Способ изготовления облегченной металлической балки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСГ 1 УБЛИК ОПИС Ь" 30ерно-строительтельство СССР31/00 1976.льство С3/08, 1 ГСР982,ЕГЧЕННОИ НИЛ О тельство., а их структуртроительных дварительно ть изобретеособности зованием иала достительных напм м ей части, так рхней половины ми выступов на одну из поло" (шага) периои; выгиб полоу до соприкосдругом в нах по выступам го способа вет во всей полтва материала и остаток известн то он не реализ рочностные свой ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Тюменский инженый институт(57) Использование; строи именно изготовление жестк ных элементов или узлов с конструкций, например пре напряженных балок, Гущнос ния: повышенИе несущей сп балки максимальным исполь процностных свойств матер гается созданием предвари./Изобретение относится к строительству, а именно к изготовлению жесткихструктурных элементов или узлов стро-ительных конструкций, например, к изготовлению предварительно напряженныхбалок,Известен способ изготовления облегченной металлической балки, включающий резку стенки балки по зигзагооб"разной линии с увеличивающейся отконцов балки к ее середине высотой,полуцаемых при резке выступов, уста"новку полученных частей одну над дру"(51)5 В 23 К, 31/00 Е 04 С 3/08 2ряжений, обратных по знаку напряжениям, возникающим от эксплуатационныхнагрузок в поясах балки, Дляэтогоупруго дешормируютверхний и нижнийпояса балки в пролетной цасти, Этипояса получают в пролетной части стенки, разрезая ее"попрямой, параллельной нейтральной оси балки Затем Фиксируют пояса в упруго дейормированномсостоянии ввариванием распорок междупоясами, Упрощение технологии и уменьшение трудоемкости достигается тем,что разрезание балки по стенке выполняют по прямой линии, что упрощает -разметку линии реза и трудоемкостьснижается, т.к, длина линии реза значительно меньше длины реза по зигзагообразной линии, исключается необходимость установки половин разрезанной балки друг на друга и ихсварки,т.к балка разрезается только в пролетной части, в приопорных частяхстенка не разрезается 2 ил. гой с контактом в средн то вершины выступов ве приходятся над вершина нижней части, при этом вин укорачивают на 1/ч да зигзагообразной лини вин навстрецу друг друг новения выступов другслестку и сварку половин в нахлестку. Нед о том, ч у ноте и с17931 4конструкции, он трудоемок и нетехно- На Фиг, 1 изображена исходная бал"логичен,. ка с нанесенной линией реза", наНаиболее близким из известных спо- Фиг, 2 - изготовленная балка, предлособовявляется способ изготовления женной конструкции5облегченнои металлическои балки, сог- Изготовление облегценной металли".ласно которому с целью повышения не-цеской балки осуществляетсяследующимсущей способности стенки баХки в при- образом. :, , , .опорных"частях, после разрезания ис-На стенке исходной балки 1 в проходной балки по вертикальной стенке 10 летной цаСТИ ее наносят линию резапосййусоиде в пролетной части, го-2 параллельно оси балки," расположив .ризонтальная ось которой лежитвыше" ее выше нейтральйой оси балки, Посленейтральной оси балки и попоследней " разрезки"в пролетной цасти балки об-в приопорньх частях,"полученные поло- " разуются двезоны 3 и 4,"причем- попе- винки исходной балки-соединяют-с уве речное сечение в зоне ч, примыкающейличивающимся от середййы балки к опо- ; к нижйему поясу, полуцается болеерам нахлестом выступов разрезанных -мощное,чем поперечное сечение 3," приполовин-. :,.,.,: в : .: .:Мыкающей к верхнему поясу После разНедостаткомтакогоспособа изго"резания стенки балки осуществляют,:товления облегченной балки является 20 например, "с помощью гидродомкратов упневозможность "полностью реализовать ругий выгиб зон 3 и ч в стороны от.прочностные" способности материала . ,;: нейтральной оси исходной балки 1. ВеЦелью изобретеййя ЯВляется"повыше- личину изгиба зон3 и ч определяют ,ние несущей способности балки"повыше- " "расчетйым" путей исходя из условиянием полноты использования прочност цтобы наксимальные напряжения в крайных свойств "материала за счет созда-нихВолокнах "зоны с более слабымсе-,ния предварительного напряжения в по- цением -не превосходили предела упруясах балки, обратных по знаку напряже-гости материала исходной балки, Посленияз от эксплуатационных нагрузок, а "придания зонам 3 и 4 соответствующихтакже упрощение технологии и снижения 30 вь 1 гибов их раскрепляют"в деФОрмиротрудоемкссти изготовления,.-,"-;:,-: ванном состояний" распорками 5 привафь":, : - Уривая их к стенкам зон 3 и 4, при"этомПовышейие несущей способйости " распорки 5 могут быть расположенй подбалки максимальным использованием.разйыми"углами к оси балки по возможпрочностных свойствматериала дости З 5 Йостй вдоль направлений "главнцх сжиМагается созданием предварительных нап ющих усилий. Значения геометрических"Ряжений обратных по знаку напряжениям хаРактеристик поперечных сечений расвозникаюцим от эксплуатационных нагру порок 5 должны обеспечивать их процзокв поясах балки, путем" упругого де ность и устойчивость,Формирования верхнего и нижнего поя Полуценная балка является предвасов балки в йролетной части,разрезан рительно напряженной,. ной в пролетной части по стенке по ,. В статическом отношении полученнаяпрямой, параллельной нейтральной оси балка работает следуюц 1 им образом.балки. и расйоложенной выше последней и При взаимном упругом выгибе зон 3Фиксированием поясов в упруго деФор 45.и 4 в них возникают изгибающие моменмиРОВанном состОЯнии Вварйванием расты, при этом В поясах этих 30 Й В пропорок между поясами упрощение техно-летной части появляются растягивающиелогии; и уменьшение трудоемкости дости напряжения, а в частях стенок - сжигается тем, что разрезание балки по . Мающие. Кроме того, при упругом выгистенке выполняют по прямой линии цто 50 бе в зоне 3 возникают растягивающиеупрощает разметку линии реза и труд" усйлия, а в зоне ) - сжимающие усилия,емкость снижается, тк, длйна линии являющиеся следствием взаимного сопро реза значительно меньше длины резативления сближению опорных сеченийпо зигзагообразной линии, исключение балки при упругом выгибе зон 3 и 1,НЕОбходймости установки половин разре При пРиложении эксплуатационнойзанной балки друг на друга и их свар- нагрузки в сечейиях балки возникаютки, т.к балка разрезается только в " нормальные напряжения - сжимающие внпролетнои части, в приопорных частях верхнем поясе и растягивающие напряжения - в нижнем поясе, те напряжестенка не разрезается5175474 6ния обратные по знаку напряжениям от ах имеют следующие значения; Мупругого деформирования зон 3 и 4, = 4,33 РЬ = 3,46 10 кг см; Мв =Это приводит к существенному снижению = 3,09 РЬ = 2,47:10 кг см; Ивь=суммарных напряжений. = 1,24 Р = 2480 кг; Мк,= -1,24 Р =П р и:м е р, Требуется определить = 2480 кг, Здесь принято Ь д 0,4 мсуммарные напряжения в балке предло- " " расстояние междунейтральными осямиженкой конструкций, загруженной рас- поперечных сечений верхней и нижнейпределеНной нагрузкой, интенсйвности" зон. Суммарные напряжения Г,сГ = 10 т/м, Пролет балки 10 м ойира-0 = 600 кг/см ; бв = 2000 кг/смг, стг.,ние концов - шарнирное, Исходная бал" 6, = 246 кг/ем; (У,р 1160 кг/смка представляет широкополочный дву-. От загружения балки эксплуатацион, тавр Г 50 ИЗ со следующимигеометричес ной нагрузкойнормальные напряжениякими характеристиками: площадь пойе- ,:" будут (без учета преднапряжения)О,", =речного сечения А = 17 ц см ; момент 1 .= 2110 кг/см ; б въ =. 2210 кг/см , ао 2,о г.инерции 1 = 74190 см ; момент соп- суммарные нормальные напряжения полу-4 охротивления 1 т.= 3030 см ; радиус: : " чаются равными: 0 ц 1, = 2357 кг/сминерцйи: "х= 489,8 мм. Материал- "Я = 6 = 1610,кг/смПри этих же уссталь марки 09 Г 2 С по ТУ 14-1-:3023-81 ловиях в сечениях исходной балкио50 -/Исходная балка раз р 50 Щ 3 максимальнйе,.нормальние а ррезана по параллельной ее продольной жения равнц: Й =.+ 3300 кг/смоси линии., расположенной вышенейт-:, Таким образом, суммарные от дейральной оси на 100 мм. Обеим зонам .: -: ствия эксплуатациойной нагрузки и от3 верхней и нижней 4 придан УпРУгийпреднапряжения) напряжения в наиболеевыгиб с максимальным расстоянием ,: ; напряженном сечении балки предложен(стрела выгиба) между кромками разре-ной конструкциименьше .напряжений отзанной стенки, равным 200 мм,дляэто-:"эксплуатационной нагрузки) в исходнойго достаточно приложить между верхней балке в верхнем поясе на 514 и в ниж 3 и нижней 4 зонами, разрезанной по , .: нем поясе на 29.стенке балки, сосредотоцейную раздвй" 10Предлагаемая балка имеет достаточ-гающую силу Р = 2,0 тн в середине про- но высокую несущую способность полета, Геометрические характеристики хсравнению с исходной балкой, проста ипоперечных сечейий Галки предложенйой: технологйчна в изготовлении.конструкции (в середине пролета):1159501 см - момент инерции бал- З 5 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яфвпки предложенной конструкции; И- ,4733 см.- момент сопротивления верх-Способ изготовления облегченнойчЦР3.неи полки изготовленнои балки; Я.р =: .;: металлической балки, включающий раз= 4518 см,; момент инерции нижней 4 метку линии реза на стенкепролетнойзоны 1 = 8802 см ; момент сопротивле-.40 части балкии резку стейки, о т л Иния полки нижней зоны Б. = 1300 см ;ч а ю щ"и й с я тем, что, с целью по момент сопротивления стенки нижней . вышения несущей способности балки пуст з,зоны Ы = 301 см ; площадь поперечно- тем создания в поясах балки предвари 2го сечения нижней 4 зоны А = 103 см . , тельных напряжений, обратных по знакуВ результате упругого выгиба верх напряжениям от эксйлуатационнйх нагний 3 и нижний 4 зон в их сечениях врузок, упрощения технологии"и снижесередине пролета возникли нормальныения трудоемкости изготовления, стенкунапряжения от изгибающего момента и : балки режут по прямой параллельнойм чУпродольнои силы, Последние наидены в оси балки, а после резки полученныерезультате расчета полученной балки . 50 верхний и нижний пояса упруго деФоркак статически неопределимой системамируют и Фиксируют в упругодеФормиро"по методу сил, Изгибающие моменты и : ванномсостоянии, вваривая между пояпродольные силы в верхней и нижней .зо" сами распорки,Госта вительТехред М., о тиражсомцтета ио изо оскна, Ж, 1 Подписноеетецинн и открытиям при ГКТ СССшская наб , д. 4/5