Комбинированная конструкция из clt-панели и деревокомпозитных ребер

Изобретение относится к строительству, в частности к комбинированным деревокомпозитным конструкциям. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности. Конструкция состоит из CLT-панели и деревокомпозитного ребра, объединенных металлическими резьбовыми стержнями с кольцевыми закреплениями с пружинными шайбами по верхней грани ребра, расположенных под углом ∠α в пределах от 30 до 60° к продольной оси ребра. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к строительству и предназначено для возведения зданий и сооружений из комбинированных деревокомпозитных конструкций.

Известно техническое решение дощатоклееного пролетного строения, содержащее вертикальные клееные прямоугольного поперечного сечения балки заводского изготовления, верхнюю деревоплиту из горизонтальных досок-заготовок, являющуюся одновременно элементом проезжей части и элементом главных балок. Собранная на месте строительства клееная деревоплита проезжей части состоит из перекрестных под углом 90° слоев горизонтальных досок-заготовок, уложенных на всю ширину моста так, что первый слой досок и все последующие нечетные слои уложены поперек оси балок, а второй слой и все последующие четные слои - вдоль оси балок с устройством клеевых швов с балками и между слоями, причем первый слой деревоплиты с поперечными досками размещен в зоне нейтральной оси сечений образованной многоребристой, коробчатой системы пролетного строения (Патент RU 2258110 C1, МПК E01D 2/04 от 26.11.2003, опубл. 10.08.2005, авторы Уткин В.А. и Кадисов Г.М., аналог).

Недостатками данного технического решения является сложность изготовления плиты путем склеивания ламелей на проектной отметке и контроля качества, а также возможность образования непроклеев.

Известно техническое решение изготовления деревянной балки составного сечения на наклонно вклеенных связях, обеспечивающей сплачивание соединяемых между собой элементов таким образом, чтобы они работали как одно целое. Соединительные элементы - металлические стержни, установленные под углом ∠α в пределах от 30° до 45°, с шагом s, лежащим в интервале h≥s≥10d, где h - высота сечения балки, d - диаметр стержней, при этом стержни заглублены в нижнем элементе балки на глубину l≥20d (Патент RU 2173376 С1, МПК Е04С 3/14 от 08.06.2000, опубл. 10.09.2001, авторы Меркулов А.Т., Турковский С.Б., Грилль А.А., Сазонов А.И., Погорельцев А.А., Григорьев С.А., Тарасов М.А., аналог).

Недостатком технического решения является сложность технологии вклеивания и контроля качества вклеивания металлических стержней.

Известно техническое решение строительной конструкции из деревянных элементов, сплачиваемых посредством установленных в гнезда металлических призматических шпонок с боковыми накладками, имеющими отверстия для центральных болтов с закрепленными парными когтевыми хомутами, установленными наклонно к продольной оси конструкции (Патент RU 2166038 C1, МПК E04C 3/12, 3/18 от 14.07.1999, опубл. 27.04.2001, авторы Алексашкин Е.Н. и Егоров В.В., аналог).

Недостатком этого технического решения является невозможность применения соединения для деревянных элементов разной ширины и податливость соединений в конструкции.

Известно техническое решение деревянной балки, усиленной витыми крестообразными стержнями (Жаданов В.И., Аркаев М.А., Котлов В.Г. Экспериментальные исследования деревянных балок, усиленных витыми крестообразными стержнями. Промышленное и гражданское строительство. 2017. №11. стр. 5-11, аналог).

Недостатком данного технического решения является сложность изготовления соединительных элементов с крестообразным сечением.

Известно техническое решение деревокомпозитной плитно-ребристой конструкции из деревоклееных балок, объединенных с CLT-панелью винтами по нижним граням балок (Jacquier N., Girhammar U.A. Evaluation of bending tests on composite glulam-CLT beams connected with double-sided punched metal plates and inclined screws. Construction and Building Materials. 2015. Vol. 95. Pp. 762-773, аналог).

Недостатком технического решения является большая материалоемкость и низкая эффективность деревокомпозитной конструкции из-за сложности включения плиты в работу ребер.

Известно техническое решение деревокомпозитной плитно-ребристой конструкции из CLT-панели и деревянных балок, склеенных по верхним граням балок (Aicher S., Zisi N., Sustersic I. Load sharing and damage redundancy of ribbed wooden elements. Otto-Graf-Journal. 2019. Vol. 18, Pp. 15-30, аналог).

Недостатками этого технического решения является сложность производства работ и контроля качества склеивания на проектной отметке.

Известно техническое решение деревоклееной балки, усиленной стальной пластиной по нижней грани деревянного элемента. Стальная пластина соединена с балкой наклонно установленными винтами (Trautz M., Koj C. Mit Schrauben Bewehren - Neue Ergebnisse. Bautechnik. 2009. Vol. 86. Pp. 228-238, аналог).

Недостатками данного технического решения является большая металлоемкость конструкции, чувствительность к изменению температурно-влажностного режима помещения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является деревокомпозитная плитно-ребристая конструкция из CLT-панели и деревокомпозитного ребра, объединенных винтами по верхней грани ребра. Наружные ламели CLT-панели ориентированы по оси деревокомпозитного ребра (Masoudnia R., Masoudnia S. Numerical investigation of effective flange width in the CLT-GLT composite T-beams. New Zealand Timber Design Journal. 2019. Vol. 27. Iss. 3. Pp. 7-16, прототип).

Недостатком прототипа является низкая несущая способность и жесткость деревокомпозитной плитно-ребристой конструкции вследствие малоэффективного включения плиты и ребра в совместную работу.

Целью изобретения является повышение несущей способности и жесткости деревокомпозитной конструкции из CLT-панели и деревокомпозитного ребра (ребер).

Это достигается путем применения в качестве соединительных элементов резьбовых стержней с концевыми закреплениями для увеличения сдвигоустойчивости соединений и более эффективного включения в совместную работу ребра (ребер) и CLT-панели.

На фиг. 1 представлен продольный вид комбинированной деревокомпозитной конструкции, на фиг. 2 - поперечное сечение комбинированной конструкции из CLT-панели и деревокомпозитного ребра, на фиг. 3 - то же из CLT-панели и двух (или нескольких) ребер.

Конструкция состоит из CLT-панели (1) и деревокомпозитного ребра (или нескольких ребер) (2), объединенных металлическими резьбовыми стержнями (3) по верхней грани ребра (ребер) таким образом, чтобы CLT-панель и ребро (ребра) работали как одно целое. Металлические резьбовые стержни ввинчены в массив CLT-панели и ребра и имеют концевые закрепления с пружинными шайбами, исключающими влияние температурно-влажностных колебаний. Резьбовые стержни расположены под углом ∠α в пределах от 30° до 60° к продольной оси ребра (ребер) конструкции, а также исходя из требований максимальной несущей способности в соответствии с линиями (осями) главных растягивающих напряжений в ребре (ребрах) конструкции. Резьбовые стержни с концевыми закреплениями (3) установлены по межшовным границам объединяемых элементов в пределах расстояния 0,4*L от опор, где L - пролет конструкции.

Для снижения податливости соединений и увеличения несущей способности комбинированной деревокомпозитной конструкции на границе плита из CLT панели - ребро могут быть дополнительно установлены двухсторонние когтевые шайбы различных типов.

В качестве ребра (ребер) может быть применена клееная, цельная древесина или LVL.

Наружные ламели CLT-панели должны быть ориентированы относительно продольной оси деревокомпозитного ребра (ребер) в зависимости от шага опорных конструкций и условий опирания.

CLT-панель, опирающаяся на ребро (ребра) по одно-, двух- или многопролетной схеме, может быть выполнена цельной или из нескольких сборочных единиц (CLT-панелей).

Предлагаемое техническое решение позволит увеличить несущую способность и жесткость деревокомпозитной конструкции за счет более эффективного включения плиты из CLT-панели в работу ребра (ребер), объединенных сдвигоустойчивыми соединениями на резьбовых стержнях с концевыми закреплениями.

1. Комбинированная конструкция из CLT-панели и деревокомпозитного ребра, отличающаяся тем, что CLT-панель объединена с деревокомпозитным ребром металлическими резьбовыми стержнями с концевыми закреплениями с пружинными шайбами по границе объединяемых элементов под углом ∠α в пределах от 30 до 60° к продольной оси конструкции в соответствии с величиной главных растягивающих напряжений в зоне установки резьбовых стержней.

2. Комбинированная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что на границе плита из CLT-панели - ребро могут быть дополнительно установлены двухсторонние когтевые шайбы различных типов.

3. Комбинированная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что резьбовые стержни с концевыми закреплениями установлены по межшовным границам объединяемых элементов в пределах расстояния 0,4 L от опор, где L – пролет конструкции.

4. Комбинированная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ребра может быть применена клееная, цельная древесина или LVL.