RU226633U1

RU226633U1 - WOODEN COMPOSITE BEAM REINFORCED WITH POLYMER COMPOSITE RODS

Info

Publication number: RU226633U1
Application number: RU2024108350U
Authority: RU
Inventors: Тагир Альмирович Зиннуров; Егор Владиславович Новицкий; Станислав Викторович Пермяков
Filing date: 2024-03-29
Publication date: 2024-06-14

Abstract

Полезная модель относится к области строительства зданий и сооружений. Данное техническое решение может быть использовано при возведении перекрытий и покрытий зданий, пролетных строений мостов и других вспомогательных конструкций, испытывающих изгибные формы деформаций. Предложенное конструктивное решение деревянной балки, усиленной полимерными композитными стержнями, позволяет увеличить несущую способность на действие сдвигающих сил между брусьями и нормальных напряжений. Составная деревянная балка, объединённая нагелями, состоит двух или более брусьев и устанавливается на опорные части. В качестве элементов усиления выступают полимерные композитные стержни, которые устанавливаются в предварительно просверленные отверстия в несколько рядов по длине и ширине балки. Для жесткой фиксации полость между деревом и полимерным композитным стержнем заполняется клеем на основе термореактивной смолы. Полимерные композитные стержни располагаются в теле балки по дуге, таким образом, чтобы их центры сходились на валике натяжителя, установленного на нижней грани в центре балки, а концы стрежней пересекали брусья в балке. При помощи натяжителя производится предварительное натяжение стержней после схватывания клея. Натяжение стержней формируется механическим способом путем вертикального перемещения валика внутри натяжителя, за счет выкручивания болтов.The utility model relates to the field of construction of buildings and structures. This technical solution can be used in the construction of floors and coverings of buildings, bridge spans and other auxiliary structures that experience bending forms of deformation. The proposed design solution for a wooden beam, reinforced with polymer composite rods, makes it possible to increase the load-bearing capacity under the action of shear forces between the beams and normal stresses. A composite wooden beam, connected by dowels, consists of two or more beams and is installed on supporting parts. The reinforcement elements are polymer composite rods, which are installed in pre-drilled holes in several rows along the length and width of the beam. For rigid fixation, the cavity between the wood and the polymer composite rod is filled with glue based on a thermosetting resin. Polymer composite rods are located in the body of the beam along an arc, so that their centers converge on the tensioner roller installed on the bottom face in the center of the beam, and the ends of the rods intersect the beams in the beam. Using a tensioner, the rods are pre-tensioned after the glue has set. The tension of the rods is generated mechanically by vertically moving the roller inside the tensioner by unscrewing the bolts.

Description

Полезная модель относится к области строительства зданий и сооружений. Техническое решение деревянной составной балки, усиленной полимерными композитными стержнями может быть использовано при возведении перекрытий и покрытий зданий, пролетных строений мостов и других вспомогательных конструкций, испытывающих изгибные формы деформаций.The utility model relates to the field of construction of buildings and structures. The technical solution of a wooden composite beam reinforced with polymer composite rods can be used in the construction of floors and roofings of buildings, bridge spans and other auxiliary structures that experience bending forms of deformation.

Известно несколько технических решений, которые обеспечивают совместную работу деревянных элементов в составном сечении. В.С. Деревягиным в патенте СССР №41721 (305261), опубликованный 31.07.1947 г. было предложено традиционное техническое решение составной балки. В патенте предложено соединение элементов составной деревянной балки за счет податливых связей в виде стальных гвоздей или пластин. Конструкция балки проста в изготовлении, но чаще всего размеры сечения балки ограничены габаритами соединяющих элементов. В книге Конструкции из дерева и пластмасс. / Под ред. Г.Г. Карлсена, изд-е 4-е, М.: Стройиздат, 1975 г., с. 179-181 предложена деревянная конструкция составного сечения, в которой доски и брусья сложенные ярусами объединяются с помощью связей. Стальные связи в виде нагелей расположены перпендикулярно к плоскости соединения брусьев, что обеспечивает высокую податливость соединения при сдвиге в плоскости контакта соединяемых элементов, и, следовательно, влияет на жесткость всей конструкции. В патенте RU (11) 2 645 026(13) C1 МПК E04C 3/12 15.02.2018 предложена деревянная балка из нескольких брусьев, объединенных между собой металлическими зубчатыми пластинами. Недостатком конструкции является ограничения её применения в условиях постоянной влажностью, которые могут привести к выходу из строя зубчатых пластин. There are several technical solutions that ensure the joint operation of wooden elements in a composite section. V.S. Derevyagin, in USSR patent No. 41721 (305261), published on July 31, 1947, proposed a traditional technical solution for a composite beam. The patent proposes the connection of elements of a composite wooden beam due to pliable connections in the form of steel nails or plates. The design of the beam is simple to manufacture, but most often the dimensions of the beam section are limited by the dimensions of the connecting elements. In the book Structures made of wood and plastics. / Ed. G.G. Carlsen, 4th edition, M.: Stroyizdat, 1975, p. 179-181 a wooden structure of a composite section is proposed, in which boards and beams folded in tiers are combined using ties. Steel connections in the form of dowels are located perpendicular to the plane of connection of the beams, which ensures high compliance of the connection when shearing in the plane of contact of the connected elements, and, therefore, affects the rigidity of the entire structure. The patent RU (11) 2 645 026(13) C1 IPC E04C 3/12 02/15/2018 proposes a wooden beam made of several beams interconnected by metal toothed plates. The disadvantage of the design is the limitation of its use in conditions of constant humidity, which can lead to failure of the gear plates.

Также известен узел соединения деревянной конструкции из патента СССР N 937645 кл. E04В 1/58, опубликованный 27.11.80 г., который предлагает соединять элементы в разных направлениях, при помощи металлических пластин. Эти пластины расположены на концах поперечного элемента стержнями и жестко заделаны в наклонные отверстия при помощи клея. Соединение применяется для сходящихся под прямым углом брусьям, а также невозможно к применению для пролётных балок. Составная балка из патента RU (11) 2173376(13) C1 МПК E04C 3/14, опубликованный 10.09.2001, представляет собой соединение брусьев по плоскостям сплачивания, а их совместная работа обеспечивается за счет наклонно под углом от 30° до 45° вклеенных стальных стержней, которые располагаются с шагом от h до 10d. Предложенное расположение стальных стержней обеспечивает высокую жесткость конструкции изгибаемого элемента и повышает несущую способность, но стальные элементы особенно во влажной среде имеют склонность к коррозии, поэтому из-за низкой долговечности балку нельзя использовать в агрессивных средах с повышенной влажностью. Also known is the connection unit for a wooden structure from USSR patent N 937645 class. E04B 1/58, published on November 27, 1980, which proposes connecting elements in different directions using metal plates. These plates are located at the ends of the transverse element with rods and are rigidly sealed into inclined holes using glue. The connection is used for beams converging at right angles, and is also impossible to use for span beams. The composite beam from the patent RU (11) 2173376(13) C1 IPC E04C 3/14, published on September 10, 2001, is a connection of beams along joining planes, and their joint work is ensured by inclined steel glued at an angle from 30° to 45° rods, which are located in increments from h to 10d. The proposed arrangement of steel rods ensures high rigidity of the structure of the bending element and increases the load-bearing capacity, but steel elements, especially in a humid environment, are prone to corrosion, therefore, due to low durability, the beam cannot be used in aggressive environments with high humidity.

В качестве аналога принято техническое решение из патента №222454 МПК E04C 3/14 от 26 декабря 2023 года, для изготовления деревянной балки, состоящей из нескольких брусьев, используются расположенные под углом 30-45 градусов полимерные композитные нагели. Полимерные композитные нагели вклеиваются в деревянные брусья, обеспечивая соединение по плоскостям сплачивания.As an analogue, a technical solution was adopted from patent No. 222454 MPK E04C 3/14 dated December 26, 2023, for the manufacture of a wooden beam consisting of several beams, polymer composite dowels located at an angle of 30-45 degrees are used. Polymer composite dowels are glued into wooden beams, providing a connection along the bonding planes.

Целью полезной модели является разработка конструктивного решения деревянной балки, усиленной полимерными композитными стержнями. Для увеличения несущей способности и повышения жесткости в деревянную балку, состоящую из нескольких брусьев по высоте сечения и объединенных нагелями, по дуге в вертикальной плоскости вклеивают полимерные композитные стержни. По сравнению с аналогом повышается несущая способность балки не только на действие сдвигающих сил между брусьями, но и увеличивается прочность при действии нормальных напряжений.The purpose of the utility model is to develop a structural solution for a wooden beam reinforced with polymer composite rods. To increase the load-bearing capacity and increase rigidity, polymer composite rods are glued along an arc in a vertical plane into a wooden beam, consisting of several beams along the section height and united by dowels. Compared to its analogue, the load-bearing capacity of the beam increases not only against the action of shear forces between the beams, but also the strength under the action of normal stresses increases.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема усиления деревянной балки полимерными композитными стержнями, а на фиг. 2. – продемонстрирован узел натяжителя, устанавливаемого на балке.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. Figure 1 shows a diagram of strengthening a wooden beam with polymer composite rods, and Fig. 2. – the tensioner assembly installed on the beam is demonstrated.

Составная деревянная балка 1, объединённая нагелями, состоит двух или более брусьев и устанавливается на опорные части 3. В качестве элементов усиления выступают полимерные композитные стержни 2, которые устанавливаются в предварительно просверленные отверстия в несколько рядов по длине и ширине балки. Для жесткой фиксации полость между деревом и полимерным композитным стержнем 2 заполняется клеем на основе термореактивной смолы. Полимерные композитные стержни 2 располагаются в теле балки 1 по дуге с радиусом не менее d, E_f и R_f − диаметр, модуль деформации и расчетное сопротивление полимерного композитного стержня соответственно, таким образом, чтобы их центры сходились на валике 5 натяжителя 4 установленного на нижней грани в центре балки, а концы стрежней пересекали брусья в балке 1. При помощи натяжителя 4 производится предварительное натяжение стержней после схватывания клея. Натяжение стержней формируется механическим способом путем вертикального перемещения валика 3 внутри натяжителя, за счет выкручивания болтов 5.A composite wooden beam 1, united by dowels, consists of two or more beams and is installed on supporting parts 3. The reinforcement elements are polymer composite rods 2, which are installed in pre-drilled holes in several rows along the length and width of the beam. For rigid fixation, the cavity between the wood and the polymer composite rod 2 is filled with glue based on thermosetting resin. Polymer composite rods 2 are located in the body of beam 1 along an arc with a radius of at least d, E_f And R_f − diameter, deformation modulus and design resistance of the polymer composite rod, respectively, so that their centers converge on the roller 5 of the tensioner 4 installed on the bottom face in the center of the beam, and the ends of the rods intersect the beams in beam 1. Using the tensioner 4, the rods are pre-tensioned after the glue has set. The tension of the rods is formed mechanically by vertical movement of the roller 3 inside the tensioner, by unscrewing the bolts 5.

Заявленная полезная модель балки может быть использовано в народном хозяйстве при усилении эксплуатируемых деревянных изгибаемых балок, в частности используемых в качестве несущих конструкций покрытия, перекрытия здания или проектного строения мостов. Предварительно деревянные балки разгружаются, и обеспечивается доступ к верхней поверхности на ее торцах.The claimed utility model of a beam can be used in the national economy to strengthen existing wooden bending beams, in particular those used as load-bearing structures for roofing, building slabs or design bridge structures. The wooden beams are first unloaded, and access to the upper surface at its ends is provided.

Claims

A wooden beam consisting of beams along the height of the section, united by dowels, and reinforced with polymer composite rods, characterized in that polymer composite rods with a diameter d are installed in an arc with a radius R in pre-drilled holes along the length and width of the beam and fixed with glue based on a thermosetting resin , while their centers converge on the tensioner roller installed on the bottom face in the center of the beam, and the ends of the polymer composite rods intersect the beams in the beam, and the polymer composite rods are tensioned using the tensioner, and the radius R is at least

R=d⋅Ef/Rf,

where d, Ef and Rf are the diameter, deformation modulus and design resistance of the polymer composite rod, respectively.