RU2650143C1

RU2650143C1 - Shrengel beam

Info

Publication number: RU2650143C1
Application number: RU2017119073A
Authority: RU
Inventors: Людмила Валентиновна Безрукова; Владислав Адольфович Безруков; Антон Николаевич Рычихин; Вячеслав Андреевич Безруков
Original assignee: Людмила Валентиновна Безрукова
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-04-09

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to building structures and can be used as main beams of coatings and ceilings of industrial and civil buildings, for example bearing elements of overpasses, pedestrian crossings, technological overpasses, etc. Technical result is achieved due to the fact that the truss beam consists of a stiffness beam, racks, tightening and connection joints. Racks are located with a slope from the point of sag tightening at an angle to the stiffening beam 10÷90° with the formation of the beam compressed belt sections between the joints with a length longer than the sections length of the stretched tightening zone, where the joints at the tightening are shifted to the point of sag tightening.

EFFECT: technical task is to reduce the material consumption of the structure, increase reliability and stability against progressive destruction under the influence of distributed uniform and uneven loads.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в качестве главных балок покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий и сооружений, например несущих элементов путепроводов, пешеходных переходов, технологических эстакад и др.The invention relates to building structures and can be used as the main beams of coatings and floors of industrial and civil buildings and structures, for example, supporting elements of viaducts, pedestrian crossings, technological trestles, etc.

Известна конструкция балки, подкрепленная затяжкой, которая состоит из жесткой балки постоянного сечения (верхнего пояса), стоек и затяжки (нижнего пояса). При этом затяжка очерчена по кривой, выпуклой по отношению к продольной оси балки, и соединена с ней через вертикально ориентированные стойки. /1/A known design of the beam, reinforced by a puff, which consists of a rigid beam of constant cross-section (upper belt), struts and tightening (lower belt). In this case, the tightening is outlined along a curve convex with respect to the longitudinal axis of the beam and connected to it through vertically oriented posts. /one/

Недостатком известного технического решения является сравнительно большая материалоемкость системы при действии временных распределенных нагрузок, преимущественно неравномерно распределенных нагрузок, обусловленная тем, что нижняя растянутая панель, больше верхнего пояса, при которой результирующий изгибающий момент в жесткой балке постоянного сечения, возникающий от внешней нагрузки, беспредельно увеличивается с ростом неравномерных нагрузок.A disadvantage of the known technical solution is the relatively large material consumption of the system under the action of temporary distributed loads, mainly unevenly distributed loads, due to the fact that the lower stretched panel is larger than the upper belt, in which the resulting bending moment in a rigid beam of constant cross section, arising from an external load, increases infinitely with the growth of uneven loads.

Наиболее близкой конструкцией к предлагаемой является шпренгельная балка, состоящая из балки жесткости, центральной вертикальной и наклонных стоек-шпренгелей, гибкой затяжки и узлов соединения. Стойки расположены с наклоном к центральной стойке под различными углами к горизонтальной балке жесткости, а затяжка очерчена по кривой, выпуклой по отношению к продольной оси балки, и соединена с ней через вертикально ориентированные стойки. /2/The closest design to the proposed one is the truss beam, consisting of a stiffener beam, a central vertical and inclined truss racks, flexible tightening and connection points. The racks are inclined to the central rack at different angles to the horizontal stiffener, and the tightening is outlined in a curve convex with respect to the longitudinal axis of the beam and connected to it through vertically oriented racks. / 2 /

Недостатком известной конструкции является значительная материалоемкость конструкции при действии временных неравновесных нагрузок. Это обусловлено тем, что изгибающие моменты увеличиваются с ростом неравномерной нагрузки, что приводит к потере устойчивости при предельных нагрузках, допускающих пластичную работу материала, и обуславливает повышение расхода материалов на балку жесткости, а следовательно, на всю конструкцию, и может привести к потере устойчивости в предельном расчетном состоянии, так как изгибающие моменты могут расти до бесконечности, поскольку возмущающая сила для сохранения равновесия будет совершать отрицательную работу.A disadvantage of the known design is the significant material consumption of the structure under the action of temporary nonequilibrium loads. This is due to the fact that bending moments increase with increasing non-uniform load, which leads to loss of stability at ultimate loads allowing plastic work of the material, and leads to an increase in the consumption of materials on the stiffener, and therefore on the entire structure, and can lead to loss of stability in limiting design state, since bending moments can grow to infinity, since the disturbing force will do negative work to maintain equilibrium.

Техническая задача заключается в снижении материалоемкости конструкции, повышении надежности и устойчивости против прогрессирующего разрушения под воздействием распределенных равномерных и неравномерных нагрузок.The technical problem is to reduce the material consumption of the structure, increase reliability and stability against progressive failure under the influence of distributed uniform and uneven loads.

Поставленная задача решается таким образом, что в шпренгельной балке, состоящей из балки жесткости, центральной вертикальной и наклонных стоек, затяжки и узлов соединения, согласно изобретению наклонные стойки расположены с наклоном от максимально низкой точки выпуклости под углом к балке жесткости 10÷90° с величиной расстояния в пределах смежных стоек между узлами балки жесткости, большей величины расстояния между узлами затяжки.The problem is solved in such a way that in the truss beam, consisting of a stiffener, a central vertical and inclined struts, puffs and connection points, according to the invention, the inclined struts are inclined from the lowest possible convexity point at an angle to the stiffener 10 ÷ 90 ° with a value the distance within adjacent racks between the nodes of the stiffness beam, the greater the distance between the nodes of the tightening.

Предлагаемая шпренгельная балка отличается от известной тем, что наклонные стойки расположены симметрично по обе стороны с наклоном от центральной вертикальной стойки под углом к балке жесткости 10÷85° с образованием между узлами соединения участков сжатого пояса балки длиной, большей длины участков растянутой зоны затяжки, при этом узлы соединения растянутой зоны затяжки сдвинуты к центральной вертикальной стойке.The proposed truss beam differs from the known one in that the inclined racks are located symmetrically on both sides with an inclination from the central vertical strut at an angle to the stiffener 10 ÷ 85 ° with the formation between the connection nodes of the sections of the compressed belt of the beam with a length greater than the length of the sections of the extended tightening zone, this, the nodes of the stretched tightening zone are shifted to the central vertical strut.

В предельном состоянии, при наличии шарниров система остается устойчивой, а изгибающие моменты в балке жесткости при повышении узловых нагрузок стабилизируются и не увеличиваются при росте нагрузок и деформаций, так как система начинает работать по принципу фермы, элементы которой испытывают только продольные усилия. При подборе соответствующих величин углов наклона стоек под острым углом к продольной оси балки жесткости в пределах 10÷90° усилия в поясах по всей длине могут иметь одинаковую величину.In the limiting state, in the presence of hinges, the system remains stable, and the bending moments in the stiffening beam stabilize with increasing nodal loads and do not increase with increasing loads and deformations, since the system starts working on the principle of a truss, the elements of which experience only longitudinal forces. When selecting the appropriate values of the angle of inclination of the racks at an acute angle to the longitudinal axis of the stiffener within 10 ÷ 90 °, the forces in the belts along the entire length can have the same value.

На фиг. 1 представлен общий вид шпренгельной балки; фиг. 2 - схема расчета шпренгельной балки.In FIG. 1 shows a General view of the truss beam; FIG. 2 is a diagram for calculating a truss beam.

Шпренгельная балка состоит из балки жесткости 1, центральной вертикальной стойки 2, наклонных стоек 3, затяжки 4, узлов соединения 5 стоек 2 и 3 с верхним сжатым поясом балки 1 и узлов соединения 6 стоек 2 и 3 с нижним растянутым поясом затяжки 4.The spreader beam consists of a stiffening beam 1, a central vertical strut 2, inclined struts 3, a tie 4, connection points 5 of a strut 2 and 3 with an upper compressed belt of a beam 1 and connection units 6 of a strut 2 and 3 with a lower stretched tension belt 4.

Конструкция работает следующим образом.The design works as follows.

Внецентренно сжатый верхний пояс балки жесткости 1 соединен с нижним растянутым поясом-затяжкой 4 таким образом, чтобы длина участка между узлами соединения 5 со стойками 2 и 3 сжатого пояса была больше длины участка между узлами соединения 6 со стойками 2 и 3 растянутого пояса-затяжки 4, а стойка была бы расположена под острым углом к сжатому поясу балки жесткости 1 в пределах 10÷90°, что обеспечивает устойчивость системы в целом. При появлении шарниров пластичности в предельном состоянии система превращается в конструкцию, принявшую устойчивое положение. Действительно, возмущающаяся сила при условии сохранения равновесия при перемещении будет совершать положительную работу, что говорит об устойчивости системы, перемещения стабилизируются, и моменты в поясе не растут.The eccentrically compressed upper belt of the stiffening beam 1 is connected to the lower stretched tightening belt 4 so that the length of the section between the nodes of the connection 5 with the racks 2 and 3 of the compressed belt is greater than the length of the section between the nodes of the connection 6 with the racks 2 and 3 of the stretched tightening belt 4 , and the rack would be located at an acute angle to the compressed belt of the stiffener 1 within 10 ÷ 90 °, which ensures the stability of the system as a whole. When plastic joints in the ultimate state appear, the system turns into a structure that has taken a stable position. Indeed, a perturbing force, provided that equilibrium is maintained during displacement, will do a positive job, which indicates the stability of the system, displacements stabilize, and moments in the belt do not increase.

При расчете шпренгельной балки длиной 2400 см участки a₁, а₂, а₃ и а₄ между узлами соединения сжатого верхнего пояса балки жесткости равны между собой и составляют 600 см. Участки между узловыми соединениями нижнего пояса затяжки b₁=b₄=710 см, b₂=b₃=502 см. Угол наклона стойки к балке жесткости 50°20′.When calculating the spreader beam 2400 cm long, sections a ₁ , ₂ , a ₃ and a ₄ between the joints of the compressed upper belt of the stiffening beam are equal to each other and amount to 600 cm. The sections between the nodes of the lower tightening belt b ₁ = b ₄ = 710 cm , b ₂ = b ₃ = 502 cm. The angle of inclination of the rack to the stiffener beam is 50 ° 20 ′.

При воздействии нагрузки Р=10тн на узел «1» изгибающий момент составит 19 тм. Наибольшая допустимая сила на узел «1» при условии возможности параллельности поясов равна 15тн. При увеличении b₁ и b₄ до 810 см деформация уменьшается почти в два раза.When the load P = 10tn on the node "1", the bending moment is 19 tm. The greatest allowable force per node "1", provided that the belts are parallel, is 15 tons. With an increase in b ₁ and b ₄ to 810 cm, the deformation decreases almost twofold.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2186913, кл. Е04С 3/08, публ. 2002.08.10.1. RF patent No. 2186913, cl. Е04С 3/08, publ. 08/08/10.

2. Патент РФ №2184819, кл. Е04С 3/10, публ. 2002.07.10 (прототип).2. RF patent No. 2184819, cl. E04C 3/10, publ. 2002.07.10 (prototype).

Claims

Truss beam, consisting of a stiffening beam, struts, convex tightening and nodes of their connection, characterized in that the racks are inclined from the lowest possible convexity point of the tightening at an angle to the stiffening beam of 10 ÷ 90 ° with the distance within adjacent racks between the beam nodes stiffness, a larger distance between the tightening nodes.