RU2285097C1 - Structural beam - Google Patents

Abstract

FIELD: building, particularly beams made of wood and metal and adapted to construct all-purpose buildings and building structures.

SUBSTANCE: structural beam has height/width ratio of 3.33-3.5. The beam comprises steel core made as I-bar and glued wooden covering plates enclosing the core with congruentially milled mounting surfaces and grooves formed within the limits of 1.1-1.6 angle member thicknesses. The I-bar is composed of angle members welded to central plate having 2:1 thickness. The angle members are provided with riveted connection including two rivet rows. Load-bearing plate has increased height. Vertical flanges of angle members are directed from beam axis of symmetry to edges thereof. Rivet rows are formed from both sides thereof and are arranged between beam section end and horizontal flanges of each I-bar.

EFFECT: increased load-bearing capacity and prevention of wood deformation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении зданий и сооружений различного назначения в качестве несущих балок.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of buildings and structures for various purposes as load-bearing beams.

Известна деревометаллическая балка-стойка (RU 2166039, кл. Е 04 С 3/292 от 27.04.2001), включающая металлический вкладыш двутаврового профиля, установленный в деревянный футляр, половинки которого соединены поперечными трубчатыми нагелями.Known wood-beam-rack (RU 2166039, class E 04 C 3/292 from 04/27/2001), including a metal liner I-beam profile installed in a wooden case, the halves of which are connected by transverse tubular nails.

Известна выбранная в качестве прототипа деревометаллическая балка-стойка (RU 2176300, кл. Е 04 С 3/292 от 28.11.2000), в которой металлический сердечник, изготавливаемый методом холодного формования, образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, и охвачен деревянным футляром, половинки которого соединены трубчатыми нагелями.Known as a prototype is a wood-metal beam-upright (RU 2176300, class E 04 C 3/292 of 11.28.2000), in which the metal core, manufactured by cold forming, is formed of a steel sheet curved in the shape of an I-beam, and is covered by a wooden a case, the halves of which are connected by tubular pins.

К недостаткам известной строительной балки можно отнести относительно невысокую несущую совокупную эффективность сечения балки и возможность коробления накладок в краевой недостаточно равномерно сжатой зоне стыковки из-за типовой формы двутаврового сердечника и, соответственно, расположение сжимающих продольных заклепочных рядов между горизонтальными полками, при котором края сечения работают порознь.The disadvantages of the known building beam can be attributed to the relatively low bearing total efficiency of the beam section and the possibility of warping of the plates in the edge of the insufficiently uniformly compressed docking zone due to the typical shape of the I-beam and, accordingly, the location of the compressive longitudinal rivets between horizontal shelves, at which the section edges work apart.

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в дальнейшем повышении совокупной несущей способности балок данного типа и предотвращении возможности коробления стыковочных краев древесины увеличением высоты центральной пластины отходом от типовой формы двутавра путем разворота образующих тавры уголков на 180° по отношению к оси симметрии сечения при соотношении момента инерции к площади сечения сердечника, обеспечивающих стремление к наименьшему весу и стабильно равномерному силовому замыканию заклепочным соединением сжимаемых составных частей с сохранением возможности механизации и автоматизации изготовления и сборки.Thus, the task to be solved by the claimed invention is directed, is to further increase the total bearing capacity of beams of this type and to prevent the possibility of warping the joining edges of the wood by increasing the height of the central plate by moving away from the standard form of the I-beam by turning the corner angles 180 ° with respect to the axis section symmetry with the ratio of the moment of inertia to the cross-sectional area of the core, providing the desire for the smallest weight and stably uniform force circuit rivet connection of compressible components while maintaining the possibility of mechanization and automation of manufacturing and assembly.

Данная задача достигается тем, что в предлагаемой строительной балке высотой в пределах от 3,33 до 3,5 ширины, включающей сердечник в виде двутавра, составляемого из жестко соединяемых уголков и центральной пластины соответственно толщиной в соотношении 2:1, и деревянные клееные накладки, охватывающие сердечник конгруэнтно отфрезерованными установочными поверхностями и пазами, находящимися в пределах от 1,1 до 1,6 толщины уголков, сжатые 2-рядным заклепочным соединением, центральная увеличенной высоты пластина до размера, близкого к размеру накладок, и образующие тавры, развернутые на 180° относительно оси симметрии сечения уголков, образуют при стыковке «накладка - сердечник - накладка» с краев продольное углубление для изоляции соединения соответствующими компонентами, при этом ряды заклепок проставляются по разные стороны между краем и горизонтальной полкой тавра.This task is achieved by the fact that in the proposed building beam with a height ranging from 3.33 to 3.5 widths, including a core in the form of an I-beam, made up of rigidly connected corners and a central plate, respectively, 2: 1 thickness and wooden glued linings, covering the core with congruently milled mounting surfaces and grooves ranging from 1.1 to 1.6 thicknesses of corners, compressed by a 2-row rivet connection, a central increased plate height to a size close to the size n lining, and forming Taurus, rotated 180 ° relative to the axis of symmetry of the cross-section of the corners, form a longitudinal recess at the edges of the joint — the core — the overlay ”to insulate the connection with the corresponding components, while the rows of rivets are placed on opposite sides between the edge and the horizontal shelf of the brand .

Сопоставительный анализ заявленной конструкции с прототипом показывает, что она отличается нестандартной формой двутавра, выполненного с усиленной грузовой частью сердечника путем увеличения высоты центральной пластины до размера, близкого к высоте накладок, с разворотом на 180° относительно оси симметрии сечения вертикальных полок уголков и расположением заклепок по разные стороны между краем и горизонтальной полкой двутавра.A comparative analysis of the claimed design with the prototype shows that it has a non-standard shape of an I-beam made with a reinforced cargo part of the core by increasing the height of the central plate to a size close to the height of the overlays, with a 180 ° turn relative to the axis of symmetry of the section of the vertical flanges of corners and the location of the rivets different sides between the edge and the horizontal shelf of the I-beam.

Таким образом, заявленная строительная балка соответствует критерию «новизна».Thus, the claimed building beam meets the criterion of "novelty."

Сравнение предложенной строительной балки с другими аналогичными известными техническими решениями показывает, что выполнение сердечника в виде нестандартной формы двутавра, каждый тавр которого составляется из развернутых на 180° относительно оси симметрии сечения уголков, жестко присоединяемых к центральной пластине с высотой, близкой к высоте клееных накладок, неизвестно, что в сочетании с новым положением крепежных элементов по разные стороны оси симметрии сечения между краем и горизонтальной полкой тавра придает заявленному устройству новое свойство, а именно при соотношении момента инерции к площади сечения сердечника, обеспечивающего большие возможности по стремлению к наименьшему весу и стабильно равномерному силовому замыканию сжимаемых составных частей, предотвращается коробление краев древесины при сохранении возможности механизации и автоматизации изготовления и сборки.Comparison of the proposed building beam with other similar known technical solutions shows that the core is made in the form of a non-standard shape of an I-beam, each tee of which is made up of angled sections rotated 180 ° relative to the axis of symmetry, rigidly attached to the central plate with a height close to the height of the glued overlays, it is not known that in combination with the new position of the fasteners on opposite sides of the axis of symmetry, the section between the edge and the horizontal shelf of the brand gives the claimed The property is a new property, namely when the ratio of the moment of inertia to the cross-sectional area of the core, which provides great opportunities for striving for the smallest weight and stably uniform force circuit of compressible components, warping of the edges of the wood is prevented while maintaining the possibility of mechanization and automation of manufacturing and assembly.

Это позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию «существенные отличия».This allows us to conclude that the solution meets the criterion of "significant differences".

На чертеже показан общий вид строительной балки.The drawing shows a General view of the construction beam.

Строительная балка, характеризующаяся сечением с соотношением высоты к ширине как 3,33-3,5 к 1, собрана из металлического сердечника 1 в виде двутавра нестандартной формы и клееных деревянных накладок 2, в которых конгруэнтную форму получают фрезерованием с последующим их 2-рядным соединением через шайбы 3 развальцованными поверхностями концов пустотелых заклепок 4, соответственно установленных в посадочные отверстия 5 сердечника, и накладок, выполненных между краями балки и горизонтальными полками 6, образующих тавры 4х уголков, изогнутых методом холодного формования и обращенных вертикальными полками 7 от оси симметрии сечения к краю. В общем случае, сердечник составляется из центральной пластины 8, выполненной высотой, близкой к размеру балки, и приваренных к ней полками 7 уголков, в которых толщина полок S1 относится к толщине пластины 8 S2 в соотношении 2:1, а каждый продольный паз 9 накладок 2 находится в пределах от 1,1 до 1,6 толщины полок 7. При стыковке «накладка - сердечник - накладка» по краю образуются продольные прямоугольные канавки 10 высотой h и шириной, равной толщине сердечника 1, для изоляции последнего изолирующими компонентами.A building beam, characterized by a section with a height to width ratio of 3.33-3.5 to 1, is assembled from a metal core 1 in the form of an I-beam of non-standard shape and glued wooden plates 2, in which the congruent shape is obtained by milling, followed by their 2-row connection through washers 3 with flared surfaces of the ends of the hollow rivets 4, respectively installed in the landing holes 5 of the core, and overlays made between the edges of the beam and the horizontal shelves 6, forming Taurus 4 corners, curved by the method of cold forming and facing the vertical shelves 7 from the axis of symmetry of the section to the edge. In the general case, the core is made up of a central plate 8 made of a height close to the size of the beam and 7 corners welded to it by the shelves, in which the thickness of the shelves S1 refers to the thickness of the plate 8 S2 in a ratio of 2: 1, and each longitudinal groove has 9 overlays 2 is in the range from 1.1 to 1.6 of the thickness of the shelves 7. When joining “overlay - core - overlay” along the edge, longitudinal rectangular grooves 10 of height h and width equal to the thickness of core 1 are formed to insulate the latter with insulating components.

Сборка балки производится с тарированной обработкой давлением, например, методом осевой развальцовки заклепок при помощи гидравлических силовых головок одновременно с двух сторон.The beam is assembled with calibrated pressure treatment, for example, by axial flaring of rivets using hydraulic power heads simultaneously on both sides.

Таким образом, в предложенной строительной балке развернутые относительно оси симметрии на 180° уголки образуют тавры с увеличенной высотой грузовой пластины 8, повышающие сопротивление сечения, например, в балке, выбранной высотой Н=250 и шириной В=75, при увеличении площади сечения сердечника 1 на 6% его момент инерции увеличивается до 30%, а размещение рядов соединения с заданным шагом заклепок 4 между краями сечения балки и горизонтальными полками 6 обеспечивает равномерное силовое замыкание, что предотвращает коробление древесины.Thus, in the proposed building beam, angles rotated 180 ° relative to the axis of symmetry form Tauri with an increased height of the load plate 8, which increase the cross-section resistance, for example, in a beam selected with a height of H = 250 and a width of B = 75, with an increase in the cross-sectional area of core 1 by 6%, its moment of inertia increases to 30%, and the placement of connection rows with a given rivet step 4 between the beam section edges and horizontal shelves 6 provides uniform force closure, which prevents warping of wood.

Claims (1)

Строительная балка, подбираемая высотой в пределах от 3,33 до 3,5 ширины, включающая сердечник в виде двутавра, составленного из уголков, жестко присоединяемых к центральной пластине, толщиной соответственно 2:1, и деревянные клееные накладки, охватывающие сердечник конгруэнтно отфрезерованными установочными поверхностями и пазами, находящимися в пределах от 1,1 до 1,6 толщины уголков, проклепанных 2-рядным соединением, отличающаяся тем, что уголки вертикальными полками обращены от оси симметрии сечения к краю, пластина выполнена высотой, близкой к размеру балки, ряды заклепок расположены по разные стороны между краем балки и горизонтальными полками, при этом сердечник при стыковке с накладками на краях образует прямоугольные канавки шириной, равной толщине сердечника для изоляции последнего соответствующими компонентами.A building beam, selected in height ranging from 3.33 to 3.5 widths, including a core in the form of an I-beam made up of corners rigidly attached to the central plate, respectively 2: 1 thick, and wooden glued overlays covering the core with congruently milled mounting surfaces and grooves ranging from 1.1 to 1.6 of the thickness of the corners riveted with a 2-row connection, characterized in that the corners with vertical shelves face from the axis of symmetry of the section to the edge, the plate is made close to the size of the beam, the rows of rivets are located on different sides between the edge of the beam and horizontal shelves, while the core, when docked with overlays at the edges, forms rectangular grooves with a width equal to the thickness of the core to insulate the latter with the corresponding components.