металлодеревянная балка

Формула изобретения

1. Металло-деревянная балка преимущественно для опалубки, содержащая металлический сердечник в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянные обкладки, стянутые крепежными деталями, отличающаяся тем, что металлический сердечник двутаврового профиля выполнен из жестко соединенных друг с другом швеллеров, один из которых образует стенку, а два других - полки профиля, при этом деревянные обкладки образованы вертикальными стенками, имеющими форму швеллера с отогнутыми концами полок и втулки в местах сочленения стенки и полок, и наружными постелями Т-образного сечения, соединенными между собой термосклейкой по швам, расположенным под углом от 0 до 60 градусов к горизонту, причем между полками профиля и обращенными к ним плоскостями наружных деревянных постелей образованы зазоры, заполненные компенсаторами.

2. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что вертикальные стенки наружных деревянных обкладок выполнены сборными из плоских пластин и расположенных перпендикулярно к ним брусков, соединенных друг с другом на термосклейке, причем бруски в местах примыкания к плоским пластинам дополнительно снабжены втулками.

3. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что швеллеры, образующие полки профиля, соединены с швеллером, образующим стенку профиля, на электрозаклепках, а стенки этих швеллеров приварены друг к другу встык шаговым швом.

4. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что полки швеллера, образующего стенку профиля, надрезаны и отогнуты попеременно на угол плюс-минус 90 градусов в горизонтальное положение и приварены электрозаклепками к швеллерам, образующим полки профиля.

5. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что компенсаторы выполнены в виде полиуретановых лент.

6. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что крепежные детали, стягивающие металлический сердечник и деревянные обкладки, установлены вдоль балки в шахматном порядке.

7. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что стенка профиля образована из сваренных швеллеров, сочлененных друг с другом своими стенками и соединенных с швеллерами, образующими полки профиля, на электрозаклепках.

8. Балка по п. 1, отличающаяся тем, что все швеллеры, образующие двутавровый профиль металлического сердечника, выполнены гнутыми.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано, например, в конструкциях опалубки для возведения монолитных бетонных сооружений.

Известна металлодеревянная балка, придающая жесткость щитам стеновой опалубки. Балка выполнена в виде гнутого из металлического листа прямоугольного профиля коробчатого сечения, у которого две стороны, образующие сечение, продлены за его пределы и образуют открытую полость, заполненную деревянным бруском, обращенным к палубе (заявка ФРГ OS 3705356, кл. Е 04 G 11/48, 1987).

Для опалубки перекрытий применяют металлодеревянную балку двутаврового сечения с развитой верхней полкой, в продольный паз которой вставлен деревянный брусок, служащий для фиксации горизонтальных опалубочных щитов (Патент Великобритании 2054961, кл. Е 04 С 3/04, 1981).

Оба описанных выше технических решения предусматривают использование деревянной части металлодеревянной балки лишь в качестве фиксатора палубы, в работе всей балки как ее составляющая эта деревянная часть практически не участвует.

Известна также из заявки ФРГ OS 3231758, кл. Е 04 С 3/12, 1984, деревянная балка двутаврового профиля, отдельные горизонтальные части которой на стыке соединены друг с другом наружными металлическими накладками, соединенными друг с другом и с деревянными балками при помощи болтового соединения, пропущенного сквозь накладки и балки. На участке, где расположены металлические накладки, балка работает как единый металлодеревянный элемент, воспринимающий приходящую на нее нагрузку. Однако накладки устанавливаются лишь на ограниченном участке балки, а их конструкция не может обеспечить конкурентоспособность такой сочлененной балки с чисто металлической балкой аналогичного назначения, поскольку поперечное сечение накладок не является наилучшим для восприятия поперечных нагрузок.

Наиболее близким аналогом предлагаемой конструкции, принимаемым за прототип заявленному изобретению, является металлодеревянная балка, содержащая металлический сердечник в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянные обкладки, стянутые крепежными деталями. Стенка сердечника продлена за пределы двутаврового профиля и выходит наружу поверхности балки, а крепежные детали стягивают деревянные и металлические элементы балки по вертикали, по сути лишь фиксируя их относительно друг друга. Такое расположение крепежных деталей приводит к тому, что деревянные обкладки слабо препятствуют потере устойчивости металлического сердечника, который к тому же имеет открытые ребра, требующие коррозионной защиты (Заявка ФРГ 3313685, кл. Е 04 С 3/292, 1984).

Задачей изобретения является создание технологичной в изготовлении высокопрочной металлодеревянной балки для опалубки перекрытий и стен, конкурентоспособной с металлическими и деревянными балками того же назначения и не уступающей им по несущей способности.

Эта задача решается за счет того, что металлодеревянная балка содержит металлический сердечник в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянные обкладки. Сердечник и обкладки стянуты крепежными деталями. Металлический сердечник выполнен из жестко соединенных друг с другом швеллеров, один из которых образует стенку, а два других - полки профиля. Деревянные обкладки образованы вертикальными стенками, имеющими форму швеллера с отогнутыми концами полок и вутами в местах сочленения стенки и полок, и наружными постелями Т-образного сечения, соединенными между собой термосклейкой по швам, расположенным под углом от О до 6О градусов к горизонту. Между полками профиля и обращенными к ним плоскостями наружных деревянных постелей образованы зазоры, заполненные компенсаторами. Вертикальные стенки наружных деревянных обкладок выполнены сборными из плоских пластин и расположенных перпендикулярно к ним брусков, соединенных друг с другом на термосклейке, причем бруски в местах примыкания к плоским пластинам дополнительно снабжены вутами. Швеллеры, образующие полки профиля, могут быть соединены с швеллером, образующим стенку профиля, на электрозаклепках, а стенки этих швеллеров приварены друг к другу встык шаговым швом. Полки швеллера, образующего стенку профиля, могут быть надрезаны и отогнуты попеременно на угол плюс-минус 90 градусов в горизонтальное положение и приварены электрозаклепками к швеллерам, образующим полки профиля. Компенсаторы выполнены в виде полиуретановых лент. Кроме того, крепежные детали, стягивающие металлический сердечник и деревянные обкладки, могут быть установлены вдоль балки в шахматном порядке, а стенка профиля может быть образована из сваренных швеллеров, сочлененных друг с другом своими стенками и соединенных с швеллерами, образующими полки профиля, на электрозаклепках. Все швеллеры, образующие двутавровый профиль металлического сердечника, выполнены гнутыми.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что металлический сердечник двутаврового профиля выполнен из жестко соединенных друг с другом швеллеров, один из которых образует стенку, а два других - полки профиля. Деревянные обкладки образованы вертикальными стенками, имеющими форму швеллера с отогнутыми концами полок и вутами в местах сочленения стенки и полок, и наружными постелями Т-образного сечения, соединенными между собой термосклейкой по швам, расположенным под углом от О до 60 градусов к горизонту. Между полками профиля и обращенными к ним плоскостями наружных деревянных постелей образованы зазоры, заполненные компенсаторами. Отличие заключается также в том, что вертикальные стенки наружных деревянных обкладок могут быть выполнены сборными из плоских пластин и расположенных перпендикулярно к ним брусков, соединенных друг с другом на термосклейке, причем бруски в местах примыкания к плоским пластинам дополнительно снабжены вутами. Швеллеры, образующие полки профиля, могут быть соединены с швеллером, образующим стенку профиля, на электрозаклепках, а стенки этих швеллеров приварены друг к другу встык шаговым швом. Полки швеллера, образующего стенку профиля, могут быть надрезаны и отогнуты попеременно на угол плюс-минус 90 градусов в горизонтальное положение и приварены электрозаклепками к швеллерам, образующим полки профиля. Компенсаторы могут быть выполнены в виде полиуретановых лент, а крепежные детали, стягивающие металлический сердечник и деревянные обкладки, могут быть установлены вдоль балки в шахматном порядке. Стенка профиля может быть образована из сваренных швеллеров, сочлененных друг с другом своими стенками и соединенных с швеллерами, образующими полки профиля, на электрозаклепках и все швеллеры, образующие двутавровый профиль металлического сердечника, выполнены гнутыми.

Этот анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны в предложенном изобретении.

Сравнение предлагаемой балки с другими известными конструкциями того же назначения показывает, что выполнение металлического сердечника из жестко соединенных друг с другом швеллеров, образующих его стенку и полки, а деревянных обкладок - в виде стенок швеллерного профиля и наружных постелей Т-образного сечения, соединенных между собой термосклейкой, позволяют получить технологичное в изготовлении изделие, конкурентоспособное с цельнодеревянными или цельнометаллическими балками, применяемыми в опалубке.

Эта же задача дополнительно решается расположением стыков деревянных элементов относительно горизонта, а образование зазора между полками металлического профиля и обращенной к нему плоскостью наружной деревянной постели и заполнение этого зазора компенсаторами позволяет снизить требования к точности изготовления балки, не изменяя ее прочностных характеристик. Различные варианты выполнения металлического сердечника, описанные в заявке, также направлены на упрощение технологии изготовления балки.

Вместе с тем расположение металлического сердечника внутри деревянных обкладок и его обжатие крепежными деталями позволяет обкладкам и сердечнику под нагрузкой работать как единое целое и, в частности, повысить устойчивость металлического сердечника при воздействии вертикальной поперечной относительно длины балки нагрузки, т.е. получить конкурентоспособную балку. Дополнительный эффект от размещения металлического сердечника в деревянных обкладках заключается в том, что повышается коррозионная стойкость сердечника.

Эти положительные эффекты могут быть получены при использовании всех заявленных признаков. Проведенное сравнение позволяет сделать вывод о превышении предлагаемым техническим решением существующего уровня техники.

На фиг. 1 изображен общий вид балки; на фиг. 2 - металлический сердечник с швеллерной стойкой, полки которой надрезаны и развернуты на 90 градусов; на фиг. 3 - металлический сердечник, стойка которого образована двумя сочлененными гнутыми швеллерами; на фиг. 4 - вариант соединения деревянных обкладок.

Металлодеревянная балка содержит металлический сердечник 1, выполненный в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянные обкладки 2 и стянутого с обкладками крепежными деталями 3. Металлический сердечник образован жестко соединенными друг с другом швеллерами 4 и 5 гнутого профиля, один из которых 4 является стенкой сердечника, а два других 5 - его полками. Деревянные обкладки образованы вертикальными стенками 6, имеющими форму швеллера с отогнутыми концами полок 7 и вутами 8 в местах сочленения стенки и полок. Сверху и снизу к ним примыкают наружные постели 9 Т-образного сечения. Стыки 10, 11 между постелями 9 и стенками 6 деревянных обкладок 2 расположены под углом "а" к горизонту, равным от О до 60 градусов, причем сами деревянные элементы соединены между собой термосклейкой. Между полками 5 металлического профиля и обращенными к ним плоскостями 12 наружных деревянных постелей 9 образованы зазоры, заполненные компенсаторами 13, например, полиуретановыми лентами.

Вертикальные стенки 6 наружных деревянных обкладок 2 могут быть выполнены сборными из плоских пластин 14 и расположенных перпендикулярно к ним брусков 15, соединенных друг с другом на термосклейке, причем бруски в местах примыкания к плоским пластинам дополнительно снабжены вутами 8.

Швеллеры 5, образующие полки профиля, соединены с швеллером 4, образующим стенку профиля, на электрозаклепках 16, а стенки этих швеллеров приварены друг к другу встык шаговым швом 17. Полки 18 швеллера 4, образующего стенку профиля, могут быть надрезаны и отогнуты попеременно на угол плюс-минус 90 градусов в горизонтальное положение и приварены электрозаклепками 16 к швеллерам 5, образующим полки профиля. Стенка сердечника 1 может быть образована из сваренных швеллеров 19, сочлененных друг с другом своими стенками 20 и соединенных с швеллерами 5, образующими полки профиля, на электрозаклепках 16.

Крепежные детали 3, стягивающие металлический сердечник 1 и деревянные обкладки 2, могут быть установлены вдоль балки в шахматном порядке. Они могут быть выполнены в виде болтовых соединений, глухих или полых заклепок или иного конструктивного решения, обеспечивающего надежное соединение элементов балки, которое производится под прессовой нагрузкой. Благодаря такому соединению все элементы балки после ее изготовления работают как единая конструкция. Компенсаторы 13 предназначены устранить последствия неточности изготовления деталей балки.

При изготовлении балки вначале фрезеруются деревянные профильные детали, сваривается металлический сердечник, затем под прессом производятся термосклейка деревянных обкладок и установка крепежных деталей. Металлический стержень может полностью быть укрытым деревянными обкладками, а может в торцах балки выходить на ее поверхность.