Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
БАЛКА СЕЛИВАНОВА Н.П.
БАЛКА СЕЛИВАНОВА Н.П.

БАЛКА СЕЛИВАНОВА Н.П.

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Область исползования: в комбинированных балках из деревянных и металлических или других конструкционных материаллов. Сущность изобретения: балка включает сжатый и растянутый пояса, скрепленные на относе один от другого соединительными элементами. Соединительные элементы выполнены из дискретных или объединенныхпо длине балки оболочек и/или складок, ориентированных под углом к продольной оси балки и прикрепленных по крайней мере к сжатому поясу по контактному контуру оболочек или складок, причем расстояние между крайними их точками в уровне контакта со сжатым поясом в проекции на поперечную плоскость выполнено по крайней мере не меньшим, чем между соответствующими точками в уровне контакта оболочек или складок с растянутым поясом в проекции на ту же плоскость. Предусмотрены варианты выполнения балки. 19 з.п. ф-лы, 37 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029041
Класс(ы) патента: E04C3/18, E04C3/292
Номер заявки: 5037714/33
Дата подачи заявки: 24.04.1992
Дата публикации: 20.02.1995
Заявитель(и): Селиванов Николай Павлович
Автор(ы): Селиванов Николай Павлович
Патентообладатель(и): Селиванов Николай Павлович
Описание изобретения: Изобретение относится к строительству, а именно к комбинированным балкам из деревянных и металлических или других конструкционных материалов.
Известна металлодеревянная балка, содержащая сжатый деревянный пояс и элементы усиления в виде металлического растянутого пояса и стержней-распорок, обеспечивающих взаимное расположение сжатого и растянутого поясов на расстоянии один от другого [1].
Недостаток известной балки заключается в нерациональном конструктивном сопряжении материалов с резко отличающимися прочностными характеристиками, что ограничивает развитие сжатого пояса в ширину по соображениям работы на местный изгиб или приводит к перерасходу материалов.
Наиболее близкой к изобретению являетcя металлодеревянная балка, включающая деревянный сжатый и растянутый пояса и соединительные элементы [2].
Недостатком такой балки является повышенная материалоемкость всех основных ее частей при недостаточно высоких эксплуатационных качествах, в частности невозможность или повышенные конструктивные трудности и экономические издержки, связанные с развитием ширины сжатого пояса, до превращения конструкции в балку-плиту. Это обусловлено значительной разницей в удельной прочности дерева и металла, не нашедшей адекватного и рационального отображения в форме соединительных и перераспределяющих нагрузки и усилия элементах.
Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств при снижении материалоемкости поясов и веса балки.
На фиг. 1 изображена балка, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант балки с неполностью замкнутыми складчатыми соединительными элементами, вид сбоку; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - вариант балки с соединительными элементами в виде спаренных веерообразных складок, вид сбоку; на фиг. 8 - разрез Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг. 7; на фиг. 10 - вариант балки с соединительным элементом между сжатым и растянутым поясами в виде моно- или секционированной складчатыми и плоскими или квазиплоскими вставками примыкания к сжатому и растянутому поясам; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 12 - разрез З-З на фиг. 10; на фиг. 13-15 - варианты поперечных сечений балки; на фиг. 16 - вариант выполнения балки, вид сбоку; на фиг. 17 - разрез И-И на фиг. 16; на фиг. 18 - разрез К-К на фиг. 16; на фиг. 19 - вариант выполнения балки; на фиг. 20 - разрез Л-Л на фиг. 19; на фиг. 21 - вариант выполнения балки, поперечное сечение; на фиг. 22 - сечение М-М на фиг. 21; на фиг. 23 - фрагмент варианта балки, вид сбоку; на фиг. 24 - сечение Н-Н на фиг. 23; на фиг. 25-27 - в аксонометрии фрагменты вариантов балки с соединительными элементами в виде складок; на фиг. 28-37 - в аксонометрии фрагменты вариантов балки с соединительными элементами в виде оболочек.
Балка включает сжатый пояс 1 и растянутый пояс 2, скрепленные на относе один от другого соединительными элементами 3. Сжатый пояс 1 выполнен деревянным, в том числе цельным или клеенодеревянным, или композиционным с включением деревянных или деревосодержащих элементов. В различных конструктивных решениях балка может быть снабжена дополнительными опорными элементами 4, если опирание балки предусмотрено исключительно или преимущественно на нижний растянутый пояс 2. Однако наличие или отсутствие опорный элементов 4 определяется конкретной частной схемой опирания балки.
Сжатый пояс 1 выполнен более развитым из менее прочного или по крайней мере с менее развитым по площади поперечным сечением, чем растянутый пояс 2, и из менее прочного материала, чем соединительные элементы.
Соединительные элементы 3 выполнены из пространственно развитых дискретных оболочек 5, преимущественно сужающихся к растянутому поясу 2, по крайней мере в проекции на плоскость поперечного сечения балки. Оболочки выполнены различной конфигурации, но общим для них является их замкнутость в пределах высоты соединительного элемента. Однако изобретением предусмотрено выполнение соединительных элементов 3, частично замкнутых по высоте, например, в виде спаренных оболочек 5, объединенных в пределах всего контура опирания на сжатый пояс 1 и в приопорной зоне у сжатого пояса. В остальном высотном интервале между поясами 1 и 2 оболочки 5 разомкнуты и состоят из двух раскосных частей, наклоненных под углом друг к другу. На растянутом поясе 2 каждая двухраскосная оболочка может быть прикреплена автономно или соединена опорной частью 6 со смежной опорной частью с опорной частью следующей за ней оболочки 5 соединительного элемента 3 (фиг. 4).
Изобретением предусмотрено вариантное выполнение всей системы соединительных элементов 3 по типу оболочек 5 в виде единого конструктива, например выштампованными из единого исходного листа.
Соединительные элементы 3 в соответствии с изобретением могут быть выполнены в виде веерообразных складок 7, ориентированных поперек пролета балки или расположенных под углами к условной продольной плоскости, проходящей через линии центров ее поясов 1 и 2, например, под встречно направленными углами. Конструктивно соединительные элементы 3 в виде складок 7 могут быть одинарными или попарно объединены в уровне растянутого пояса 2 посредством переходной опорной площадки 8 (фиг. 7, 8), или в уровне опорной площадки 9 у сжатого пояса 1.
Логическим развитием последнего является разработанное в изобретении конструктивное исполнение всей системы соединительных элементов 3 по длине балки или ее секций в виде единого конструктива 7, как показано на фиг. 11.
Общим для всех перечисленных конструктивных разновидностей соединительных элементов 3 в виде оболочек и складок является то, что расстояние между крайними точками каждого из них в уровне контакта со сжатым поясом 1, измеренное в проекции на плоскость, поперечную продольной оси балки, имеет величину, большую, чем между аналогичными крайними точками в уровне контакта этих оболочек или складок с растянутым поясом 2 в проекции на ту же плоскость. И лишь в частных случаях, возможных наряду с сужением к поясу 2 оболочек тонкостенные, имеющие в сечении ширину, как правило, не менее половины ширины сжатого пояса или превышающее ее, могут быть выполнены с нулевым схождением ширины к растянутому поясу 2.
В другом направлении, т.е. вдоль растянутого пояса в приопорной с ним зоне и в уровне контакта с ним, соединительные элементы 3 могут быть в любом соотношении с длиной контакта со сжатым поясом в направлении пролета балки. Так, в некоторых вариантах продольный размер контактного контура соединительных элементов у сжатого пояса 1 больше, чем у растянутого 2. В других вариантах, а точнее, в частных случаях этих вариантов, продольные размеры контактных контуров у обоих поясов 1 и 2 могут быть равны. Предусмотрены варианты конструктивного исполнения соединительных элементов 3, продольные размеры контактного контура с растянутым поясом 2 могут быть большими или, в том числе, большими, чем у сжатого пояса 1.
По форме соединительные элементы из тонкостенных развитых оболочек и/или складок могут быть, кроме перечисленных, выполненными в виде одного элемента с оболочкой и в этом частном случае, например, складки соединительных элементов могут быть ориентированы вершинами и вдоль пролета балки, будучи конструктивно решенными веерообразно сужающимися к растянутому поясу 2.
Для более полного и рационального использования конструкционных и прочностных свойств материала соединительных элементов последние в любом вариантном исполнении могут быть, например, усиленными в сужающейся к растянутому поясу 2 части их высоты. Это обеспечивается либо ступенчатым наращиванием толщины материала соединительных элементов 3 в указанном направлении, например дублированием, и/или кратным наращиванием числа слоев материала, либо применением для соединительных элементов исходных листов переменной толщины.
Изобретением предусмотрены модификации конструктивного использования сжатого пояса 1 от сплошного деревянного в виде развитого в ширину бруса или толстой доски положенной плашмя, до комбинированных, включающих сочетание деревянного сердечника 10 с охватывающей его и плотно соединенной с ним оболочкой 11. Либо сжатый пояс может содержать деревянную или композиционную с деревянным наполнением плиту 12, одну или более усиленную плоским или ступенчатым высокопрочным листовым элементом 13, одним или более одного.
Взаимное расположение элементов 12 и 13 может быть также различным в соотношении с решаемой задачей. Так, расположение плиты над элементом усиления 13 целесообразнее в междуэтажных перекрытиях или, когда конструктивно необходимо соединение, например, включающее приклеивание деревянных или пластмассовых элементов ограждения. А расположение элементов усиления 13 над деревянными или деревосодержащими плитами 12 представляет готовое решение участка покрытия с кровлей, не требующих дополнительной защиты от внешних воздействий (влаги, солнечной радиации и т.п.).
В объеме изобретения разработана модификация пролетной конструкции, включающая развитый до размеров плиты 14 сжатый пояс 1, подкрепленный и связанный через многорядную систему соединительных элементов 3 с системой 15 растянутых поясов 2, которая при необходимости может быть дополнительно раскреплена поперечными поясными элементами 16 с образованием решетчато-перекрестного нижнего пояса конструкции, которую в этой модификации можно трактовать как балку-плиту. Опирание такой балки-плиты может быть как на две, так и на большее число сторон.
Конструкция работает следующим образом.
Распределенная нагрузка от опертых на сжатый пояс 1 балки ограждающих элементов и эксплуатационных воздействий рассредоточено, благодаря развитому контуру опирания передается на соединительные элементы 3 и через них - на растянутый пояс 2. Вследствие предложенного решения соединительных элементов и их сочетания с поясами балки все ее элементы вовлечены в работу по наиболее рациональной схеме, чем достигается экономия материалов и веса балки. Технологическая возможность получения ее элементов и частей штамповкой из листовых элементов и эффективного обеспечения совместной работы с деревянными элементами обеспечивает в совокупности достижение положительного эффекта, соответствующего цели изобретения.
Формула изобретения: БАЛКА СЕЛИВАНОВА Н П .
1. Балка, включающая сжатый и растянутый пояса, скрепленные на относе один от другого соединительными элементами, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены из дискретных или объединенных по длине балки оболочек и/или складок, ориентированных под углом к продольной оси балки и прикрепленных по крайней мере к сжатому поясу по контактному контуру оболочек или складок, причем расстояние между крайними их точками в уровне контакта со сжатым поясом в проекции на поперечную плоскость выполнено по крайней мере не меньшим, чем между соответствующими точками в уровне контакта оболочек или складок с растянутым поясом в проекции на ту же плоскость.
2. Балка по п.1, отличающаяся тем, что оболочки выполнены замкнутыми .
3. Балка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что оболочки выполнены в виде раструбов с криволинейной образующей или составными из секций, имеющих различные углы наклона образующих, последовательно изменяющиеся к сжатому и растянутому поясам, причем контур большего основания каждой из двух смежных по высоте секций оболочки соединительного элемента равен и совмещен с контуром основания примыкающей к нему более широкой секции.
4. Балка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что по крайней мере замкнутая оболочка секции по крайней мере примыкающей к сжатому поясу, выполнена с эллиптическим, овальным или комбинированным контактным контуром переменной кривизны с большей осью, ориентированной под углом к продольной плоскости, соединяющей линии центров поясов балки.
5. Балка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде пар сужающихся к растянутому поясу замкнутых оболочек, объединенных вершинами или меньшими основаниями на растянутом поясе, попарно разнесенных под встречными углами по высоте балки и обращенных большими основаниями к сжатому поясу.
6. Балка по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде призм или пирамид-многогранников, цельных или составных по высоте, обращенных большим основанием к сжатому поясу.
7. Балка по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде полых, ортогональных или косых тетраэдров с плоскими и/или криволинейными гранями, например, усеченных с образованием не менее чем одного замкнутого контактного контура соединения с поясом балки, причем большая ось контактного контура тетраэдра у сжатого пояса ориентирована под углом к плоскости, соединяющей линии центров поясов, а большая ось контактного контура тетраэдра у растянутого пояса ориентирована вдоль продольной оси пояса.
8. Балка по п.1, отличающаяся тем, что оболочки выполнены замкнутыми по высоте или по крайней мере в зоне примыкания к одному из поясов цилиндрическими, или цилиндроконическими, или складчатыми, расположенными образующими перпендикулярно или под углами к одному из поясов, спаренными или встречно направленными.
9. Балка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что замкнутые оболочки выполнены переменной кривизны, большая ось контактного контура соединения с растянутым поясом ориентирована вдоль или совпадает с его продольной осью, а соответствующая ось контактного контура соединения со сжатым поясом перпендикулярна или расположена под углом к плоскости, соединяющей линии центров поясов.
10. Балка по п.1, отличающаяся тем, что оболочки выполнены деформированными, каждая из которых выполнена цилиндрической или усеченно-конической, имеет эллиптические, или овальные, или криволинейные плоскопараллельные участки, контактные с поясами или примыкающие к ним, причем большая ось контактного контура у растянутого пояса ориентирована вдоль линии его центров, а у сжатого пояса - под углом к его линии центров, образуя с ней перекрещивающуюся пару.
11. Балка по п.1, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из элементов в виде перекрестных, встречно направленных, врезанных один в другой усеченных равно- или неравноосных элементов, например, конусных, один торец одного из которых размещен с образованием контактного контура соединения со сжатым поясом, большая ось которого направлена под углом к линии, соединяющей его центры, или к ее проекции на контактную поверхность пояса, а большая ось контактного контура соединения с растянутым поясом параллельна ему или совпадает с линией его центров.
12. Балка по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере часть складок выполнена в виде перпендикулярных или наклонных к поясам одинарных или спаренных поперечных и/или расположенных под встречными углами к плоскости, проходящей через линии центров поясов, веерообразных элементов.
13. Балка по пп. 1 и 12, отличающаяся тем, что проекции линии центров контуров складок на контактную плоскость сжатого пояса или по крайней мере части складок имеют криволинейную форму, а складки выполнены криволинейными.
14. Балка по п.1, отличающаяся тем, что сжатый и растянутый пояса выполнены составными в виде сердечника и оболочки.
15. Балка по пп.1 и 14, отличающаяся тем, что оболочка пояса или поясов выполнена составной, из соединенных между собой по длине разрезных частей и/или из соединенных между собой секций.
16. Балка по пп. 1 и 15, отличающаяся тем, что сжатый пояс выполнен в виде гофрированного листа, а сердечник - в виде плиты.
17. Балка по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы расположены по крайней мере в два ряда вразбежку с отклонением поочередно в каждом ряду вправо и влево.
18. Балка по пп.1, 6, 8, 11 - 15 и 17, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены переменной толщины, увеличивающейся в направлении сужения по высоте.
19. Балка по пп.1 - 18, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены равнопрочными по их высоте.
20. Балка по пп.1 - 12, 15, 16, 18 и 19, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены по крайней мере в уровне контакта со сжатым поясом, шириной не менее половины его ширины.