способ изготовления облегченных металлических конструкций

Формула изобретения

Способ изготовления облегченных металлических конструкций, включающий в себя роспуск исходного элемента по зигзагообразной линии с образованием прямоугольных выступов, стыковку образованных полубалок по выступам, вырезку из стенки балки пар прямоугольных треугольников с последующей вставкой их в прямые углы отверстий, отличающийся тем, что после вставки прямоугольных треугольников конструкцию распускают по пилообразной линии с прямым углом между сторонами зубьев, стыкуют образованные полубалки с помощью равнобоких уголков, причем отношение высоты выступа при первоначальном роспуске к высоте сечения исходного элемента составляет 0,25-0,35, при этом



где h_в - высота выступа при первоначальном роспуске;

b - его длина,

угол наклона катетов прямоугольных треугольников равен 45^oC, а вырезка и вставка пар прямоугольных треугольников производится в шахматном порядке из нижней и верхней зон стенки конструкции, полученной после первоначальной стыковки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении несущих металлических конструкций.

Известна балка с перфорированной стенкой (SU 1770533, 23.10.92), в которой роспуск исходной балки производится по пилообразной линии с углом 90^o между сторонами зубьев с последующим соединением вершин зубьев с помощью отрезков равнобоких уголков. Недостатком данного способа является малое увеличение высоты поперечного сечения балки, т.е. недостаточное увеличение несущей способности.

Известен способ изготовления облегченной металлической балки (SU 1330280, 15.08.92), включающий первоначальный роспуск стенки исходной балки, стыковку полученных частей и повторный роспуск полученного балочного элемента, по зигзагообразной линии, вписанной в прямые, параллельные поясам полученного балочного элемента, стыковку полученных частей по выступам и их соединение, при этом первоначальный роспуск стенки осуществляется по зигзагообразной линии, вписанной в две параллельные поясам исходной заготовки линии, причем стыковку полученных частей осуществляют прихваткой по углам полученных отверстий, а линия повторного роспуска последовательно огибает отверстия, образованные перфорацией, при этом длину полуволны линии ряда принимают равной расстоянию между центрами отверстий первичной перфорации.

Недостатками данной конструкции являются невозможность произвольного приложения нагрузки к поясам образованной балки, а также ее податливость в сечениях поясов от поперечных сил и недостаточное увеличение высоты поперечного сечения.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления облегченной металлической балки (SU 1738905, 07.06.92), включающий резку стенки балки с образованием прямоугольных выступов с отношением высоты выступа к длине, равным 0,6-0,75, стыковку полубалок, последующую вырезку прямоугольных треугольников с углом наклона катета к нижнему поясу балки, равным

где h - высота,

b - длина выступа с последующей установкой вырезанных треугольников в прямоугольных отверстиях.

Недостатком данной конструкции является малое увеличение высоты поперечного сечения, а также невозможность произвольного приложения нагрузки к нижнему поясу, что затрудняет использование ее, например, в конструкциях колонн, а также путей подвесных кранов.

При создании изобретения была поставлена задача увеличения несущей способности конструкции и унификации ее использования.

Поставленная задача решается следующим образом:

В предлагаемом изобретении первоначальный роспуск исходной балки производится по зигзагообразной линии с прямоугольными выступами с последующей стыковкой образованных полубалок с образованием прямоугольных отверстий, производится вырезка из стенки балки прямоугольных треугольников с катетом, равным 0,5 b, где b - длина выступа, и углом наклона катета к поясу балки, равным 45^o. При этом вырезка пар прямоугольных треугольников производится в шахматном порядке из нижних и верхних зон с последующей вставкой вырезанных треугольников в прямые углы отверстий. Так как синус угла наклона катета к поясу балки должен быть равен (SU 1738905), где h_в - высота выступа,

b - длина выступа, то в нашем случае будем иметь:



Решив данное уравнение относительно (h_в/b), получим После этого образованная балка распускается по пилообразной линии с углом 90^o между сторонами зубьев, причем стороны зубьев параллельны большим сторонам пятиугольников образованной балки. Образованные после повторного роспуска полубалки стыкуются вершинами зубьев с помощью отрезков разнобоких уголков. Высота полки соединительных уголков назначается из расчета восприятия сварными швами растягивающего усилия в кромке зуба от поперечной силы в сечении балки. Длина отрезков уголков назначается из условия восприятия растягивающего усилия двумя швами, соединяющими отрезки уголков друг с другом.

Максимальное значение высоты выступа h_в при первоначальном роспуске не должно превышать 0,35 h_б, где h_б - высота поперечного сечения исходного элемента, в связи с тем, что при большем значении h_в при повторном роспуске получаем малую высоту сечения поясов предлагаемой конструкции. Минимальное значение h_в не должно быть меньше 0,25 h_б, т.к. при меньшем значении не достигается достаточный эффект способа. В результате высота поперечного сечения образованной конструкции составляет от 2,51 h_б до 2,08 h_б, где h_б - высота поперечного сечения исходного элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан первоначальный роспуск исходного элемента на верхнюю и нижнюю 2 полубалки, при этом h_в - высота выступа равна 0,25 - 0,35 h_б, длина выступа b равна на фиг. 2 - стыковка образованных полубалок путем смещения на величину b с соединением по выступам и креплением вставок 3 и 4; на фиг. 3 - вырезка прямоугольных треугольников 5 из стенки под углом 45^o к поясам балки; на фиг. 4 - вставка вырезанных прямоугольных треугольников 5 в прямые углы отверстий балки и роспуск образованной балки по пилообразной линии, параллельной большим сторонам пятиугольных отверстий на две полубалки 6 и 7, при этом вершины пилообразной линии закругляются по r = 10 мм; на фиг. 5 - образованная конструкция после соединения балок 6 и 7 с помощью отрезков равнобоких уголков 8 и вставки 9, "а" - высота сечения поясов образованной конструкции; на фиг. 6 - узел "А" на фиг. 5, где Q - поперечная сила в сечении конструкции; на фиг. 7 - сечение 1-1 на фиг. 6, где Q - поперечная сила в сечении конструкции; h_ш1 - высота шва, прикрепляющего соединительный уголок 8 к кромке зуба, l_ш1 - его длина, h_ш2 - высота шва, соединяющего соединительные уголки 8 между собой; l_ш2 - его длина.

Изготовленная данным способом конструкция представляет собой систему треугольных пластин с пятиугольными отверстиями, соединенными между собой в зонах поясов непосредственно друг с другом, в центральной части - с помощью отрезков равнобоких уголков, по концам пластины крепятся к жестким концевым элементам. Соединение отрезками равнобоких уголков придает участкам стенки дополнительную жесткость.