Двутавровый гнутозамкнутый профиль с перфорированной стенкой

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балочных элементов зданий. Техническим результатом является достаточная местная (локальная) и общая устойчивость двутавровых гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости несущей конструкции. В двутавровом гнутозамкнутом профиле из двух плоских поясов и двух перфорированных стенок швеллерной формы, прикрепленных к поясам посредством зубчатых замыканий продольных кромок горизонтальных участков и взаимно опертых по вертикальным участкам, перфорированные стенки на всем протяжении вертикальных участков снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. Габарит профиля по высоте больше его габарита по ширине в 3…4 раза, когда высота вырезов составляет 0,7…0,8 высоты профиля, и в 5,9…6 раз, когда высота вырезов составляет 0,1…0,2 высоты профиля. 10 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балочных элементов при разработке несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения. В частности это могут быть элементы прогонов, ригелей, балок.

Известна стальная составная балка двутаврового сечения, у которой верхний и нижний пояса, а также вертикальную стенку образует пара гнутых тонкостенных профилей. Плоские участки этих профилей для формирования вертикальной стенки соединены между собой загибами выштампованных шпилек, взаимно входящих в образованные отверстия от выштамповки. Продольные кромки горизонтальных участков тех же парных профилей для формирования трубчатых (полостных) поясов загнуты до соприкосновения с противоположной гранью и соединены сваркой [Замалиев Ф.С., Замалиев Э.Ф., Замалиев Э.Ф. Стальная составная балка. - Патент №176505, 22.01.2018, бюл. №3]. Однако сварные соединения ограничивают минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяют применять оцинкованную сталь, которая обеспечивает высокую стойкость конструкции против коррозии. При этом использование выштампованных шпилек и их отверстий сопровождается определенным ростом дополнительных затрат.

Другим известным техническим решением является многопролетная несущая конструкция (балка), включающая трубчатый (пустотелый) профиль из двух криволинейных стенок и двух плоских поясов (верхнего и нижнего). Обе стенки приварены к поясам и, будучи вогнутыми вовнутрь, объединены стяжными шпильками в зоне их контакта, что придает пустотелому профилю конструкции двутавровое очертание [Веселов В.В., Федоров A.M. Многопролетная несущая балка. - Патент №176462, 19.01.2018, бюл. №2]. Как и в предыдущем случае, сварка ограничивает минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяет применять оцинкованную сталь, а стяжные шпильки и их отверстия вызывают определенный рост дополнительных затрат.

Известно еще одно техническое решение (принятое за аналог) в виде двутавровой балки с перфорированной стенкой, состоящей из отдельных элементов, соединенных между собой вертикальными ребрами жесткости с помощью сварки. В пролетных участках элементы стенки выполнены из гофрированного профиля, направляющие которого расходятся от центра элемента с отверстием в форме круга. Отверстие расположено по центру, получено путем выреза и снабжено кромками, усиленными воротником из листового проката [Холопов И.С., Лукин А.О., Валькаев P.P. Металлическая двутавровая балка. - Патент №147433, 10.11.2014, бюл. №31]. Однако и здесь сварные соединения ограничивают минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяют применять оцинкованную сталь.

Наиболее близким к предлагаемому (принятым в качестве прототипа) является техническое решение, представляющее собой двутавровый гнутозамкнутый профиль из двух плоских поясов и двух вогнутых вовнутрь стенок дугообразной формы. Стенки прикреплены к поясам посредством зубчатых замыканий продольных кромок и взаимно оперты в зоне их контакта. В поперечном сечении стенки имеют форму круглых полуколец, диаметр которых равен ширине поясов. Двутавровый гнутозамкнутый профиль можно выполнить с полками толще стенок, а также бистальными с расчетным сопротивлением у полок большим, чем у стенок [Марутян А.С. Двутавровый гнутозамкнутый профиль. - Патент №2680560, 22.02.2019, бюл. №6]. Такой профиль, имея компактную форму поперечного сечения с равными габаритами по ширине и высоте, достаточно эффективно сопротивляется продольным нагрузкам, приложенным центрально и с эксцентриситетами, что характерно для таких стержневых элементов, как стойки и колонны. Однако для силового сопротивления поперечным нагрузкам и воздействиям, свойственным балочным конструкциям, более эффективна форма двутаврового профиля с вытянутым по высоте распределением конструкционного материала, включая максимальную перфорацию его стенки. Применительно к двутавровым гнутозамкнутым профилям перфорации их стенок можно придать дополнительное функциональное назначение в виде формирования вырезов различных очертаний с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. Такие замыкания могут обеспечить необходимые связи вытянутого по высоте составного сечения и подобно аналогу усилить кромки вырезов перфорированной стенки. Обозначенная проработка двутавровых гнутозамкнутых профилей с перфорированными стенками, дополненная оптимизацией прочностных характеристик, может способствовать расширению области их рационального применения.

Техническим результатом предлагаемого решения является достаточная местная (локальная) и общая устойчивость двутавровых гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости несущей конструкции, расширение области рационального применения, а также уменьшение дополнительных затрат и расхода конструкционного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в двутавровом гнутозамкнутом профиле из двух плоских поясов и двух перфорированных стенок швеллерной формы, прикрепленных к поясам посредством зубчатых замыканий продольных кромок горизонтальных участков и взаимно опертых по вертикальным участкам, перфорированные стенки на всем протяжении вертикальных участков снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. Причем габарит профиля по высоте больше его габарита по ширине в 3…4 раза, когда высота вырезов составляет 0,7…0,8 высоты профиля, и в 5,9…6 раз, когда высота вырезов составляет 0,1…0,2 высоты профиля.

Предлагаемый двутавровый гнутозамкнутый профиль обладает достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для его изготовления можно использовать листовые заготовки одинаковой и разной толщины, как с зубчатыми замыканиями, так и со сварными, болтовыми или заклепочными соединениями. Для изготовления гнутозамкнутых профилей без сварных, болтовых или заклепочных соединений параметры зубчатых продольных кромок их листовых заготовок целесообразно подобрать так, чтобы одним зигзагообразным резом формировать кромки сразу двух заготовок. Издержки производства при этом будут минимальными, что обеспечит уменьшение дополнительных затрат. К тому же загибы зубчатых креплений гнутозамкнутых профилей увеличивают толщину смятия, что может способствовать определенному росту несущей способности соединений тонкостенных элементов, работающих в основном на сдвиг [Кузнецов И.Л., Фахрутдинов А.Ф., Рамазанов P.P. Результаты экспериментальных исследований работы соединений тонкостенных элементов на сдвиг. - Вестник МГСУ, 2016, №12. - С. 34-43]. Кроме того, загибы зубчатых креплений обеспечивают сохранение местной (локальной) устойчивости и формы сечения тонкостенных элементов до достижения предельного состояния, что позволяет рассчитывать не редуцированные сечения, а сечения нетто [Белый Г.И. К определению редуцированных сечений стержневых элементов легких стальных тонкостенных конструкций. - Вестник гражданских инженеров, 2017, №6. - С. 33-37]. Следует добавить, что загибы зубчатых креплений, распределенные равномерно по стенкам и полкам на всем протяжении двутаврового гнутозамкнутого профиля, сохраняют его цельность и монолитность в большей степени, чем зоны контакта с трением соединения фальцевого типа в прямоугольном профиле балки с креплениями торцов к зацепам, что позволило считать поперечное сечение балки монолитным [Яковлева Е.Л., Атавин И.В., Казакова Ю.Д., Максудов И.Х. Прочностные характеристики тонкостенных элементов. - Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017, №12 (63). - С. 125-139].

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на

фиг. 1 показан боковой вид двутаврового гнутозамкнутого профиля с прямоугольными вырезами перфорированной стенки;

фиг. 2 - боковой вид двутаврового гнутозамкнутого профиля с круглыми вырезами перфорированной стенки;

фиг. 3 - боковой вид двутаврового гнутозамкнутого профиля с шестиугольными вырезами перфорированной стенки;

фиг. 4 - боковой вид двутаврового гнутозамкнутого профиля с ромбическими вырезами перфорированной стенки;

фиг. 5 - боковой вид двутаврового гнутозамкнутого профиля с овальными вырезами перфорированной стенки;

фиг. 6 - вид сверху (или снизу) двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой;

фиг. 7 представлен поперечный разрез двутаврового гнутозамкнутого профиля в пределах одного из вырезов его перфорированной стенки;

фиг. 8 - расчетная схема поперечного сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля в пределах одного из вырезов его перфорированной стенки;

фиг. 9 - аксонометрия фрагмента двутаврового гнутозамкнутого профиля с прямоугольными вырезами его перфорированной стенки в разобранном виде;

фиг. 10 приведены графики изменений основных расчетных параметров двутаврового гнутозамкнутого профиля в зависимости от роста относительной высоты h/V вырезов его перфорированной стенки.

Для количественной оценки ресурсов несущей способности двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой целесообразно рассчитать площадь, а также моменты инерции его сечения Ix и Iy относительно главных центральных осей. Здесь очевидно, что сечение такого профиля можно считать составной фигурой, включающей две пары горизонтальных прямоугольников размерами t×U, образующих верхний и нижний пояса (полки), а также одну пару вертикальных прямоугольников размерами t×V с вырезами размерами t×h (0<h<V) или без вырезов (h=0), образующих перфорированную стенку. Расчетные выкладки при этом допустимо выполнять по средней линии тонкостенного сечения без учета угловых закруглений и без учета численных величин, содержащих значения толщины, возведенной во вторую и третью степень (t2, t3) [Марутян А.С. Оптимизация конструкций из трубчатых (гнутосварных) профилей квадратных (прямоугольных) и ромбических сечений. - Строительная механика и расчет сооружений, 2016, №1. - С. 30-38].

Расчетная площадь сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля складывается из расчетных площадей сечений четырех поясных элементов и двух элементов перфорированной стенки (при h=0):

A=4tU+2tV=2tU(2+1/n),

откуда

U=(A/t)/(1/(2(1/n+2))) и V=(A/t)/(1/(2(2n+1))),

где n - отношение меньшего (горизонтального) габарита к большему (вертикальному), n=U/V;

t - толщина штрипсов (листовых заготовок или формуемых полос).

Момент инерции сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси х-х:

Ix=tU3(2(1/n)3/12+4(0,5/n)2)=tU3(0,1666666/n+1)/n2.

Момент инерции сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси у-у.

Iy=2×2tU3/12=0,3333333tU3.

Здесь уместно тестирование полученных формул на базе прокатных свайных двутавров (типа С) по ГОСТ Р 57837-2017, у которых стенки и полки имеют одинаковые толщины [ГОСТ Р 57837-2017. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2017. - С. 13-14]. Его основные итоги нагляднее представить в табличной форме, откуда видно, что эти формулы достаточно корректны для продолжения численных выкладок с их применением.

Если значения осевых моментов инерции сечения приравнять друг к другу, то будет иметь место уравнение третьей степени:

Ix-Iy=0;

(0,1666666/n+1)/n2-0,3333333=0;

n3-3n-0,5=0;

n1=-1,6417835; n2=-0,1682544; n3=1,8100379.

Практический интерес вызывает третье значение переменной n, когда при n=1,8100379≈1,81 рассчитываемый профиль является стержневым элементом, равноустойчивым из плоскости и в плоскости несущей конструкции. Однако в этом случае его двутавровое очертание трансформируется в Н-образное.

Возвращаясь к двутавровому гнутозамкнутому профилю, необходимо рассчитать момент сопротивления его сечения относительно оси х-х:

Чтобы найти экстремальное значение момента сопротивления Wx его формулу необходимо продифференцировать по переменной n:

Приравняв к нулю производную (dWx/dn=0), можно получить уравнение второй степени:

n2+0,3333333n-0,0833333=0;

n1=-0,4999997; n2=0,1666666.

Практическое значение имеет второй корень n=0,1666666≈1/6,0. В этом случае двутавровый профиль является балочным элементом с наибольшим по абсолютной величине значением прочностной характеристики поперечного сечения, то есть Wx=Wx,max. Примерно таким же отношением меньшего (горизонтального) габарита двутаврового профиля к большему (вертикальному) габариту отличается подкрановая балка с клиновидной вставкой [Братусь Н.Г., Янкин П.В. Совершенствование конструктивных решений подкранового комплекса. - Вестник Приднепровской национальной академии строительства и архитектуры, 2010, №11. - С. 28-33]. В двутавровом гнутозамкнутом профиле с отношением n=1/6,0 и двойной стенкой без вырезов (h=0) по всей протяженности такой стенки необходимы сварные, болтовые, заклепочные или другие соединения для обеспечения цельности составного сечения из тонкостенных поясных элементов и таких же по толщине элементов стенки. Поэтому здесь более предпочтительна перфорированная стенка (0<h<V), в которой все вырезы обрамлены такими же зубчатыми кромками, что и поясные элементы.

Все дальнейшие численные выкладки более наглядны в сравнении с соответствующими расчетными параметрами, принятыми в качестве эталонных (100-процентных) значений, когда полки и стенки двутаврового гнутосварного профиля из прототипа имеют одинаковые толщины (k=1):

где t и А - соответственно толщина и суммарная площадь штрипсов (листовых заготовок или формуемых полос), t=const и A=const.

Чтобы завершить расчет оптимизированного сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля без перфорации стенки, в качестве расчетной предпосылки можно принять цельность его составного сечения:

Как видно, с ростом высоты в 1,928 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,675 раза а момент сопротивления - в 1,388 раза.

Момент инерции сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси х-х целесообразно определять с учетом ограничений размеров по высоте вырезов в перфорированной стенке [Стальные здания в Европе. Многоэтажные стальные здания. Часть 2. Основные проектные решения / Ассоциация стального строительства. - М.: Аксиом Графикс Юнион, 2017. - С. 56, рис. 5.7]:

- для прямоугольных отверстий

h≤0,7V;

- для круглых отверстий

h≤0,8V.

Кроме того, для расчетного значения момента инерции сечения с учетом вырезов перфорированной стенки необходимо использовать две формулы:

- по сечению с вырезом [Притыкин А.И. Прогибы перфорированных балок с шестиугольными вырезами: две формы решения. - Промышленное и гражданское строительство, 2015, №5. - С. 10-16]

- по условно осредненному сечению между сечением с вырезом и сечением простенка (глухого участка стенки между вырезами) [Притыкин А.И., Емельянов К.А. Определение прогибов балок с ромбовидной перфорацией стенки. - Вестник МГСУ, 2018, том 13, выпуск 7. - С. 814-823]

где tw - толщина перфорированной стенки, tw=2t.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по сечению с прямоугольным вырезом имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,645 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 1,949 раза, а момент сопротивления - в 1,185 раза.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по условно осредненному сечению между сечением с прямоугольным вырезом и сечением простенка имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,775 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,269 раза, а момент сопротивления - в 1,278 раза.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по сечению с круглым вырезом имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,535 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 1,696 раза, а момент сопротивления - в 1,105 раза.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по условно осредненному сечению между сечением с круглым вырезом и сечением простенка имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,709 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,102 раза, а момент сопротивления - в 1,278 раза.

Если повторить все численные выкладки в интервале от h=0,1V до h=0,95V, то динамику их основных результатов нагляднее можно представить в графической форме как реакцию на изменения относительной высоты вырезов h/V, откуда достаточно очевидны наиболее оптимальные параметры:

n=U/V=1/4…1/3 при h/V=0,7…0,8,

где n - значение отношения габаритных размеров, оптимизированное в каждом расчетном случае по критерию максимальной прочности (Wx=Wx,max), а параметр h/V=0,7…0,8 наиболее востребован на практике в современном проектировании двутавровых балок с перфорированными стенками [Лаврова А.С. Совершенствование методов расчета перфорированных балок с круглыми вырезами с помощью конечно-элементного анализа и моделирования. - Дисс. … канд. техн. наук. - Калининград, 2018. - С. 39].

В приведенном расчете оптимальных параметров отражена практика изготовления двутавровых балок с перфорированными стенками из фасонного проката, где технологические операции основаны на газопламенной резке и электродуговой сварке. Развитие легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) базируется на технологии холодной обработки металла, в которой увеличение размеров вырезов сопровождается определенным ростом отходов. Так, например, отличительной особенностью С-образного профиля «Атлант» является наличие в его стенке трапециевидных вырезов с отбортовками, что 1) предохраняет от ранней местной потери устойчивости, 2) снижает влияние профиля на теплопроводность ограждающих конструкций, 3) допускает скрытую прокладку инженерных сетей [Косых П.А. Сравнение несущей способности легких стельных тонкостенных профилей различной конфигурации на основе компьютерного моделирования. - Вестник ТГАСУ, 2015, №2. - С. 135-143]. Однако оборотной стороной перечисленных преимуществ является существенная масса отходов конструкционного материала, то есть оцинкованной стали. Поэтому оптимизационный расчет необходимо рассмотреть также подробно, когда перфорированная стенка двутаврового гнутозамкнутого профиля имеет малогабаритные вырезы (h/V=0,1…0,2), необходимые и достаточные для размещения зубчатых креплений, обеспечивающих цельность составного сечения и уменьшающие отходы материала.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по сечению с вырезом при h/V=0,1 имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,926 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,672 раза, а момент сопротивления - в 1,387 раза.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по условно осредненному сечению между сечением с вырезом и сечением простенка при h/V=0,1 имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,927 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,673 раза, а момент сопротивления - в 1,387 раза.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по сечению с вырезом при h/V=0,2 имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,912 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,654 раза, а момент сопротивления - в 1,382 раза.

Оптимизационный расчет двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по условно осредненному сечению между сечением с вырезом и сечением простенка при h/V=0,2 имеет следующий вид:

Как видно, с ростом высоты в 1,924 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 2,664 раза, а момент сопротивления - в 1,632 раза.

Таким образом, для сравнительно небольших вырезов, уменьшающих отходы конструкционного материала, но обеспечивающих цельность составного сечения, наиболее оптимальные параметры составляют:

n=U/V=1/6…1/5,9 при h/V=0,1…0,2.

Практическое значение имеет дальнейшее уточнение расчетных характеристик предлагаемых профилей с добавлением зубчатых креплений взамен сварных, болтовых или заклепочных соединений. Для этого в рассмотренных профилях необходимо подобрать размеры элементов зубчатого крепления (зубцов), которые должны быть не меньше 1/10 габаритного размера сечения [СП 260.1325800.2016. Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования. - М., 2016. - С. 16, формула (7.2)]. В данном случае этот размер составляет 0,1U, где U - ширина полки (пояса) гнутозамкнутого профиля.

В расчетных выкладках параметр зубчатых креплений (размер зубцов) отразится 12-кратным образом (в прототипе 8-кратным), так как двутавровый гнутозамкнутый профиль имеет составное сечение из 4 листовых заготовок (штрипсов или формуемых полос) с продольными кромками зубчатой формы, из которых 2 перфорированные заготовки дополнительно снабжены такими же кромками зубчатой формы по всему периметру каждого из вырезов:

A=2tU(2+1/n);

Абрутто=A+ΔA=2tU(2+1/n)+12×0,1tU=2tU(2,6+1/n);

при n=1/6

A=2tU(2+6)=16tU;

Абрутто=2tU(2,6+6)=17,2tU;

А/Абрутто=16/17,2=0,9302325;

при n=1/5,9

A=2tU(2+5,90)=15,80tU;

Абрутто=2tU(2,6+5,90)=17,0tU;

A/Абрутто=15,80/17,0=0,9294117;

при n=1/4

A=2tU(2+4)=12,0tU;

Абрутто=2tU(2,6+4)=13,2tU;

А/Абрутто=12,0/13,2=0,9090909;

при n=1/3

A=2tU(2+3)=10,0tU;

Абрутто=2tU(2,6+3)=11,2tU;

А/Абрутто=10,0/11,2=0,8928571.

Найденные значения отношения А/Абрутто двутавровых гнутозамкнутых профилей с перфорированными стенками не превышают аналогичных отношений прототипа (двутаврового гнутозамкнутого профиля с h/V=0 и А/Абрутто=0,8561151…0,8653198) и находятся примерно в тех же пределах, что и редукционный коэффициент стержневых элементов легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК):

ρ=Ared/A,

где Ared - расчетная площадь редуцированного (эффективного) сечения, А - расчетная площадь полного сечения.

Так, применительно к сплошным гнутым профилям С-образного и швеллерного сечения ρ=0,694…0,950 [Рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу ограждающих и несущих конструкций из стальных гнутых профилей повышенной жесткости. - М.: ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова, 1999. - С. 10-11, табл. 2].

Реализацию двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой можно показать на примере с базовым объектом в виде составного двутавра из двух гнутых сигма-профилей размерами сечения 300×80×20,5×2 мм, геометрические характеристики которого составляют:

- для полного сечения

- для эффективного сечения

где расчетные параметры эффективного сечения определены при сжатии с изгибом без учета начальных геометрических несовершенств [Корсун Н.Д., Простакишина Д.А. Анализ НДС составного сечения из тонкостенных профилей с учетом начальных геометрических несовершенств. - Академический вестник УралНИИпроект РААСН, 2018, №4. - С. 83-88].

Новое техническое решение в первом варианте представлено двутавровым гнутозамкнутым профилем с прямоугольными вырезами перфорированной стенки, геометрические характеристики которого при V=300 мм составляют:

- для полного сечения

- для эффективного сечения

где значения толщин (t=2,0 мм и t=2,2 мм) приняты по ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.

Новое техническое решение во втором варианте представлено двутавровым гнутозамкнутым профилем с круглыми вырезами перфорированной стенки, геометрические характеристики которого при V=300 мм составляют:

- для полного сечения

- для эффективного сечения

где значения толщин (t=1,7 мм и t=2,0 мм) приняты по ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.

Новое техническое решение в третьем варианте представлено двутавровым гнутозамкнутым профилем с небольшими вырезами перфорированной стенки (h/V=0,1), геометрические характеристики которого при V=300 мм составляют:

- для полного сечения

- для эффективного сечения

где значения толщин (t=2,2 мм и t=2,5 мм) приняты по ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.

Как видно, полученные результаты расчетных выкладок и их сравнения подтверждают рациональность и эффективность использования двутаврового гнутосварного профиля с перфорированной стенкой в несущих элементах, оказывающих силовое сопротивление поперечным нагрузкам и воздействиям.

Двутавровый гнутозамкнутый профиль из двух плоских поясов и двух перфорированных стенок швеллерной формы, прикрепленных к поясам посредством зубчатых замыканий продольных кромок горизонтальных участков и взаимно опертых по вертикальным участкам, отличающийся тем, что перфорированные стенки на всем протяжении вертикальных участков снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов, причем габарит профиля по высоте больше его габарита по ширине в 3…4 раза, когда высота вырезов составляет 0,7…0,8 высоты профиля, и в 5,9…6 раз, когда высота вырезов составляет 0,1…0,2 высоты профиля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для прогрева монолитной части узла примыкания ригелей к колонне зданий с сборно-монолитным каркасом.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям сборных или монолитных колонн (стоек) со случайным эксцентриситетом. Задача изобретения - повышение устойчивости и жесткости железобетонной колонны (стойки).

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых элементов при разработке несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к элементам силовых конструкций, работающих под нагрузкой, и может быть использовано в качестве балок строительных сооружений, перекрытий при строительстве ангаров, траверс опор линий электропередач и т.п.

Применение: в области строительства при монтаже строительных ферм. Задача: повышение надежности выверки, обеспечение транспортабельности кассет, уменьшение затрат эксплуатирующей организации за счет универсальности по отношению к типам укрупняемых ферм и снижение трудоемкости укрупнения фермы.

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), например из холодногнутых профилей из оцинкованной стали.

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединению стропил кровли с антисейсмическим поясом. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для теплоизоляции стен. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическим неразрезным балкам. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к опалубкам для изготовления ригелей, балок, колонн и конструкциям самих ригелей, балок, колонн, и может быть использовано при возведении жилых, общественных и административных зданий и сооружений, а также при их восстановлении или реконструкции.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции перекрытий и покрытий. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости конструкции.

Изобретение относится к области строительства, в частности к решетчатым конструкциям. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности узлового соединения решетчатой конструкции.

Изобретение относится к области строительства, а именно к решетчатой конструкции - ферме. Техническим результатом изобретения является снижение уровня концентрации напряжений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении решетчатых конструкций с поясами из многогранных труб. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости конструкции.

Изобретение относится к области строительства, в частности к покрытию здания из трехгранных ферм. Технический результат заключается в повышении жесткости покрытия.

Изобретение относится к области строительства, в частности к покрытию из трехгранных ферм, и может быть использовано в качестве конструкций перекрытий, элементов комбинированных систем с возможностью подвески технологических устройств, грузоподъемных механизмов.

Изобретение относится к электрификации железных дорог и может быть использовано в поддерживающих устройствах контактной сети и устройствах освещения станционных путей как совмещенно, так и раздельно.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам строительства зданий из металлических ферм. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационных характеристик фермы.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других длинномерных несущих решетчатых конструкций из труб.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других длинномерных несущих решетчатых конструкций из труб.

Изобретение относится к области строительства, а именно к решетчатым конструкциям, например, стальным фермам. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и устойчивости стержней решетки уголкового сечения. В решетчатой конструкции, включающей пояса из замкнутых профилей с листовыми фасонками на всю их длину, соединенные стержнями решетки из одиночных уголков, прикрепленных к фасонкам на болтах, стержни решетки выполнены из уголков с углом раскрытия полок где а - длина полки уголка, t - толщина полки уголка. В обушках по концам уголков выполнены прорези на ширину листовых фасонок поясов. Полки уголков в узлах крепления сплющены до контакта с фасонками поясов, и в сплющенных полках уголков и листовых фасонках выполнены соосные отверстия для болтов. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балочных элементов зданий. Техническим результатом является достаточная местная и общая устойчивость двутавровых гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости несущей конструкции. В двутавровом гнутозамкнутом профиле из двух плоских поясов и двух перфорированных стенок швеллерной формы, прикрепленных к поясам посредством зубчатых замыканий продольных кромок горизонтальных участков и взаимно опертых по вертикальным участкам, перфорированные стенки на всем протяжении вертикальных участков снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. Габарит профиля по высоте больше его габарита по ширине в 3…4 раза, когда высота вырезов составляет 0,7…0,8 высоты профиля, и в 5,9…6 раз, когда высота вырезов составляет 0,1…0,2 высоты профиля. 10 ил., 1 табл.

Наверх