RU176692U1

RU176692U1 - Perforated I-Beam Metal Beam

Info

Publication number: RU176692U1
Application number: RU2017128594U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Митрофанов; Юлия Юрьевна Хлебнева; Владимир Петрович Синцов; Сергей Владимирович Митрофанов
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована как облегченный несущий элемент каркаса зданий и сооружений. Перфорированная двутавровая металлическая балка, стенка которой выполнена с одним рядом шестиугольных вырезов, имеет толщину стенки балки на участках, прилегающих к наружным углам крайних шестиугольных вырезов, 0,5-0,6 первоначальной толщины стенки балки, а во внутренних углах шестиугольных вырезов расположены выступы. Техническим результатом полезной модели является повышение несущей способности перфорированной двутавровой металлической балки. 1 ил.The utility model relates to the field of construction and can be used as a lightweight supporting element of the frame of buildings and structures. A perforated I-beam metal beam, the wall of which is made with one row of hexagonal cuts, has a wall thickness of the beam in areas adjacent to the outer corners of the extreme hexagonal cuts, 0.5-0.6 of the initial thickness of the beam wall, and protrusions are located in the inner corners of the hexagonal cuts. The technical result of the utility model is to increase the bearing capacity of a perforated I-beam metal beam. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована как облегченный несущий элемент каркаса зданий и сооружений.The utility model relates to the field of construction and can be used as a lightweight supporting element of the frame of buildings and structures.

В качестве прототипа принята перфорированная металлическая балка, выполненная с одним рядом шестиугольных вырезов, длина горизонтальной стороны отдельного выреза больше длины перемычки между вырезами (патент РФ на полезную модель №88039, МПК Е04С 3/08, опубл. 27.10.2009 г.).As a prototype, a perforated metal beam made with one row of hexagonal cuts was adopted, the length of the horizontal side of a single cut is greater than the length of the bridge between the cuts (RF patent for utility model No. 88039, IPC E04C 3/08, published on October 27, 2009).

Основным недостатком прототипа являются высокие значения нормальных напряжений на участках, прилегающих к наружным углам крайних шестиугольных вырезов, что приводит к потере устойчивости перфорированной металлической балки. В этих углах стенки балки возникает концентрация напряжений из-за резкого изменения сечения балки по длине, что при отрицательных температурах и динамических нагрузках может привести к более раннему разрушению балки до наступления предельных напряжений в поясах балки.The main disadvantage of the prototype is the high values of normal stresses in the areas adjacent to the outer corners of the extreme hexagonal cuts, which leads to a loss of stability of the perforated metal beam. In these corners of the beam wall, stress concentration occurs due to a sharp change in the beam cross-section along the length, which at negative temperatures and dynamic loads can lead to earlier destruction of the beam before the onset of ultimate stresses in the beam belts.

Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции перфорированной двутавровой металлической балки.The objective of the utility model is to improve the design of a perforated I-beam metal beam.

Техническим результатом полезной модели является повышение несущей способности перфорированной двутавровой металлической балки.The technical result of the utility model is to increase the bearing capacity of a perforated I-beam metal beam.

Технический результат достигается тем, что перфорированная двутавровая металлическая балка, стенка которой выполнена с одним рядом шестиугольных вырезов, согласно полезной модели, толщина стенки балки на участках, прилегающих к наружным углам шестиугольных вырезов, составляет 0,5-0,6 первоначальной толщины стенки балки, а во внутренних углах шестиугольных вырезов расположены выступы.The technical result is achieved by the fact that a perforated I-beam metal beam, the wall of which is made with one row of hexagonal cuts, according to a utility model, the wall thickness of the beam in the areas adjacent to the outer corners of the hexagonal cuts is 0.5-0.6 of the initial thickness of the beam wall, and protrusions are located in the inner corners of the hexagonal cutouts.

Совокупность существенных признаков обеспечивает повышение несущей способности перфорированной двутавровой металлической балки.The combination of essential features provides an increase in the bearing capacity of a perforated I-beam metal beam.

Расчеты устойчивости методом конечных элементов стенок перфорированных двутавровых металлических балок с различной толщиной участков стенки балки, прилегающих к наружным углам шестиугольных вырезов, показали, что нормальные напряжения при уменьшении толщины стенки балки до 0,5-0,6 первоначальной толщины стенки балки, снижаются (см. таблицу 1).Calculations of the stability by the finite element method of the walls of perforated I-beams with different thicknesses of the sections of the beam wall adjacent to the outer corners of the hexagonal cuts showed that normal stresses decrease when the beam wall thickness is reduced to 0.5-0.6 of the original beam wall thickness (see table 1).

При толщине стенки балки 0,1-0,49 первоначальной толщины стенки балки и при толщине стенки балки 0,6-0,99 нормальные напряжения выше, что ухудшает работу перфорированной двутавровой металлической балки.With a beam wall thickness of 0.1-0.49 of the initial beam wall thickness and with a beam wall thickness of 0.6-0.99, normal stresses are higher, which worsens the performance of a perforated I-beam metal beam.

Совпадающими признаками является то, что перфорированная двутавровая металлическая балка выполнена с одним рядом шестиугольных вырезов.Matching signs is that the perforated I-beam metal beam is made with one row of hexagonal cuts.

Отличительными признаками является то, что толщина стенки балки на участках, прилегающих к наружным углам шестиугольных вырезов составляет 0,5-0,6 первоначальной толщины стенки балки, а во внутренних углах шестиугольных вырезов расположены выступы.Distinctive features is that the wall thickness of the beam in the areas adjacent to the outer corners of the hexagonal cuts is 0.5-0.6 of the original thickness of the wall of the beam, and protrusions are located in the inner corners of the hexagonal cuts.

Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Наличие участков, прилегающих к наружным углам шестиугольных вырезов с толщиной стенки балки 0,5-0,6 первоначальной толщины стенки балки и выступов, расположенных во внутренних углах шестиугольных вырезов, ведет к плавному изменению сечения по длине балки и снижению концентрации напряжений, что, в свою очередь, приводит к повышению несущей способности перфорированной двутавровой металлической балки.Between the totality of the essential features of a utility model and the achieved technical result, there is the following causal relationship. The presence of sections adjacent to the outer corners of the hexagonal cuts with a beam wall thickness of 0.5-0.6 of the initial thickness of the beam wall and protrusions located in the inner corners of the hexagonal cuts leads to a smooth change in the section along the length of the beam and a decrease in stress concentration, which, in in turn, leads to an increase in the bearing capacity of a perforated I-beam metal beam.

Полезная модель проиллюстрирована графическими материалами, где на Фиг. 1 изображена перфорированная двутавровая металлическая балка, вид сбоку.The utility model is illustrated in graphic materials, where in FIG. 1 shows a perforated I-beam metal beam, side view.

Перфорированная двутавровая металлическая балка 1, стенка которой выполнена с одним рядом шестиугольных вырезов 2, толщина стенки балки на участках 3, прилегающих к наружным углам шестиугольных вырезов 2, составляет 0,5-0,6 первоначальной толщины стенки балки 1, а во внутренних углах шестиугольных вырезов 2 расположены выступы 4.A perforated I-beam metal beam 1, the wall of which is made with one row of hexagonal cuts 2, the wall thickness of the beam in sections 3 adjacent to the outer corners of the hexagonal cuts 2, is 0.5-0.6 of the initial wall thickness of the beam 1, and in the inner corners of the hexagonal notches 2 are the tabs 4.

Предлагаемый вариант перфорированной двутавровой металлической балки 1 изготавливают следующим образом. Исходную балку разрезают зигзагообразными резами и получают две полубалки (верхняя и нижняя части) с выполнением вырезов. Затем участки 3 стенки балки 1, прилегающие к наружным углам шестиугольных вырезов 2, нагревают до 1000-1100°С электрическими нагревательными приборами и с помощью пуансона уменьшают толщину стенки балки на этих участках 3, при этом происходит выдавливание металла в области внутренних углов шестиугольных вырезов 2, что приводит к образованию выступов 4. Затем с помощью сварки соединяют две части балки по перемычкам и получают перфорированную двутавровую металлическую балку 1 с меньшей концентрацией напряжений во внутренних углах шестиугольных вырезов 2. Наличие участков 3 и выступов 4 ведет к плавному изменению сечения по длине балки и снижению концентрации напряжений и повышению несущей способности перфорированной двутавровой металлической балки.The proposed version of the perforated I-beam metal beam 1 is made as follows. The initial beam is cut in zigzag cuts and get two half-beams (upper and lower parts) with the execution of cutouts. Then, sections 3 of the wall of the beam 1 adjacent to the outer corners of the hexagonal cutouts 2 are heated to 1000-1100 ° C by electric heating devices and, using a punch, they reduce the thickness of the wall of the beam in these sections 3, and metal is extruded in the region of the internal angles of the hexagonal cuts 2 , which leads to the formation of protrusions 4. Then, using welding, connect the two parts of the beam along the jumpers and get a perforated I-beam metal beam 1 with a lower concentration of stress in the inner corners of the hexagons x cutouts 2. The presence of sections 3 and protrusions 4 leads to a smooth change in cross section along the length of the beam and a decrease in stress concentration and an increase in the bearing capacity of a perforated I-beam metal beam.

Claims

Perforated I-beam metal beam, the wall of which is made with one row of hexagonal cuts, characterized in that the wall thickness of the beam in areas adjacent to the outer corners of the hexagonal cuts is 0.5-0.6 of the original thickness of the beam wall, and in the inner corners of the hexagonal cuts protrusions are located.