армированный стержневой элемент из композитного материала в пространственных конструкциях

Формула изобретения

Армированный стержневой элемент в пространственных конструкциях, включающий в себя трубу из композитного материала, прямоугольный стальной профиль, отличающийся тем, что стальной прямоугольный профиль установлен в трубе во всю ее длину, вплотную соприкасаясь с внутренней поверхностью трубы, и имеет отгибающиеся пластины, которые служат ребрами жесткости от возможной потери устойчивости в поперечном горизонтальном направлении.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к одним из составных частей в строительных пространственных конструкциях, изготавливаемых в виде армированных стержневых элементов.

Известно существующее изобретение - строительный элемент, включающий стержень круглого сечения, прикрепленный к торцу стержня диск с осевым отверстием под крепежный болт с поводковой гайкой, жестко закрепленной на диске, охватывающий головку болта колпак, стержень выполнен из железобетона, продольная рабочая арматура которого жестко прикреплена к стенке колпака по его периметру, при этом диаметр диска превышает диаметр колпака на две толщины защитного слоя арматуры (патент SU 676703 А1 от 30.07.79, Е04В 1/58).

Вес этого элемента применительно к стержням пространственных структур неоправданно большой, а также применение бетонного раствора в конструкции и сложность технологического процесса изготовления увеличивают срок строительства.

Известный стержневой строительный элемент, включающий стержень с концевыми шайбами с отверстиями, сквозь которые пропущен пруток, поводковые шестигранные муфты и шпильки, снабжен на каждом из концов напрягающей резьбовой шестигранной втулкой и резьбовым наконечником, выполненным на конце прутка, на который навинчена напрягающая резьбовая шестигранная втулка, а каждая шпилька выполнена с левой и правой резьбами, левая из которых взаимодействует с резьбой напрягающей втулки, при этом концевые шайбы имеют отбортованные концы, охватывающие стержень (патент SU 838035 А1 от 15.06.81, Е04В 7/00, Е04В 1/58).

Недостатками этой конструкции является высокая трудоемкость, сложность технологического процесса изготовления стержня. Применение такого рода конструкции в виде стержней пространственных конструкций повлечет за собой большой вес покрытия перекрываемой площади.

Известен составной стержень, имеющий поперечное сечение в виде равнобедренного треугольника, включающего несущие элементы уголкового профиля, размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой (патент SU 1074978 А1 от 23.02.1984, Е04С 3/04). В качестве несущих элементов используется стальной прокатный неравнобокий уголковый профиль, причем свободные концы полок уголков, размещенных у основания треугольника, соединены с решеткой основания, а несущий элемент, расположенный в вершине треугольника, выполнен в виде стыкованных свободными концами полок уголков, обушки которых размещены на одном уровне.

Недостатком известного технического решения является недостаточная жесткость элементов стержня, выполненных из одиночных уголковых элементов, высокая трудоемкость, сложность технологического процесса изготовления и значительный расход стали.

Наиболее близким техническим решением является выбранный в качестве прототипа пространственный стержень сапсан, содержащий несущие элементы уголкового профиля, размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой, несущие элементы решетки которого выполнены из стального равнополочного уголкового профиля, образованного полками и кольцевым сегментом, полки расположены под углом, равным 60° (патент RU 2105111 С1 от 20.02.1998, Е04С 3/08).

Недостатком этого технического решения является высокая трудоемкость, сложность технологического процесса изготовления.

Целью заявленного изобретения является повышение жесткости армированного стержневого элемента в виде трубы из композитного материала, решение устойчивости при больших статических и динамических нагрузках, увеличение несущей способности.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в стержневом элементе, выполненном из композитного материала в форме трубы 1, устанавливается вертикально стальной прямоугольный профиль 2. Форма стального профиля выполнена перфорированием в виде фермы. Перфорация может быть произведена не во всю длину профиля, а только в местах необходимых условиям расчетов относительно характеристик самого стального профиля и воспринимаемой нагрузки. Перфорация производится по линиям незамкнутого контура фигур, вследствие чего полученные отгибающиеся пластины 3 служат ребрами жесткости от возможной потери устойчивости профиля в поперечном горизонтальном направлении. Прямоугольный стальной профиль вплотную соприкасается с внутренней поверхностью композитной трубы, с ее внутренним диаметром. Форма стального прямоугольного профиля с отгибающимися пластинами является геометрически неизменяемой системой, имеет повышенные поперечную и продольную жесткости, является технологичной и простой в изготовлении.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид армированного стержневого элемента; на фиг.2 - сечение; на фиг.3 - вид сверху.

Конструкция включает в себя трубу из композитного материала 1, стальной прямоугольный профиль 2 с отгибающимися пластинами 3.

Предлагаемая форма армированного стержневого элемента, выполненного в виде трубы из композитного материала, применяется следующим образом. В конструкции узлового соединения, которая представляет собой цилиндрическую форму из композитного материала только большего диаметра, предварительно вырезаются отверстия, по диаметру совпадающие с внешним диаметром армированного стержневого элемента, с заданным углом к оси узлового соединения. После этого идет установка армированного стержневого элемента в узловое соединение до центра оси. Далее, полая часть узлового соединения заполняется эпоксидной массой, для уменьшения стоимости и веса смешанной с наполнителем и химически инертным материалом. С противоположными концами армированных стержневых элементов поступают аналогично вышесказанному.

Применение данной конструкции - армированного стержневого элемента - в пространственных структурах позволяет решить самые сложные технические задачи. Повышение ресурса эксплуатации, повышение надежности работы всей конструкции, увеличение несущей способности при статических и динамических нагрузках, устойчивость к воздействию кислот и щелочей, простота в изготовлении - вот некоторые из многих преимуществ, которыми обладает настоящее изобретение.

Предложенная конструкция не требует для ее изготовления применения каких-либо специальных приспособлений, внедрения новой технологии или изменения традиционно принятой на заводах технологии изготовления ферм.

Следовательно, это конструктивное решение соответствует условию "промышленная применимость". Предложенная конструкция не только возможна к применению, но и обладает хорошими технико-экономическими показателями.

В процессе эксплуатации в конструкции армированного стержневого элемента возникают изгибающие моменты, поперечные и продольные силы, разрушающим действиям которых противостоит предложенная форма. Таким образом, обеспечивается устойчивость, надежность конструкции при статических и динамических нагрузках за счет установки стального прямоугольного профиля с отгибающимися пластинами в стержневой элемент, выполненный в форме трубы из композитного материала.