RU2825380C1 - Wood-metal beam - Google Patents
Wood-metal beam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2825380C1 RU2825380C1 RU2024105015A RU2024105015A RU2825380C1 RU 2825380 C1 RU2825380 C1 RU 2825380C1 RU 2024105015 A RU2024105015 A RU 2024105015A RU 2024105015 A RU2024105015 A RU 2024105015A RU 2825380 C1 RU2825380 C1 RU 2825380C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- chords
- stiffening ribs
- side faces
- side walls
- Prior art date
Links
- 229910000634 wood's metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 3
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000009476 short term action Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции покрытий и перекрытий различных зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction and can be used as a supporting structure for roofs and ceilings of various buildings and structures.
Известна металлодеревянная двутавровая балка, состоящая из верхнего и нижнего поясов из древесины, металлическую плоскую стенку с поперечными гофрами, для крепления которой к поясам в последних выполнен продольный паз и цилиндрические углубления, в которые вставлены на клею плоские и гофрированные участки кромок стенки, при этом гофры дополнительно зафиксированы в углублениях цилиндрическими нагелями (патент РФ №2382855 от 12.12.2008 г., МПК Е04С 3/29, бюллетень № 6 от 27.02.2010). Известная балка относительно проста по конструкции и обладает достаточно высокой прочностью соединения стенки и поясов, но она имеет малую изгибную жесткость из плоскости изгиба, при работе балки на поперечный изгиб нормальные напряжения воспринимают только пояса, а стенка работает на восприятие касательных напряжений из-за малой изгибной жесткости в своей плоскости.A metal-wood I-beam is known, consisting of upper and lower chords made of wood, a metal flat wall with transverse corrugations, for fastening which to the chords in the latter a longitudinal groove and cylindrical recesses are made, into which flat and corrugated sections of the edges of the wall are inserted with glue, while the corrugations are additionally fixed in the recesses with cylindrical dowels (RU Patent No. 2382855 of 12.12.2008, IPC E04C 3/29, Bulletin No. 6 of 27.02.2010). The known beam is relatively simple in design and has a fairly high strength of the connection of the wall and the chords, but it has low bending rigidity from the plane of bending; when the beam works on transverse bending, only the chords perceive normal stresses, and the wall works to perceive tangential stresses due to low bending rigidity in its plane.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является деревометаллическая балка коробчатого поперечного сечения, в состав которой входят верхний и нижний пояса, выполненные из цельной или клееной древесины, ребра жесткости, соединенные с поясами, стенки из стальных профилированных листов, у которых гофры ориентированы вдоль пролета балки, при этом соединение стенки с поясами и ребрами жесткости решено на гвоздевом забое (Калинин С.В., Жаданов В.И. Экспериментальные исследования деревометаллических балок со стенкой из стального профилированного листа при поперечном изгибе // Вестник ТГАСУ. - 2012. - № 3, с. 117-125, рис. 2). Данное конструктивное решение балки отличается тем, что стенка из стальных профилированных листов включена в общую работу конструкции на восприятие нормальных напряжений и также обеспечивает восприятие касательных напряжений. Однако, несущая способность известной балки ограничена, т.к. из-за податливости гвоздей, внедренных в массив древесины, до 2,0 мм (СП 64.13330.2017, п. 7.33, таблица 17) эффективность участия стенки в общей работе балки снижается, что, соответственно, уменьшает геометрические характеристики расчетных поперечных сечений, особенно при длительном действии эксплуатационных нагрузок.The closest in technical essence and achieved effect to the proposed technical solution is a wood-metal beam of box cross-section, which includes upper and lower chords made of solid or glued wood, stiffeners connected to the chords, walls made of profiled steel sheets, the corrugations of which are oriented along the beam span, while the connection of the wall with the chords and stiffeners is solved on the nail face (Kalinin S.V., Zhadanov V.I. Experimental studies of wood-metal beams with a wall made of profiled steel sheet under transverse bending // Bulletin of TSUACE. - 2012. - No. 3, pp. 117-125, Fig. 2). This design solution for the beam is distinguished by the fact that the wall made of profiled steel sheets is included in the overall work of the structure to perceive normal stresses and also ensures the perception of shear stresses. However, the bearing capacity of the known beam is limited, since due to the flexibility of nails embedded in the wood massif, up to 2.0 mm (SP 64.13330.2017, clause 7.33, table 17), the efficiency of the wall's participation in the overall work of the beam is reduced, which, accordingly, reduces the geometric characteristics of the calculated cross-sections, especially under long-term action of operational loads.
Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является увеличение несущей способности и жесткости деревометаллической балки.The technical result obtained from using the invention is an increase in the load-bearing capacity and rigidity of the wood-metal beam.
Задача решается за счет того, что в деревометаллической балке, содержащей основной деревянный каркас, состоящий из верхнего и нижнего поясов и расположенных между ними ребрами жесткости, боковые стенки из стальных гофрированных тонких листов с ориентацией гофров вдоль продольной оси балки, соединение боковых стенок с поясами и ребрами жесткости выполнено при помощи самонарезающих винтов, которые через гофры боковых стенок, полки которых примыкают к ребрам жесткости и поясам, ввинчены в Т-образные металлические профили, вклеенные в боковые грани поясов и ребер жесткости вдоль их продольных осей, для чего в поясах и ребрах жесткости устроены продольные пазы и выемки, при этом Т-образных металлических профилей боковые грани находятся в одной вертикальной плоскости с боковыми гранями поясов и ребер жесткости.The problem is solved due to the fact that in a wood-metal beam containing a main wooden frame consisting of upper and lower chords and stiffening ribs located between them, side walls made of thin steel corrugated sheets with the orientation of the corrugations along the longitudinal axis of the beam, the connection of the side walls with the chords and stiffening ribs is made using self-tapping screws, which are screwed through the corrugations of the side walls, the shelves of which adjoin the stiffening ribs and chords, into T-shaped metal profiles glued into the side faces of the chords and stiffening ribs along their longitudinal axes, for which purpose longitudinal grooves and recesses are arranged in the chords and stiffening ribs, while the side faces of the T-shaped metal profiles are in the same vertical plane with the side faces of the chords and stiffening ribs.
Кроме этого, Т-образные металлические профили могут быть расположены в поясах только в наиболее напряженных зонах деревометаллической балки.In addition, T-shaped metal profiles can be located in belts only in the most stressed areas of the wood-metal beam.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен вид деревометаллической балки сбоку; на фиг. 2 - ее основной каркас с вклеенными Т-образными металлическими профилями; на фиг. 3 - поперечный разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 4 - узел А на фиг. 3 на фиг. 5 - фрагмент деревометаллической балки в процессе сборки в аксонометрии. The essence of the invention is explained by the drawing, where Fig. 1 shows a side view of a wood-metal beam; Fig. 2 - its main frame with glued T-shaped metal profiles; Fig. 3 - a cross-section 1-1 in Fig. 1; Fig. 4 - unit A in Fig. 3; Fig. 5 - a fragment of a wood-metal beam during assembly in axonometry.
Деревометаллическая балка включает основной деревянный каркас, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 поясов и расположенными между ними ребрами жесткости 3, скрепленные с ним боковые стенки 4 из стальных гофрированных тонких листов, гофры которых расположены вдоль продольной оси деревометаллической балки, самонарезающие винты 5, которые через гофры боковых стенок, полки которых примыкают к ребрам жесткости 3 и верхнему 1 и нижнему 2 поясам, ввинчены в Т-образные металлические профили 6, вклеенные в боковые грани верхнего 1 и нижнего 2 поясов и ребер жесткости 3 вдоль их продольных осей, для чего в верхнем 1 и нижнем 2 поясах и ребрах жесткости 3 устроены продольные пазы 7 и выемки 8, при этом боковые грани Т-образных металлических профилей 6 находятся в одной вертикальной плоскости с боковыми гранями верхнего 1 и нижнего 2 поясов и ребер жесткости 3.The wood-metal beam includes a main wooden frame consisting of upper 1 and lower 2 belts and stiffening ribs 3 located between them, side walls 4 made of thin corrugated steel sheets fastened to it, the corrugations of which are located along the longitudinal axis of the wood-metal beam, self-tapping screws 5, which are screwed through the corrugations of the side walls, the shelves of which are adjacent to the stiffening ribs 3 and the upper 1 and lower 2 belts, into T-shaped metal profiles 6, glued into the side faces of the upper 1 and lower 2 belts and stiffening ribs 3 along their longitudinal axes, for which purpose longitudinal grooves 7 and recesses 8 are arranged in the upper 1 and lower 2 belts and stiffening ribs 3, wherein the side faces of the T-shaped metal profiles 6 are in the same vertical plane with the side faces of the upper 1 and lower 2 belts and stiffening ribs 3.
Для обеспечения целостности деревянных верхнего 1 и нижнего 2 поясов, ребер жесткости 3, оптимального процента армирования 2-4% этих деревянных элементов (Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. для вузов / Под ред. Г.Г. Карлсена. - М.: Стройиздат, 1986 г., с. 256), нормативной расстановки самонарезающих винтов 5 в соединениях рекомендуемые параметры Т-образных металлических профилей 6: ширина b т = 30...50 мм, но не более 1/3 b п ; высота h т = 30...50 мм; толщина δ т = 2...4 мм (обозначения на фиг. 4).To ensure the integrity of the wooden upper 1 and lower 2 belts, stiffening ribs 3, the optimal percentage of reinforcement 2-4% of these wooden elements (Wood and plastic structures: textbook for universities / Ed. G.G. Karlsen. - M .: Stroyizdat, 1986, p. 256), the standard placement of self-tapping screws 5 in the joints, the recommended parameters of T-shaped metal profiles 6 are: width b t = 30...50 mm, but not more than 1/3 b p ; height h t = 30...50 mm; thickness δ t = 2...4 mm (designations in Fig. 4).
Порядок сборки деревометаллической балки. The order of assembly of a wood-metal beam.
1. В подготовленных деревянных элементах основного каркаса (верхнем 1 и нижнем 2 поясах, в ребрах жесткости 3) на боковых гранях по середине их ширины выбирают, например, фрезерованием, продольные пазы 7 и выемки 8, при этом размеры продольных пазов 7 и выемок 8 соответствуют размерам Т-образных металлических профилей 6. Выбранные пазы 7 и выемки 8 обеспечивают размещение в них клея, например, эпоксидной клеевой композиции с учетом того, что после вклейки боковые грани Т-образных металлических профилей 6 должны находиться в одной вертикальной плоскости с боковыми гранями верхнего 1 и нижнего 2 поясов и ребер жесткости 3.1. In the prepared wooden elements of the main frame (upper 1 and lower 2 belts, in the stiffening ribs 3) on the side faces in the middle of their width, for example, by milling, longitudinal grooves 7 and recesses 8 are selected, while the dimensions of the longitudinal grooves 7 and recesses 8 correspond to the dimensions of the T-shaped metal profiles 6. The selected grooves 7 and recesses 8 provide for the placement of glue in them, for example, an epoxy adhesive composition, taking into account the fact that after gluing, the side faces of the T-shaped metal profiles 6 must be in the same vertical plane with the side faces of the upper 1 and lower 2 belts and stiffening ribs 3.
2. Вклеивают Т-образные металлические профили 6 в выбранные пазы 7 и выемки 8 в верхнем 1 и нижнем 2 поясах, а также в ребрах жесткости 3 с применением, например, эпоксидной клеевой композиции.2. Glue T-shaped metal profiles 6 into the selected grooves 7 and recesses 8 in the upper 1 and lower 2 belts, as well as in the stiffening ribs 3 using, for example, an epoxy adhesive composition.
3. Выполняют сборку основного деревянного каркаса, соединяя верхний 1 и нижний 2 пояса с ребрами жесткости 3, например, при помощи вклеенных арматурных стержней или зубчатых шипов так, чтобы боковые грани соединяемых элементов находились в одной вертикальной плоскости.3. Assemble the main wooden frame by connecting the upper 1 and lower 2 belts with stiffening ribs 3, for example, using glued reinforcement bars or toothed tenons so that the side faces of the elements being connected are in the same vertical plane.
4. При помощи самонарезающих винтов 5 выполняют крепление боковых стенок 4 из стальных гофрированных тонких листов, гофры которых расположены вдоль продольной оси деревометаллической балки, к верхнему 1 и нижнему 2 поясам, а также к ребрами жесткости 3.4. Using self-tapping screws 5, fasten the side walls 4 made of thin corrugated steel sheets, the corrugations of which are located along the longitudinal axis of the wood-metal beam, to the upper 1 and lower 2 belts, as well as to the stiffening ribs 3.
Деревометаллическая балка работает следующим образом. При действии вертикальной нагрузки происходит поперечный изгиб деревометаллической балки, при этом возникающие нормальные напряжения воспринимаются верхним 1 и нижним 2 деревянными поясами. Также в работу на восприятие нормальных напряжений включаются Т-образные металлические профили 6, жестко соединенными с верхним 1 и нижним 2 поясами при помощи клея. Кроме этого за счет жесткого крепления к Т-образным металлическим профилям 6 боковых стенок 4 из стальных гофрированных тонких листов через гофры, которые расположены вдоль продольной оси деревометаллической балки и полки которых примыкают к ребрам жесткости и поясам, при помощи самонарезающих винтов 5 боковые стенки 4 тоже полностью включаются в работу на восприятие нормальных напряжений. Тем самым достигается повышение несущей способности и жесткости деревометаллической балки.The wood-metal beam operates as follows. When a vertical load is applied, the wood-metal beam undergoes transverse bending, and the normal stresses that arise are perceived by the upper 1 and lower 2 wooden chords. The T-shaped metal profiles 6, rigidly connected to the upper 1 and lower 2 chords by means of glue, are also included in the work to perceive normal stresses. In addition, due to the rigid attachment to the T-shaped metal profiles 6 of the side walls 4 made of thin corrugated steel sheets through the corrugations that are located along the longitudinal axis of the wood-metal beam and the shelves of which are adjacent to the stiffeners and chords, by means of self-tapping screws 5, the side walls 4 are also completely included in the work to perceive normal stresses. This increases the bearing capacity and rigidity of the wood-metal beam.
Поясним сказанное примером. Для балки-прототипа высотой поперечного сечения 1000 мм, с размерами верхнего 1 и нижнего 2 деревянных поясов 150×100(h) мм, с боковыми стенками 4 из стальных гофрированных листов типа НС35-1000-0,6 приведенный момент инерции, определенный с учетом того, что боковые стенки включаются в общую работу конструкции только на 85% из-за податливости гвоздевых соединений при кратковременном действии нагрузки, обеспечивающих их крепление к поясам (Калинин С.В., Жаданов В.И. Экспериментальные исследования деревометаллических балок со стенкой из стального профилированного листа при поперечном изгибе // Вестник ТГАСУ. - 2012. - № 3, с. 1247-125), составляет J пр = 275⋅104 см4, а соответствующий момент сопротивления W пр = 5,5⋅104 см4. При аналогичных параметрах предлагаемой деревометаллической балки с вклеенными Т-образными металлическими профилями 6 шириной 50 мм, высотой 50 мм, толщиной профиля 3 мм (рекомендуемые размеры) её геометрические характеристики поперечного сечения составят J пр = 375⋅104 см4, W пр = 7,5⋅104 см4.Let us clarify what has been said with an example. For a prototype beam with a cross-sectional height of 1000 mm, with the dimensions of the upper 1 and lower 2 wooden chords of 150×100(h) mm, with side walls 4 made of steel corrugated sheets of the НС35-1000-0.6 type, the reduced moment of inertia, determined taking into account the fact that the side walls are included in the overall work of the structure only by 85% due to the flexibility of the nail connections under short-term action of the load that ensures their fastening to the chords (Kalinin S.V., Zhadanov V.I. Experimental studies of wood-metal beams with a wall made of steel profiled sheet under transverse bending // Bulletin of TGASU. - 2012. - No. 3, pp. 1247-125), is J pr = 275⋅10 4 cm 4 , and the corresponding moment of resistance W pr = 5.5⋅10 4 cm 4 . With similar parameters of the proposed wood-metal beam with glued T-shaped metal profiles 6 with a width of 50 mm, a height of 50 mm, a profile thickness of 3 mm (recommended dimensions), its geometric characteristics of the cross-section will be J pr = 375⋅10 4 cm 4 , W pr = 7.5⋅10 4 cm 4 .
Таким образом, по сравнению с прототипом достигается увеличение несущей способности и жесткости предлагаемой деревометаллической балки в 1,36 раза. При действии длительных нагрузок за счет увеличения величины податливости гвоздевых соединений и, соответственно, уменьшения доли участия боковых стенок 4 в общей работе конструкции достигаемый эффект от предложенного технического решения еще более увеличится.Thus, in comparison with the prototype, the load-bearing capacity and rigidity of the proposed wood-metal beam are increased by 1.36 times. Under the action of long-term loads, due to the increase in the flexibility of the nail joints and, accordingly, the decrease in the share of participation of the side walls 4 in the overall work of the structure, the achieved effect of the proposed technical solution will increase even more.
Дополнительное сокращение расхода материалов на деревометаллическую балку может быть достигнуто за счет размещения в верхнем и нижнем поясах Т-образных металлических профилей только в наиболее напряженных зонах - в середине пролета в зоне действия максимальных растягивающих и сжимающих напряжений и в опорных частях в зоне действия максимальных касательных напряжений.An additional reduction in material consumption for a wood-metal beam can be achieved by placing T-shaped metal profiles in the upper and lower chords only in the most stressed zones - in the middle of the span in the zone of action of maximum tensile and compressive stresses and in the support parts in the zone of action of maximum tangential stresses.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2825380C1 true RU2825380C1 (en) | 2024-08-26 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU237338U1 (en) * | 2025-07-01 | 2025-09-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | COMBINED BEAM STRUCTURE |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1011093A (en) * | 1961-09-26 | 1965-11-24 | Geoffrey Benjamin Hern | Improvements relating to structural members such as beams or girders |
| US4523419A (en) * | 1983-06-24 | 1985-06-18 | Gang-Nail Systems, Inc. | Ribbed connector and joist structure |
| US4885892A (en) * | 1987-06-16 | 1989-12-12 | Gooding P G | Composite beams |
| US6389762B2 (en) * | 1997-11-14 | 2002-05-21 | Mitek Holdings, Inc. | Lintel |
| RU2276239C1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Beam |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1011093A (en) * | 1961-09-26 | 1965-11-24 | Geoffrey Benjamin Hern | Improvements relating to structural members such as beams or girders |
| US4523419A (en) * | 1983-06-24 | 1985-06-18 | Gang-Nail Systems, Inc. | Ribbed connector and joist structure |
| US4885892A (en) * | 1987-06-16 | 1989-12-12 | Gooding P G | Composite beams |
| US6389762B2 (en) * | 1997-11-14 | 2002-05-21 | Mitek Holdings, Inc. | Lintel |
| RU2276239C1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Beam |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2853783C1 (en) * | 2025-05-14 | 2025-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Glued plywood slab |
| RU237338U1 (en) * | 2025-07-01 | 2025-09-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | COMBINED BEAM STRUCTURE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6584740B2 (en) | Frameless building system | |
| CN1231647C (en) | Cellular-core structural panel and building structure incorporating same | |
| US3079649A (en) | Beams and building components | |
| US5842314A (en) | Metal reinforcement of gypsum, concrete or cement structural insulated panels | |
| US5761872A (en) | Variable length truss and method for producing the same | |
| US5588269A (en) | Prefabricated construction system for a timber house | |
| US20150376898A1 (en) | Stiffened Frame Supported Panel | |
| JPH03500792A (en) | Small roof and its beams | |
| US11162262B2 (en) | Customized woody trussed joist | |
| US20070113511A1 (en) | Truss and purlin support apparatus and a method of making and using same with building supports and floor and roof sheathing | |
| DE10254043A1 (en) | Composite construction of high load bearing capacity has profiled ribs are used as means of connection and are rigidly connected to wood or derived timber product and protrude into concrete | |
| RU2825380C1 (en) | Wood-metal beam | |
| CA3091031A1 (en) | Method for producing composite floors, and composite floor | |
| US6098360A (en) | Offset web composite beam | |
| US3256662A (en) | Prefabricated laminated beam structures | |
| US8769910B2 (en) | Top-chord bearing joist | |
| RU237338U1 (en) | COMBINED BEAM STRUCTURE | |
| RU82730U1 (en) | COMPOSITION BEAM | |
| RU2853783C1 (en) | Glued plywood slab | |
| US3175653A (en) | Deck construction | |
| US3110933A (en) | Nailer joists | |
| RU2276239C1 (en) | Beam | |
| RU226633U1 (en) | WOODEN COMPOSITE BEAM REINFORCED WITH POLYMER COMPOSITE RODS | |
| RU2801567C1 (en) | Composite floor construction | |
| RU2731485C1 (en) | Woodmetallic h-beam |