RU171490U1 - Wooden beam - Google Patents

Abstract

Деревянная балка относится к строительным конструкциям, а именно к изгибаемым деревянным конструкциям типа балок преимущественно из клееной древесины, и может быть использована в покрытиях и перекрытиях зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения. Деревянная балка состоит из двух симметричных по ширине балки пакетов клееных досок, объединенных между собой по длине стяжными шпильками и деревянными планками. Пакеты клееных досок включают армирующие элементы в виде продольных пластин и поперечных пластин из композитного материала, например стеклопластика, винипласта, текстолита. Армирующие элементы приклеены к внутренним поверхностям пакетов клееных досок, при этом продольные пластины имеют переменную толщину по высоте сечения и пролету деревянной балки, а поперечные пластины имеют переменную толщину по пролету деревянной балки. Деревянные планки закреплены к пакетам клееных досок при помощи нагелей, например самонарезающихся винтов, гвоздей, глухарей. Снижается трудоемкость, повышается несущая способность и долговечность деревянной балки. 8 ил.A wooden beam refers to building structures, namely to bendable wooden structures such as beams mainly from glued wood, and can be used in coatings and ceilings of buildings and structures of industrial and civil purposes. A wooden beam consists of two packages of glued boards symmetrical in width of the beam, joined together by length of tie rods and wooden planks. The packages of glued boards include reinforcing elements in the form of longitudinal plates and transverse plates of composite material, for example fiberglass, vinyl plastic, textolite. The reinforcing elements are glued to the inner surfaces of the packages of glued boards, while the longitudinal plates have a variable thickness along the section height and the span of the wooden beam, and the transverse plates have a variable thickness along the span of the wooden beam. Wooden planks are fixed to packages of glued boards using pins, such as self-tapping screws, nails, capercaillie. The complexity is reduced, the bearing capacity and durability of the wooden beam are increased. 8 ill.

Description

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно к изгибаемым деревянным конструкциям типа балок преимущественно из клееной древесины, и может быть использована в покрытиях и перекрытиях зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.The utility model relates to building structures, namely to bendable wooden structures such as beams mainly from glued wood, and can be used in coatings and ceilings of buildings and structures of industrial and civil purposes.

Известна деревянная балка, состоящая из пакета клееных досок и вклеенной в него арматуры, при этом в нижней растянутой зоне клееного пакета установлена горизонтальная арматура с отгибами на приопорных зонах, а в верхней сжатой зоне установлена горизонтальная арматура с обрывами на приопорных зонах в сечениях, проходящих через точки перегиба арматуры растянутой зоны (RU 117474, Е04С 3/14, 27.06.2012). Арматурные стержни установлены в вертикальной плоскости симметрии балки, а пакет клееных досок составлен из парных заготовок, в каждой из которых со стороны плоскости сплачивания фрезеруются пазы для вклейки арматуры.A wooden beam is known, consisting of a package of glued boards and reinforcement glued into it, while in the lower stretched zone of the glued package, horizontal reinforcement with bends at support zones is installed, and horizontal reinforcement with breaks at the support zones in sections passing through inflection points of the reinforcement of the stretched zone (RU 117474, Е04С 3/14, June 27, 2012). Reinforcing bars are installed in the vertical plane of symmetry of the beam, and the package of glued boards is made up of paired blanks, in each of which grooves for gluing reinforcement are milled from the side of the joining plane.

Недостатком известного технического решения является повышенная трудоемкость изготовления, обусловленная выполнением пазов в составных частях балки и обеспечением точного совпадения конфигурации стальных арматурных стержней, имеющих отгибы, с положением пазов, предназначенных для их вклейки, а также невысокая долговечность, связанная коррозионным износом арматурных стержней. Кроме того, недостатком является низкая несущая способность деревянной балки, обусловленная армированием каждого из опорных участков балки только одиночным отгибом.A disadvantage of the known technical solution is the increased complexity of manufacturing, due to the grooves in the components of the beam and the exact matching of the configuration of steel reinforcing bars having bends with the position of the grooves intended for gluing, as well as the low durability associated with corrosion wear of the reinforcing bars. In addition, the disadvantage is the low bearing capacity of the wooden beam, due to the reinforcement of each of the supporting sections of the beam with only a single limb.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является деревянная балка, включающая пакет клееных досок, в нижнюю и верхнюю зоны которого вклеены армирующие элементы, состоящие из продольных горизонтальных стержней и наклонных стержней, при этом группы наклонных стержней размещаются на приопорных участках балки (Щуко В.Ю., Рощина С.И. Клееные армированные деревянные конструкции: Учебное пособие. - Владимир: Владимирский государственный университет, 2007, стр. 24, рис. 17,6).The closest technical solution to the claimed utility model is a wooden beam, including a package of glued boards, in the lower and upper zones of which reinforcing elements are glued, consisting of longitudinal horizontal rods and inclined rods, while groups of inclined rods are placed on the supporting sections of the beam (Schuko V. Yu., Roshchina S.I. Glued reinforced wooden structures: Textbook. — Vladimir: Vladimir State University, 2007, p. 24, Fig. 17.6).

Недостатком известного технического решения является высокая трудоемкость изготовления, обусловленная выполнением системы пазов и шпуров сложной конфигурации в клееном пакете под армирующие элементы, а также невысокая долговечность, связанная коррозионным износом арматурных стержней. Кроме того, недостатком является низкая несущая способность деревянной балки, обусловленная ограниченной шириной пакета клееных досок и недостаточной анкеровкой наклонных стержней в средней по высоте части деревянной балки, где касательные напряжения достигают максимума.A disadvantage of the known technical solution is the high complexity of manufacturing, due to the implementation of a system of grooves and holes of complex configuration in an glued bag for reinforcing elements, as well as low durability associated with corrosion wear of reinforcing bars. In addition, the disadvantage is the low bearing capacity of the wooden beam, due to the limited width of the package of glued boards and insufficient anchoring of the inclined rods in the middle height part of the wooden beam, where the tangential stresses reach a maximum.

Задача полезной модели - снижение трудоемкости изготовления, повышение несущей способности и долговечности деревянной балки.The objective of the utility model is to reduce the complexity of manufacturing, increase the bearing capacity and durability of a wooden beam.

Технический результат достигается тем, что деревянная балка, включающая пакет клееных досок с армирующими элементами, содержит второй пакет клееных досок с армирующими элементами, объединенный с первым пакетом по длине стяжными шпильками и деревянными планками, а в качестве армирующих элементов использованы продольные пластины и поперечные пластины из композитного материала, приклеенные к внутренним поверхностям пакетов клееных досок, при этом продольные пластины имеют переменную толщину по высоте сечения и пролету балки в соответствии с распределением нормальных напряжений, а поперечные пластины имеют переменную толщину по пролету балки в соответствии с распределением поперечных сил.The technical result is achieved in that the wooden beam, including a package of glued boards with reinforcing elements, contains a second package of glued boards with reinforcing elements, combined with the first package along the length of the tie rods and wooden planks, and longitudinal plates and transverse plates of composite material glued to the inner surfaces of the packages of glued boards, while the longitudinal plates have a variable thickness along the height of the section and the span of the beam in accordance dance with the distribution of the normal stresses, and the transverse plates have a variable thickness along the span of the beam in accordance with the distribution of transverse forces.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

- фиг. 1 - деревянная балка;- FIG. 1 - wooden beam;

- фиг. 2 - сечение А-А;- FIG. 2 - section aa;

- фиг. 3 - сечение Б-Б;- FIG. 3 - section BB;

- фиг. 4 - сечение В-В;- FIG. 4 - section bb;

- фиг. 5 - сечение Г-Г;- FIG. 5 - section GG;

- фиг. 6 - эпюра нормальных напряжений в поперечном сечении балки;- FIG. 6 is a diagram of normal stresses in the cross section of a beam;

- фиг. 7 - эпюра изгибающих моментов и нормальных напряжений по пролету балки;- FIG. 7 is a diagram of bending moments and normal stresses along the span of a beam;

- фиг. 8 - эпюра поперечных сил по пролету балки.- FIG. 8 is a diagram of the transverse forces along the span of a beam.

Деревянная балка состоит из двух симметричных по ширине балки пакетов клееных досок 1, объединенных между собой по длине стяжными шпильками 2 и деревянными планками 3 (фиг. 1). Пакеты клееных досок 1 снабжены армирующими элементами 4 в виде продольных пластин 5 и поперечных пластин 6 из композитного материала, например стеклопластика, винипласта, текстолита. Армирующие элементы 4 приклеены к внутренним поверхностям пакета клееных досок 1 (фиг. 2, 3, 4, 5), при этом продольные пластины 5 имеют переменную толщину по высоте сечения и пролету деревянной балки, а поперечные пластины 6 имеют переменную толщину по пролету деревянной балки. Изменение толщины армирующих элементов может быть обеспечено послойным наклеиванием ряда продольных пластин 5 и поперечных пластин 6 друг на друга. Деревянные планки 3 закреплены к половинам 1 при помощи нагелей 7, например самонарезающихся винтов, гвоздей, глухарей и обеспечивают совместную работу пакетов клееных досок 1 деревянной балки.A wooden beam consists of two packages of glued boards 1 symmetrical in width of the beam, joined together by the length of the tie rods 2 and wooden planks 3 (Fig. 1). The packages of glued boards 1 are provided with reinforcing elements 4 in the form of longitudinal plates 5 and transverse plates 6 of composite material, for example fiberglass, vinyl plastic, textolite. The reinforcing elements 4 are glued to the inner surfaces of the package of glued boards 1 (Fig. 2, 3, 4, 5), while the longitudinal plates 5 have a variable thickness along the section height and the span of the wooden beam, and the transverse plates 6 have a variable thickness along the span of the wooden beam . A change in the thickness of the reinforcing elements can be achieved by layer-by-layer gluing of a number of longitudinal plates 5 and transverse plates 6 onto each other. Wooden planks 3 are fixed to halves 1 by means of pins 7, for example, self-tapping screws, nails, cap screws and ensure the joint work of packages of glued boards 1 of a wooden beam.

Деревянная балка, составленная из двух пакетов клееных досок 1, обладает более высокой прочностью и устойчивостью, что приводит к повышению несущей способности деревянной балки.A wooden beam, composed of two packages of glued boards 1, has a higher strength and stability, which leads to an increase in the bearing capacity of a wooden beam.

Армирующие элементы 4 приклеены к поверхностям пакетов клееных досок 1, что позволяет избежать трудоемких операций по выборке пазов или шпуров в древесине, и приводит к уменьшению трудоемкости изготовления деревянной балки.The reinforcing elements 4 are glued to the surfaces of the packages of glued boards 1, which avoids the laborious operations of selecting grooves or holes in the wood, and reduces the complexity of manufacturing a wooden beam.

Армирующие элементы 4 выполнены из композитного материала, что позволяет избежать коррозионного износа материала и, как следствие, повышает долговечность деревянной балки в целом.The reinforcing elements 4 are made of composite material, which avoids the corrosive wear of the material and, as a result, increases the durability of the wooden beam as a whole.

Армирующие элементы 4 находятся внутри поперечного сечения деревянной балки, составленной из двух пакетов клееных досок 1, и закрыты деревянными планками 3, что защищает армирующие элементы 4 от высоких температур и солнечной радиации и, как следствие, повышает долговечность деревянной балки в целом.Reinforcing elements 4 are located inside the cross section of a wooden beam made up of two packages of glued boards 1 and are closed with wooden planks 3, which protects the reinforcing elements 4 from high temperatures and solar radiation and, as a result, increases the durability of the wooden beam as a whole.

Армирующие элементы 4 приклеены к древесине пакетов клееных досок 1 и работают совместно с ними. При этом продольные пластины 5 имеют переменную толщину по высоте сечения и пролету деревянной балки в соответствии с распределением нормальных напряжений в балке от действия расчетной нагрузки (фиг. 6, 7), а поперечные пластины 6 имеют переменную толщину по пролету деревянной балки в соответствии с распределением поперечных сил в балке от действия расчетной нагрузки (фиг. 8), что приводит к повышению несущей способности деревянной балки.The reinforcing elements 4 are glued to the wood of the packages of glued boards 1 and work together with them. In this case, the longitudinal plates 5 have a variable thickness along the section height and the span of the wooden beam in accordance with the distribution of normal stresses in the beam from the calculated load (Fig. 6, 7), and the transverse plates 6 have a variable thickness along the span of the wooden beam in accordance with the distribution lateral forces in the beam from the action of the calculated load (Fig. 8), which leads to an increase in the bearing capacity of the wooden beam.

Деревянные планки 3, расположенные по верхним плоскостям пакетов клееных досок 1, могут быть выполнены из твердых пород древесины и являться опорными площадками для распределения больших сосредоточенных сил, приложенных к балке, что приводит к повышению несущей способности деревянной балки на действие местных напряжений.Wooden planks 3, located on the upper planes of the packages of glued boards 1, can be made of solid wood and serve as reference sites for the distribution of large concentrated forces applied to the beam, which leads to an increase in the bearing capacity of the wooden beam on the action of local stresses.

Размеры поперечного сечения пакетов клееных досок 1, материал и толщина армирующих элементов 4, материал и толщина деревянных планок 3, диаметр и шаг стяжных шпилек 2 и нагелей 7 определяются расчетом.The dimensions of the cross section of the packages of glued boards 1, the material and thickness of the reinforcing elements 4, the material and thickness of the wooden planks 3, the diameter and pitch of the tie rods 2 and pins 7 are determined by calculation.

Работы по изготовлению деревянной балки ведутся в следующем порядке:Work on the manufacture of a wooden beam is carried out in the following order:

- элементы пакетов клееных досок 1 склеиваются и стягиваются струбцинами до набора клеем проектной прочности;- the elements of the packages of glued boards 1 are glued and pulled together with clamps until the adhesive reaches the design strength;

- со стороны боковых граней пакетов клееных досок 1 приклеиваются продольные пластины 5 и поперечные пластины 6, стыки которых выполняются при помощи холодной или ультразвуковой сварки;- from the side of the side faces of the packages of glued boards 1 are glued longitudinal plates 5 and transverse plates 6, the joints of which are performed using cold or ultrasonic welding;

- в пакетах клееных досок 1 на уровне середины высоты сечения с регулярным шагом выполняются отверстия, соответствующие диаметру стяжных шпилек 2;- in the packages of glued boards 1 at the level of the middle of the height of the cross-section, holes corresponding to the diameter of the tie rods 2 are made at regular intervals

- два пакета клееных досок 1 составляются внутренними плоскостями друг к другу и объединяются между собой стяжными шпильками 2 и деревянными планками 3 на нагелях 7.- two packages of glued boards 1 are composed by inner planes to each other and are joined together by tie rods 2 and wooden planks 3 on the pins 7.

Предлагаемая деревянная балка по сравнению с прототипом позволяет снизить трудоемкость, повысить несущую способность и долговечность.The proposed wooden beam in comparison with the prototype can reduce the complexity, increase the bearing capacity and durability.

Claims (1)

Деревянная балка, включающая пакет клееных досок с армирующими элементами, отличающаяся тем, что содержит второй пакет клееных досок с армирующими элементами, объединенный с первым пакетом по длине стяжными шпильками и деревянными планками, а в качестве армирующих элементов использованы продольные и поперечные пластины из композитного материала, приклеенные к внутренним поверхностям пакетов клееных досок, при этом продольные пластины имеют переменную толщину по высоте сечения и пролету деревянной балки в соответствии с распределением нормальных напряжений, а поперечные пластины имеют переменную толщину по пролету балки в соответствии с распределением поперечных сил.A wooden beam, including a package of glued boards with reinforcing elements, characterized in that it contains a second package of glued boards with reinforcing elements, combined with the first package along the length of the tie rods and wooden planks, and longitudinal and transverse plates made of composite material are used as reinforcing elements, glued to the inner surfaces of the packages of glued boards, while the longitudinal plates have a variable thickness along the height of the section and the span of the wooden beam in accordance with the distribution m normal stresses, and the transverse plates have a variable thickness along the span of the beam in accordance with the distribution of transverse forces.

Images