деревянная клееная балка

Формула изобретения

ДЕРЕВЯННАЯ КЛЕЕНАЯ БАЛКА, включающая склеенный пакет досок и металлическую арматуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и несущей способности от циклических нагрузок, она снабжена слоем резины и защитным слоем в виде доски, а металлическая арматура выполнена в виде расположенной под одной из граней балки полосы, имеющей зубья, причем зубья и слой резины прикреплены к балке, а между последним и защитным слоем размещена полоса, на которой закреплена доска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и предназначено для деревянных строительных конструкций с подвесным крановым оборудованием, подкрановых балок пролетных строений, транспортных и конвейерных галерей, площадок под машины с вращающимися частями, шпал под путепроводы, пешеходные мосты.

Известен способ изготовления и клееная деревянная балка, на боковой поверхности пакетов из твердой древесины нарезают продольные острые микрошипы, с обеих сторон пакета из менее твердой древесины устанавливают пакеты с микрошипами, располагая вертикально клеевые прослойки, и вдавливают микрошипы в платы досок пакета из менее твердой древесины до образования волнообразного шва [1].

Недостатком известного решения является то, что пакеты, выполненные из древесины, являются недостаточно жесткими, а микрошипы не обеспечивают максимального сцепления с пакетом.

Наиболее близким техническим решением является предварительно напряженная деревянная балка, снабженная дерелаксационными узлами, каждый из которых соединен с концом арматуры, а обойма снабжена ребрами, при этом в балке выполнены пазы с образованием ступени на ее торцах, в которых размещены между ребрами обоймы дерелаксационные узлы. В деревянной клеевой балке пластины составлены в пакет по высоте, между которыми размещены клеевые прослойки и элементы повышенной прочности, выполненные в виде стальных арматурных стержней [2].

Недостатком этой балки является трудоемкость в изготовлении, малая прочность сцепления арматурного элемента и возникновения в конструкции заполнительных локальных напряжений, что снижает прочность.

Целью изобретения является повышение надежности и несущей способности деревянных клееных балок от циклических нагрузок.

На фиг. 1 дана балка, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.3 - металлическая полоса с зубьями, общий вид.

Деревянная клееная балка включает склеенный пакет досок 1, клеевые прослойки 2, металлическую полосу 3, зубья 4, слой резины 5, клеевые прослойки 6, защитную доску 7.

Балку изготавливают следующим образом. Со стороны зубьев 4, которые могут быть жестко закреплены на металлической полосе 3 или вырублены из нее и отогнуты под углом 90^о, металлическую полосу покрывают слоем резины 5 и эпоксидным клеем ЭПЦ-1 6. Подготовленную металлическую полосу запрессовывают по нижней грани пакета досок 1, скрепленного клеевыми прослойками 2. Эпоксидный клей с помощью зубьев ершистой формы попадает внутрь древесины, тем самым осуществляя модификацию древесины вокруг зубьев, с противоположной стороны металлической полосы закреплена защитная доска 7.,

В результате адгезионной связи зубчатой резинометаллической полосы с древесиной, зуб и древесина работают как единое целое. При действии внешней нагрузки на конструкцию, между зубчатой резинометаллической полосой и клееной балкой возникают сдвигающие усилия от поперечных сил, которые воспринимаются зубьями 4. Сечение высокопрочной металлической полосы рассчитывается как арматура, работающая на растяжение.

Размеры зубьев: длина,мм l₃ 36

ширина,мм h₃ 6

Продольный шаг зубьев S₁ 12 ^. b₃

Поперечный шаг зубьев S₂ 6 ^. b₃

Геометрические характеристики балки определяются как для приведенного сечения.

Момент инерции приведенного сечения

I_пр = + n, (мм⁴) где n = ;

h₁ - расстояние от центра резинометаллической полосы до верхней грани балки;

b - ширина балки;

h - высота балки;

F_a - площадь резинометаллической полосы.

Момент сопротивления приведенного сечения

W = + n , (мм³)

При статических загружениях местные перенапряжения приводят к местным пластическим деформациям и таким путем к выравниванию напряжений.

При многократных же повторных нагрузках перенапряжения уже не могут быть выравнены, и если их максимальные значения превосходят прочность материала, то это приводит к образованию трещин. В свою очередь наличие трещины создает еще более благоприятные условия для возникновения новых концентраций напряжений, что ведет к дальнейшему развитию трещин.

Разрушение деревянных клеевых балок наступает тогда, когда трещина достигла размеров, что оставшаяся часть сечения становится недостаточной для восприятия и чисто статической нагрузки, отвечающей по величине максимальному значению повторной динамической нагрузки. Таким образом, начало процесса усталости деревянных клеевых балок связано с протеканием местной пластической деформации в отдельных местах, находящихся в наиболее напряженном состоянии. Следовательно, исчерпание несущей способности конструкции, разрушающейся под действием динамической повторной нагрузки, наступает вследствие достижения предельных напряжений не на значительном участке сечения, а в отдельном месте, где возникают концентрации напряжений.

Известно, что разрушение при усталостном износе деревянных клеевых балок происходит в виде разрыва растянутых волокон. В дальних конструкциях верхняя, сжатая зона состоит из клееной древесины, а нижняя, растянутая зона, воспринимающая растягивающие напряжения, из клееной древесины и зубчатой резинометаллической полосы. Несущая способность нижней растянутой зоны увеличивается за счет совместной работы трех материалов.

При этом достигается в балке надежность при работе под воздействием длительных эксплуатационных и динамических нагрузок, высокий предел выносливости, значительно меньшие деформации и повышенная трещиностойкость в растянутой зоне, возрастание демпфирующей способности балок.