, которые при установке панели находятся напротив устройства крепления панели, содержащего два первичных выступа, которые приспособлены охватывать две боковые противоположные стороны опоры; при этом каждый первичный выступ содержит поперечно направленный внутрь вторичный выступ, приспособленный вмещаться в одну из соответствующих выемок опоры или размещаться позади нее, причем один или несколько таких элементов, как панель, первичные выступы или вторичные выступы, являются гибкими или упругими, благодаря чему вторичные выступы под действием изгибающего усилия могут упруго отводиться или оттягиваться от противоположных боковых сторон опоры и при прекращении действия изгибающего усилия способны сцепляться с соответствующей выемкой.

Изобретение относится к области строительства и может найти свое применение при возведении одно- и многоэтажных зданий жилого и промышленного назначения. .

Изобретение относится к слоистой панели для выполнения стены здания. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к несущим деревогипсобетонным панелям. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству из металлоконструкций. Способ создания балочного элемента металлических конструкций с высокими прочностными характеристиками. На ширине опирания балочного элемента устанавливают два стержневых элемента с размером полок в два раза меньшим ширины опирания балочного элемента или три стержневых элемента с размерами полок в три раза меньшими ширины опирания балочного элемента и так далее, или на ширине опирания балочного элемента устанавливают два стержневых элемента с шириной полок, равной половине ширины опирания балочного элемента, уменьшенной на толщину пластинчатых элементов, или на ширине опирания балочного элемента устанавливают три стержневых элемента с шириной полок, равной одной третьей ширины опирания балочного элемента, уменьшенной на толщину пластинчатых элементов. Высота стенки профиля может быть уменьшена на толщину пластинчатых элементов, а стержневые элементы могут быть произвольного профиля, иметь различную ориентацию относительно друг друга, располагаться вплотную или через расстояние и соединяться между собой и в плоскости одного стержня пластинчатыми элементами. Стержневые и пластинчатые элементы соединены друг с другом сварным, заклепочным или винтовым способами и имеют перфорацию, или одно, или несколько отверстий произвольной формы, а также пластинчатые элементы могут быть сплошными или прерывистыми вдоль длины балочного элемента. Технический результат состоит в снижении расхода материала на изготовление балочного элемента, его массы и стоимости, повышении прочностных и эксплуатационных характеристик, а именно: уменьшение кручения в тонкостенных стержнях, увеличение несущей способности, геометрической неизменяемости и устойчивости. 2 ил.

Наверх