стальной равнополочный уголковый профиль "сокол"

Формула изобретения

Стальной равнополочный уголковый профиль, образованный полками постоянной толщины, соединенными кольцевым сегментом и имеющим отношение ширины к толщине h> 10, отличающийся тем, что полки расположены под углом 60^o, а внутренний радиус кольцевого сегмента R определяют из соотношения

R (mb_п)/n,

где m>2 числовое значение рациональности сечения;

b_п ширина полки профиля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям профилей, используемых в качестве элементов сквозных пространственных, плоскостных и других конструкций, выполняемых из одиночных уголковых профилей.

Известен прессованный уголковый профиль, выполненный из алюминиево-магниевого сплава, имеющий угловое поперечное сечение, образованное двумя полками постоянной толщины, с отношением ширины полки b_п к толщине t, равном 10 и менее, т.е. n10, причем полки соединены впритык и расположены под углом , равным 60^o [1]

Недостатками известного профиля являются невысокие расчетно-прочностные характеристики, повышенный расход металла и значительно высокая стоимость единицы измерения.

Известен гнутый уголковый профиль, выполненный из алюминиево-магниевого сплава, имеющий угловое поперечное сечение, образованное двумя полками постоянной толщины, расположенными под углом, равным 60^o, с отношением ширины полки b_п к толщине t, равном 10 и менее, т.е. n10, и кольцевым сегментом, имеющим толщину стенки, равную толщине полки, причем внутренний радиус кольцевого сегмента R величина, зависимая от материала (состава сплава) и толщины стенки листа, т.е. характеристик, влияющих на образование трещин [2]

Недостатки известного профиля: невысокие расчетно-прочностные характеристики; незначительная область применения; повышенный расход металла; значительно высокая стоимость единицы измерения.

Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является стальной гнутый равнополочный профиль, имеющий угловое поперечное сечение, образованное двумя полками постоянной толщины, расположенными под углом a, равным 90^o, с отношением ширины полки b_п к ее толщине t, равным более 10, т.е. и кольцевым сегментом, имеющим толщину стенки, равную толщине полки, имеющим внутренний радиус .

Такой уголковый профиль является весьма технологичным в изготовлении и относится к профилям массового применения при проектировании и строительстве [3]

Недостатком известного профиля являются невысокие расчетно-прочностные характеристики при применении их в строительных конструкциях, выполненных из одиночных профилей.

Цель изобретения повышение расчетно-прочностных характеристик уголкового профиля за счет изменения формы поперечного сечения.

Указанная цель достигается тем, что у стального равнополочного уголкового профиля, имеющего угловое поперечное сечение, образованное двумя полками постоянной толщины, имеющими отношение ширины полки b_п к толщине t более 10, т.е. , и кольцевым сегментом, имеющим толщину стенки, равную толщине полки профиля, полки расположены под углом , равным 60^o, а величина внутреннего радиуса R кольцевого сегмента равна .

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный уголковый профиль отличается от известного тем, что в измененной форме поперечного сечения профиля полки располагаются под углом, не равном углу прототипа, т. е. величиной угла сопряжения полок (=60=90) и величиной внутреннего радиуса кольцевого сегмента, т.е. .

Таким образом, заявленный стальной равнополочный уголковый профиль соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения в данной и других областях техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен уголковый профиль, поперечное сечение.

Равнополочный стальной уголковый профиль содержит полки 1 и кольцевой сегмент 2, выполнен из стальной листовой заготовки, имеющей постоянную толщину t, полки с отношением ширины b_п к толщине, равной n > 10, в процессе изготовления (гиба, проката и т.д.) располагаются под углом 60^oC, соединяются кольцевым сегментом 2, имеющим внутренний радиус симптомами расчетных характеристик являются оси Х, Y, X₀ и Y₀, проходящие через центр тяжести поперечного сечения профиля.

Ось Y₀ является определяющей по расчетно-прочностным характеристикам, так как возможные деформации профиля, в первую очередь, возникнут относительно той оси, которая имеет наименьшее значение величины радиуса инерции, а ей и является ось Y₀.

Работа профиля заключается в следующем: равнополочный уголковый профиль, являясь несущим элементом стержнем сквозной конструкции, выполненной из одиночных профилей, под воздействием нагрузки воспринимает растягивающие, сжимающие и другие усилия, несущая способность которого зависит от величины радиуса инерции относительно оси Y₀, т.е. чем больше численная величина радиуса инерции, тем меньше его гибкость и тем больше несущая способность стержня.

В измененной форме поперечного сечения профиля, за счет изменения угла сопряжения полок до величины 60^o, наклон полок и отношения расчетных геометрических размеров относительно осей, проходящих через центр тяжести сечения профиля и входящих в него элементов, получили различные по численной величине изменения, в результате чего радиус инерции относительно осей Х, Y, X₀ уменьшился соответственно на 5,9, 16,8 и 22% а относительно оси Y₀ увеличился на 23,5% одновременно за счет сопряжения полок с помощью кольцевого сегмента, имеющего внутренний радиус , увеличились расстояния относительно осей Х, Y, X₀ и Y₀, проходящих через центр тяжести входящих в него элементов (полки 1 и кольцевой сегмент 2), вследствие этого увеличился радиус инерции профиля относительно осей Х, Y, X₀ и Y₀ соответственно на 23,7; 12,8; 11,2 и 5,1%

В результате изменения формы поперечного сечения профиля расчетно-прочностные характеристики относительно оси Х увеличились на 16,6% относительно оси Y уменьшились на 5,0% относительно оси Х₀ уменьшились на 4,0% и относительно оси Y₀ увеличились на 29,7%

Ниже приводится таблица расчетно-прочностных характеристик известных профилей в сравнении с предложенным.

Таким образом, увеличение расчетно-прочностных характеристик путем изменения формы поперечного сечения профиля при его использовании в качестве несущих элементов сквозных стержневых конструкций (пространственных или плоскостных), выполненных из одиночных уголковых профилей, воспринимающих изгибающие, сжимающие или иные усилия, позволяет:

при равном расходе стали повысить несущую способность стержня на 30%

при заданной нагрузке снизить металлоемкость конструкции в среднем до 40%

в связи со снижением материалоемкости снизить стоимость и трудоемкость изготовления конструкций;

расширить или усилить область применения уголковых профилей.