строительный элемент

Формула изобретения

Строительный элемент, включающий сплачиваемые деревянные рабочие элементы и связи в виде металлических призматических шпонок, отличающийся тем, что металлические призматические шпонки снабжены боковыми накладками, имеющими отверстия для центральных болтов, на которых закреплены парные когтевые хомуты, установленные наклонно к продольной оси строительного элемента в соответствии с эпюрами сдвигающих усилий в швах сплачивания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а именно: в несущих, преимущественно изгибаемых и сжато - изгибаемых, строительных элементах (например, балках, балках-распорках и т.п.), выполненных из древесины.

Известен изгибаемый элемент составного сечения с соединениями на деревянных накладках, включающий рабочие элементы (т.е. элементы, которые сплачиваются, например деревянные брусья), связи, (т.е. элементы, при помощи которых происходит сплачивание) в виде призматической формы деревянных вкладышей-колодок, предназначенных для восприятия сдвигающих усилий, возникающих между рабочими элементами, а также поперечные стяжные болты, воспринимающие сдвигающие усилия вследствие приложения к торцам колодок равнодействующих сдвигающих сил с эксцентриситетом и направленные перпендикулярно продольной оси изгибаемого элемента. При этом колодки установлены в гнездах рабочих элементов, а между рабочими элементами имеется зазор [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изгибаемого составного элемента, относится то, что в известном составном изгибаемом элементе, сечения рабочих элементов ослаблены отверстиями для установки стяжных болтов, которые, кроме того, являются концентраторами напряжений, что приводит к увеличению материалоемкости.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является составной изгибаемый элемент, включающий сплачиваемые рабочие элементы (например, деревянные брусья), связи в виде деревянных продольных шпонок, установленных в подготовленные гнезда в рабочих элементах, а также поперечные стяжные болты. При этом рабочие элементы установлены без зазоров между смежными пластинами. Поперечные стяжные болты воспринимают усилия распора, возникающие вследствие приложения к торцам шпонок равнодействующих сдвигающих сил с эксцентриситетом.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного составного изгибаемого элемента, принятого за прототип, относится то, что в известном составном изгибаемом элементе его сечения ослаблены отверстиями для установки стяжных болтов, а также наличие концентрации напряжений в местах ослаблений, что приводит к увеличению материалоемкости.

Перед авторами стояла задача - создание строительного элемента (преимущественно изгибаемого или сжато-изгибаемого), обладающего низкой материалоемкостью.

Технический результат - уменьшение сечений сплачиваемых рабочих элементов и снижение концентрации напряжений в местах ослаблений.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в строительном элементе, включающем сплачиваемые деревянные рабочие элементы (например, брусья, пакеты досок, установленные на ребро и т. п. ), металлические призматические шпонки, установленные в швах сплачивания, при этом призматические шпонки снабжены боковыми накладками с центральными отверстиями, через которые пропущены шпильки, к которым прикреплены парные когтевые хомуты.

Каждая пара когтевых хомутов образует один замкнутый хомут, расположенный под углом к продольной оси строительного элемента и развернутый в соответствии с направлением сдвигающих усилий.

Горизонтальные участки хомутов снабжены остриями, направленными к плоскости сплачивания. При замыкании когтевых хомутов в рабочее положение острые концы вводятся в древесину силовым воздействием (например, ударным).

Гнезда под призматические шпонки выбираются (формируются) посредством встречных наклонных пропилов с использованием точных шаблонов.

При изгибе составного строительного элемента по швам сплачивания развиваются сдвигающие усилия, которые воспринимаются в основном призматическими металлическими шпонками, а возникающий при этом распор вызывает в замкнутых когтевых хомутах растягивающие усилия, составляющие которых противоположны усилиям распора и уравновешивают их.

Особенность заключается в том, что в заявляемом техническом решении имеются парные когтевые замкнутые хомуты, расположенные наклонно к продольной оси строительного элемента в направлении действия сдвигающих усилий. Это позволяет после приложения к строительному элементу поперечных нагрузок (или возникновения в его сечении изгибающих моментов) осуществить самонатяжение наклонных замкнутых хомутов, при растяжении которых возникают составляющие указанных растягивающих усилий, направленные перпендикулярно швам сплачивания и которые уравновешивают усилия распора.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существующим признакам заявленного изобретения, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста единым образом из уровня техники, поскольку использование отличительных признаков неизвестно для достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Изобретение иллюстрируется следующими материалами: на фиг. 1 схематически изображен строительный элемент; на фиг. 2 - узел "А" на фиг. 1.

Строительный элемент включает сплачиваемые рабочие элементы (1) (например, деревянные брусья, пакеты досок, установленные на ребро и т.п.), имеющие согласованные гнезда, в которых установлены металлические призматические шпонки (2) (например, сваренные из уголковой стали), к которым приварены боковые накладки (3), имеющие отверстия для центральных болтов (4), к которым прикреплены парные когтевые хомуты (5), образующие замкнутые хомуты, расположенные наклонно к продольной оси строительного элемента в соответствии с эпюрами сдвигающих усилий. При этом парные когтевые хомуты (5) имеют на своих поперечных участках захваты (6), направленные к плоскостям сплачивания.

При приложении к составному строительному элементу изгибающих моментов по швам сплачивания возникают сдвигающие усилия Т, равнодействующие которых приложены к наклонным граням металлических призматических шпонок (2) с эксцентриситетом e, что вызывает появление "опрокидывающего" момента M=Te, вызывающего распор, т.е. сил, направленных перпендикулярно швам сплачивания. Под действием распора в замкнутых хомутах (5), зафиксированных когтевыми захватами (6), возникают растягивающие усилия, вертикальные составляющие которых уравновешивают усилия распора. Горизонтальные составляющие растягивающих усилий в замкнутых хомутах (5), направленные в сторону, обратную действию сдвигающих сил T, уменьшают последние.

К преимуществам предлагаемого технического решения относится уменьшение площади ослабления сечения сплачиваемых деревянных рабочих элементов и снижение концентрации напряжений за счет устранения концентраторов типа отверстий.

Технико-экономический эффект предлагаемого технического решения заключается в снижении расхода древесины на 5...7% и снижении трудоемкости изготовления (за счет исключения работ по рассверловке отверстий под стяжные болты и установке стяжных болтов).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Карлсен Г.Г., Большаков В.В. и др. Деревянные конструкции: под ред. Г. Г. Карлсена: Изд.2-е, перераб., - М.-Л.: Стройиздат, 1952. - 758 с., с. 330, рис. 166.

2. То же. С. 216, 218, рис. 112, 113.

3. Деревянные конструкций. Справочник проектировщика промышленных сооружений: под ред. Г.Ф.Кузнецова. Промстройпроект. - М, - Л.: ОНТИ, 1937. - 955 с., с. 78, фиг. 6.3