сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка

Формула изобретения

1. Сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка, включающая балку-распорку, выполненную в виде секций, стойки шпренгелей и затяжку с натяжными устройствами, отличающаяся тем, что стойки шпренгелей между торцами секций балки-распорки снабжены коробчатыми фиксаторами с центральными отверстиями, в которые введены сердечники с контактными поверхностями, направленными под острым углом к продольной оси балки - распорки, а торцевые участки секций балки - распорки на уровне осей сердечников снабжены продольными прорезями с поперечными отверстиями на концах.

2. Сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка по п. 1, отличающаяся тем, что сердечники выполнены с отверстиями, имеющими резьбу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным конструкциям, преимущественно сборно-разборным, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а именно в покрытиях зданий и сооружений.

Известны шпренгельные металлодеревянные балки, включающие балки жесткости (балки-распорки) и стойки шпренгелей, выполненные из древесины, а также стальные затяжки, объединяющие нижние концы стоек шпренгелей и закрепленные на торцах балок жесткости [1].

Недостатком таких технических решений является то, что шпренгельные металлодеревянные балки указанной конструкции не могут быть разобраны без повреждения древесины, а следовательно, не являются конструкциями повторного применения и не отвечают требованиям, предъявляемым к сборно-разборным строительным системам (например, во временных сборно-разборных зданиях и сооружениях типа выставочных павильонов, крытых временных складов и т.п.).

Кроме того, известна металлодеревянная сборно-разборная стержневая конструкция (например, ферма), узлы которой выполнены с применением клеестальных шайб, включающих боковые металлические пластинки, приклеенные к древесине, имеющие отверстия для пропуска центральных болтов, просверленные по точным шаблонам, а также боковые соединительные накладки с отверстиями, в которые пропущены центральные болты, стягивающие пакет [2] (принято за прототип).

Недостатком такого технического решения является сложность конструкции и трудоемкость изготовления, требующая сложного специального оборудования.

Задача изобретения - упрощение изготовления сборно-разборных металлодеревянных конструкций, а также снижение расхода материалов за счет повторного применения.

Технический результат достигается тем, что в сборно-разборной металлодеревянной шпренгельной балке, включающей балку-распорку, стойки шпренгелей и затяжку, имеющую натяжные устройства, проходящую через нижние концы стоек шпренгелей и закрепленную у торцов балки-распорки, верхние концы стоек шпренгелей снабжены коробчатыми фиксаторами с центральными отверстиями, в которые введены сердечники, расположенные между торцами секций балки-распорки, стыкуемых в узлах. При этом торцевые участки секций балки-распорки выполнены с продольными прорезями и поперечными отверстиями на уровне продольных осей сердечников, что обеспечивает работоспособность сопряжения с увеличенной площадью соприкосновения металлических и деревянных элементов. Сердечники выполнены с продольными отверстиями, имеющими резьбу. Балка-распорка и стойки шпренгелей выполнены из древесины (например, из цельного бруса, составного поперечного сечения, из брусьев или пакета досок на податливых связях, из пакета клееных досок и т.п.), а затяжки и другие элементы - из металла.

Сердечники в поперечном сечении имеют ромбическую форму с длинной диагональю, ориентированной в продольном (чаще всего в горизонтальном) направлении. Контактные поверхности сердечников направлены под острым углом к продольной оси балки-распорки ( = 15...25⁰). Торцы секций балки-распорки в местах стыков опилены (например, по шаблону) по форме контактной поверхности сердечника с целью получения плотного к ним примыкания.

Затяжка снабжена натяжными устройствами (например, стяжными муфтами, концевыми гайками и т. п.). При завинчивании натяжных устройств в затяжке появляются начальные растягивающие усилия, а в балке-распорке - сжимающие. В процессе обжатия балок-распорок ромбические части сердечников плотно примыкают к опиленным "на клин" (по форме контактной поверхности сердечника) торцам секций балок - распорок, уплотняя древесину (за счет клиновидности стыка) внутри коробчатых фиксаторов. При этом торцы стыкуемых секций заклиниваются в промежуточных узлах балки-распорки, создавая неразъемные в процессе эксплуатации соединения.

Контактные поверхности (плоскости соприкосновения) сердечника, направленные под острым углом ( = 15...25⁰) к продольной оси балки-распорки, обеспечивают по длине сопряжения балки-распорки и фиксатора обжатие в поперечном направлении, что создает необходимую изгибную жесткость узла сопряжения.

Наличие продольных прорезей на торцевых участках секций балки-распорки предотвращает появления силовых трещин в древесине, вызванных внедрением в нее клиновидных частей сердечников и обеспечивает работоспособность сопряжения с увеличенной площадью соприкосновения металлических и деревянных элементов, что также увеличивает изгибную жесткость узла сопряжения.

Центральные продольные отверстия в сердечниках, снабженные резьбой, позволяют устанавливать в них захваты (например, в виде болтов с приваренными к ним проушинами и т. п.) для извлечения сердечников при демонтаже сборно-разборной преднапряженной металлодеревянной шпренгельной балки. При извлечении сердечников уплотнение древесины секций балки-распорки внутри коробчатых фиксаторов утрачивается, что позволяет демонтировать балку-распорку без повреждения древесины, а следовательно, дает возможность повторного ее использования.

Отличительными признаками заявляемого технического решения является наличие коробчатых фиксаторов с фигурными отверстиями по форме поперечного сечения фиксаторов; сердечников с контактными поверхностями, направленными под острым углом к продольной оси балки-распорки; наличие в сердечниках центральных отверстий с резьбой, что позволяет вводить в них устройства для извлечения сердечников при демонтаже; продольных прорезей с поперечными отверстиями на торцевых участках секций балки-распорки, выполненных на уровне осей сердечников.

Предварительное натяжение затяжки обеспечивает необходимое обжатие секций балки-распорки в фиксаторах и, следовательно, неразъемность узлов сопряжения при транспортировке и монтаже.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:

- на фиг. 1 схематически изображена сборно-разборная преднапряженная металлодеревянная шпренгельная балка;

- на фиг.2 - узел А на фиг.1.

Сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка включает балку-распорку 1, выполненную в виде наращиваемых секций 2, стойки шпренгелей 3 и затяжку 4, снабженную натяжными устройствами 5, позволяющими выполнить предварительное натяжение затяжки 4. При этом на верхних концах стоек шпренгелей 3 смонтированы коробчатые фиксаторы 6, в которые заведены торцевые части секций 2 балки-распорки 1.

Коробчатые фиксаторы 6 выполнены с фигурными отверстиями 7, в которые введены сердечники 8. Контактные поверхности сердечников 8 направлены под острым углом ( = 15...25⁰) к продольной оси балки-распорки 1. Профиль отверстия 7 соответствует поперечному сечению сердечника 8. Торцевые участки секций 2 балки-распорки 1 выполнены с продольными прорезями 9 на уровне осей сердечников 8. В концах продольных прорезей 9 просверлены поперечные отверстия 11. Диаметр отверстий 11 превышает ширину прорезей 9. Сердечники 8 выполнены с продольными отверстиями 10, имеющими резьбу.

Торцы секций 2 балки-распорки 1 опилены (например, по шаблону) по форме контактных поверхностей сердечников 8.

В процессе сборки сборно-разборной преднапряженной металлодеревянной шпренгельной балки (например, на бойке, с использованием шаблонов и т.п.) в отверстия 7 коробчатых фиксаторов 6 вводят сердечники 8, секции 2 балки-распорки 1 и стойки шпренгелей 3; монтируют затяжку 4 с натяжными устройствами 5. После чего выполняют предварительное натяжение шпренгельной системы.

В процессе предварительного натяжения в затяжке 4 появляются растягивающие усилия, горизонтальная составляющая которых вызывает появление сжимающих усилий в балке-распорке 1. При обжатии указанным усилием секций 2 балки-распорки 1 концевые части сердечников 8 входят в продольные прорези 9 секций 2, обжимая древесину в поперечном направлении и уплотняя ее в коробчатых фиксаторах 6, что обеспечивает работоспособность узлов сопряжения.

Наличие продольных прорезей 9 на торцевых участках секций 2 предотвращает появление силовых трещин в древесине, вызванных внедрением в нее клиновидных частей сердечников 8, и обеспечивает работоспособность (прочность и жесткость) узлов сопряжений с увеличенной площадью соприкосновения металлических (фиксаторов 6, сердечников 8) и деревянных элементов (торцов секций 2 балок-распорок 1). Наличие на концах продольных прорезей 9 поперечных отверстий 11, диаметр которых превышает размер прорезей 9, снимает напряжения поперечных направлений и предотвращает возможное развитие продольных трещин в древесине, совпадающих по направлению со щелевыми прорезями 9.

Демонтаж сборно-разборной металлодеревянной шпренгельной балки ведется в следующей последовательности:

в продольное отверстие 10 сердечников 8 ввинчиваются болты, снабженые проушинами, тяжением которых из центральных отверстий 7 коробчатых фиксаторов 6 извлекаются сердечники 8, что приводит к освобождению от заклинивания торцевых участков секций 2 балки распорки 1. Это способствует свободному их извлечению из коробчатых фиксаторов 6.

К преимуществам предлагаемого технического решения относится возможность выполнения демонтажа металлодеревянных конструкций без повреждения их деревянных элементов, что дает возможность их повторного применения. Принятая конструкция узлов сопряжения обеспечивает экономию материалов по сравнению с аналогами.

Технико-экономический эффект предлагаемого технического решения заключается в упрощении изготовления сборно-разборных металлодеревянных преднапряженных шпренгельных балок, а также в снижении расхода материалов за счет конструктивных особенностей узлов сопряжения и повторного применения материалов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Конструкции из дерева и пластмасс. Учеб. для вузов. Ю.В.Слицкоухов, В. Д.Буданов и др. Под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В.Слицкоухова. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986 - 543 с. (рис.VII.16, с.311).

2. Карлсен Г.Г., Большаков В.В. и др. Деревянные конструкции. - 2-е изд. , перераб. Под ред. Г.Г.Карлсена. - М. - Л.: ГСИ, 1952. - 755с. (рис. 145; с.275...278).