Будівельна балка несучих конструкцій

Реферат: Будівельна балка несучих конструкцій, в якій тіло балки складається із елемента жорсткості і наповнювача, і щонайменше на одному кінці балки є розбірний роз'єм типу "виступ-паз", крім того елемент жорсткості балки сформовано із армуючого волокна або елемент жорсткості виконаний у вигляді армованої конструкції, а порожнина тіла балки заповнена сумішшю із наповнювача та фіксатора. UA 122957 U (54) БУДІВЕЛЬНА БАЛКА НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ UA 122957 U UA 122957 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявляється технічне рішення «Будівельна балка несучих конструкцій» (будівельна балка), яка використовується для спорудження несучих конструкцій будівель різного призначення. Основне призначення балки, це спорудження несучих конструкцій, наприклад стін та стінових кутів. Балку виготовляють або із металевих чи не металевих трубчатих конструкцій та наповнювача, або шляхом формування, з використанням армуючих елементів та наповнювача. Крім того корисна модель відноситься до використання композиційних будівельних матеріалів, і може бути використана для швидкого будівництва індивідуальних та багатоповерхових будинків. Відомо використання будівельних композитних матеріалів, зокрема фіброліт, арболіт, які складаються із дерев’яної стружки, відходів інших виробництв та органічних в'яжучих [див. ГОСТ 19222-84 "Арболит и изделия из него"]. Такі матеріали використовують для виготовлення фібролітових блоків, які використовуються для зведення одно та двоповерхових будівель. Блоки є відносно не дорогими та доступними будівельними матеріалами. Однак, вони мають ряд недоліків, які в значній мірі, обмежують широке використання. Так, наявність в композитній масі складових матеріалів, які вбирають вологість вимагає захисту будівельних конструкцій, виготовлених із фіброліту, шляхом покриття штукатурними та іншими розчинами. Зберігання таких матеріалів на будівельному майданчику можливе під навісами, що створює додаткові витрати і технологічні незручності. Будівництво житла бажано проводити в суху погоду, передбачаючи одночасно захист виконаних стін від дощових опадів. Рівень техніки. Із рівня техніки відомі декілька видів конструкцій несучих балок із дерева та прийоми їх з’єднань. Прийоми стикування бруса помітно відрізняються від тих, що застосовуються при з'єднанні колод. Якщо подивитися на історію розвитку будівельної справи в нашій країні, стає ясно, що брус почали використовувати порівняно недавно. Раніше працювали тільки з колодами. Прийоми дерев'яного будівництва як раз і поклали початок використанню кутового з'єднання. Адже поступово з'являється все більше матеріалів, але самі методи будівництва змінюються рідко. Тим не менш, вони здатні забезпечити потрібну ефективність і надійність. У сучасному дерев'яному будівництві використовуються два основних способи з'єднання колод: - з'єднання колод із залишком та з'єднання колод без залишку. Рубка без залишку гарантує отримання рівних кутів. При рубці з залишком вироби трохи виступлять за перпендикулярну площину стіни. Однак у кутів «з залишком» є важлива перевага - кращий захист від дощу та вітру, так як у них є виступаючі частини. Вони також надають зрубу ще більше стійкості. З'єднання колод із залишком проводять в трьох варіантах: «в охряп», «в обло», «в охлоп». Найбільш простими способами скріплення вважаються «в чашу» і «в обло». Суть процесу полягає в тому, що у верхній частині колоди попередньо вирубується отвір у вигляді чаші. Це і є «обло». Саме слово прийшло до нас із давнини, коли люди називали круглі предмети «облимі». У цій статті є й інші слова, що мають довгу історію. Тепер в отриману чашу потрібно помістити поперечне колоду. Природно, воно теж повинна бути маркована обло, або чашу. З'єднання колод без залишку Рубка кута «в лапу» дуже схожа на з'єднання «в охряп». Однак тут відсутня торцева частина колоди, яка виступає за стіну. Таким чином і робляться кути без залишку. Для підвищення ступеня надійності робиться прісек, тобто гнізда і шипи залишаються на кінцях колоди. Просту лапу і прісек вітер продуває значно сильніше. Але якщо зробити похилими в двох напрямках горизонтальні площини врубки, цього можна уникнути. Таким чином, виходить з'єднання «ластівчин хвіст». Справа в тому, що конструкція заклинюється в зв'язку з наявністю похилих площин, так як зчіплюються шипи, затиснуті сусідніми колодами в зрубі. Приблизно також здійснюється Т-подібне з'єднання. З'єднання бруса із залишком відбувається за допомогою замкових пазів та має основні типи: - «з однією стороною», - «з двома сторонами», - «з чотирма сторонами». Односторонній замковий паз виконують наступним чином: у кожній заготівлі необхідно зробити надпил, що має форму поперечного паза. Цей паз повинен збігатися з поперечним перерізом вироби по ширині. Його роблять з верхньої сторони. Така технологія нерідко використовується для того, щоб з'єднати профільований брус. Двосторонній замковий паз виконують наступним чином: роблять верхній і нижній пропил. Кожен з них повинен мати глибину, рівну чверті висоти даного пиломатеріалу. Чотиристоронній замковий паз виконують наступним чином: виконують пропили з чотирьох 1 UA 122957 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сторін. Тим самим, збільшується міцність споруди, так як брус, подібно до конструктора, легко укладається один на одного. Такого ефекту вдається досягти завдяки вінців, які швидко кладуться на поперечні пази. Ми розібрали основні типи з'єднань, характерних для профільованого бруса. З'єднання бруса без залишку: Існують наступні варіанти з'єднання бруса «в лапу»: «корінні шипи», «встик», «шпонки». «Встик» - найбільш просте кутове з'єднання, що забезпечує відсутність залишку. Спочатку вироби торцями стикуються один з одним, після чого закріплюються на скоби або металеві шиповані пластини з цвяхами. Перед тим, як застосувати цей спосіб, потрібно переконатися, що торці матеріалу, які потрібно зістикувати, ідеально рівні. Тільки так можна забезпечити щільну і якісну стикування. Правда, це не допоможе таким кутах позбутися від низької герметичності і поперечних навантажень, нехай навіть матеріал піддався якісної розпилювання і добре відшліфований. Краще забезпечити додаткові заходи щодо зміцнення. Метод «встик» для кутів не рекомендується використовувати при будівництві бань. Справа в тому, таке з'єднання дерев'яних брусків характеризується високими тепловтратами. У разі будівель іншого призначення недоліком можна знехтувати. Збірка на шпонках передбачає застосування спеціального вкладиша. Він виготовляється з дерева твердих порід. Для шпонки потрібно заздалегідь підготувати пази. Вона не дозволить брусів готової конструкції зміститися в іншому напрямку. В іншому випадку її доведеться зміцнювати додатково. Шпонка може мати такі типи кріплення: косою, поперечний і поздовжній. Косий метод досить складний в реалізації, зате забезпечує кращий результат. Методи з'єднання бруса «докорінної шип» і «на шпонках» Найчастіше при складанні кутів з бруса вдаються до з'єднання в корінний шип. Для цього на кінці одного виробу встановлюється вертикальний шип, а в торцевій частині другого вироби вирізається спеціальний паз (див. Фото). Вірно розраховану кількість пазів і шпильок забезпечує високу надійність з'єднання. Вважається, що надійність конструкції прямо пропорційна кількості таких елементів. Монтаж в паз має на увазі обов'язкову закладку льноджутового полотна. Від цього з'єднання стане не тільки більш щільним, але і придбає більшу ступінь теплоізоляції. Як тільки буде покладений черговий вінець, необхідно приготувати дерев'яний нагель з круглим перетином і забити в кожен кут. Метод з'єднання бруса «ластівчин хвіст» це найнадійніша кутова конструкція з усіх наявних. Вона передбачає використання шипа трапецієподібної форми. Зрозуміло, паз, що влаштовується на торці приєднується бруса, повинен мати відповідні обриси, щоб в нього змогли увійти елементи з'єднання. Т-образні види з'єднання бруса, здійснюють у випадку з використанням Т-образних методів, коли в конструкцію врубають внутрішні капітальні стіни, використовуються такі засоби: «замковий паз на основі вставочного шипа», - «сковороднем (симетричний шип в формі трапеції)», «напівсковороднем (шип в формі прямокутної трапеції)», «прямий паз на основі корінного шипа. Усі перелічені вище конструктивні особливості дерев’яного бруса та способи його поєднання використано у корисній моделі, яка заявляється. Відомо наприклад технічне рішення за патентом України № 6223 від 15.04.2005 «Композиційний будівельний брус», у відповідності до якого, «брус» складається з композитної маси фібролітової або аналогічної суміші, зовнішньої об'ємнопросторової та внутрішньої художньо-декоративної панелей, який відрізняється тим, що композитну масу і панелі формують як одне ціле у вигляді бруса необхідних геометричних форм і розмірів, причому зовнішня сторона панелі може бути як одно-, так і багатошаровою, об'ємнопросторовою, волого- та вітрозахисною, а для фіксації композиційного будівельного бруса в конструкції стіни прилеглі контактні поверхні формують у вигляді профільних виступів та западин. Найбільш близьким до технічного рішення, яке заявляється, за технічною сутністю, та технічним результатом, який передбачається отримати є патент РФ на корисну модель № 74 404 від 27.06.2008 «Збірна будівельна конструкція з повздовжніх елементів та поздовжній елемент (варіанти) для збірки цієї конструкції», що представляє зістиковані між собою поздовжні елементи, що відрізняється тим, що поздовжні елементи виконані у вигляді двотавроподібних балок, зістикованих між собою по гранях поясів, паралельним стінці двутавра, при цьому між поясами і стінками суміжних балок утворено теплозвукоізоляційний простір, крім того, суміжні двутавроподібні балки з'єднані між собою за принципом «виступ-паз» за допомогою поздовжніх виступів і пазів, виконаних на обох поясах балок на відповідних зістикованих гранях. Зазначені заставні елементи-упори виконані з теплозвукоізоляційного матеріалу високої щільності, наприклад пінополістиролу. Теплозвукоізоляційний простір заповнений теплозвукоізоляційним 2 UA 122957 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 матеріалом. Принаймні, один з поясів двутавроподібних балок має зовнішню по відношенню до стінки двутавра грань з фігурною поверхнею у вигляді частини циліндричної поверхні, що імітує оциліндровану колоду. Поздовжній елемент для складання будівельних конструкцій, що відрізняється тим, що він виконаний у вигляді двутавроподібної балки, що містить два пояси, з'єднані стінкою, причому на обох поясах балки на гранях, паралельних стінці, по одну сторону від цієї стінки виконаний, принаймні, один поздовжній виступ, а по іншу сторону від стінки на відповідних гранях виконані відповідні виступам поздовжні пази. Поздовжній елемент характеризується тим, що зазначені виступи і пази виконані прямокутними, або трапецієподібними, або у формі «ластівчин хвіст». Поздовжній елемент характеризується тим, що зазначені виступи і пази виконані багато шиповими. Поздовжній елемент характеризується тим, що виступи і пази виконані у формі «обрана чверть» прилеглими до внутрішніх по відношенню стінки двутавра гранях поясів. Поздовжній елемент характеризується тим, що принаймні , один з поясів балки має зовнішню, по відношенню до стінки, що сполучає пояса балки, грань з фігурною поверхнею у вигляді частини циліндричної поверхні, що імітує оциліндровану колоду. Поздовжній елемент характеризується тим, що принаймні , один з поясів балки виконаний з поперечним перерізом у вигляді прямокутної трапеції, орієнтованої таким чином, що протилежна стінці грань пояса нахилена до цієї стінки, при цьому згадані вище поздовжні пази розташовані на більш широкій межі пояса. Поздовжній елемент характеризується тим, що елементи балки виконані із сухої стругана деревини, або з деревних матеріалів, або з полімерних матеріалів, чи з комбінації цих матеріалів. Поздовжній елемент для складання будівельних конструкцій, що відрізняється тим, що він виконаний у вигляді двутавроподібної балки, що містить два пояси, з'єднані стінкою, причому на обох поясах балки на гранях, паралельних стінці, виконані поздовжні пази. Поздовжній елемент характеризується тим, що зазначені пази виконані прямокутними, або трапецієподібними, або у формі «ластівчин хвіст». Поздовжній елемент характеризується тим, що, принаймні, один з поясів балки має зовнішню, по відношенню до стінки, що сполучає пояса балки, грань з фігурною поверхнею у вигляді частини циліндричної поверхні, що імітує оциліндровану колоду. Поздовжній елемент характеризується тим, що принаймні, один з поясів балки виконаний з поперечним перерізом у вигляді прямокутної трапеції, орієнтованої таким чином, що протилежна стінці грань поясу нахилена до цієї стінки. Поздовжній елемент характеризується тим, що елементи балки виконані із сухої стругана деревини, або з деревних матеріалів, або з полімерних матеріалів, чи з комбінації цих матеріалів. В основу технічного рішення встановлена задача удосконалення будівельної балка несучих конструкцій, в якій тіло балки складається із елементу жорсткості і наповнювача, і мінімум на одному кінці балки є розбірний роз'єм типу: "виступ-паз", в якій за рахунок того, що елемент жорсткості балки сформовано із армуючого волокна, наприклад - фібро бетону або елемент жорсткості виконаний у вигляді армованої конструкції, а порожнина тіла балки заповнена сумішшю із наповнювача та фіксатора елемент жорсткості виконаний у вигляді трубчатого елементу, вирішується технічна задача створення несучою конструкції для формування кутових з’єднань не дерев’яних конструкцій, проте, які мають технічну перевагу по зносостійкості та міцності перед подібними традиційними дерев’яними балками. Як видно із опису технічної сутності, корисна модель суттєво відрізняється від прототипу, а отже є новою. Промислова придатність. На Фіг. 1-14 показано конструкцію балки та можливі варіанти її виготовлення. На Фіг. 1, 2, 3, 4 показано схему будівельної балки. На Фіг. 5, 6 показано основні конструктивні елементи балки. Форма тіла балки може бути прямокутною, круглою, овальною, у формі тавра чи швелера або може мати будь яку форму, яку використовують у будівництві. Будівельна балка складається з наступних елементів (Фіг. 5,6): - тіло балки (1); - композитна або металева арматура (2); - наповнювач (3) - армуючі волокна (4) 3 UA 122957 U 5 10 15 20 На Фіг. 7, 8, 9, 10 показано розрізи тіла балки, де одне зображення показує на балку яка заповнена армуючими волокнами (фібробетоном) - (без металевої або композитної арматури). На Фіг. 11, 12, 13, 14 показано балку яка є порожньою а в якості армуючого елементу використовують корпус тіла балки. Будівельну балку виготовляють наступними способами: 1) «Балку виготовлену з металевої або композитної арматури закладають в підготовлену форму, додають при необхідності опалубку і заливають наповнювачем на основі в'яжучих речовин. Після застигання знімають опалубку і готовий виріб виймають з форми; 2) В форму заливають наповнювач на основі в'яжучих речовин в складі якого вже є армуючі волокна наприклад - фібро бетон. Після застигання готову балку дістають з форми. У випадку з використанням фібро бетону в форму заливається бетон наповнений армуючими волокнами - фіброю (сітка з композитного нетканого матеріалу). В якості наповнювача використовують будівельні суміші на основі органічних і неорганічних, цементних і безцементних в'яжучих речовин (https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Вяжущие_вещества). До в'яжучих відносяться речовини із ряду бетон, фибробетон, арболітобетон, керамзитобетон, шлакобетон, газобетон, пінобетон, силікати, глинокераміка. Як армованої конструкції використовують балки виготовлені з металевої або композитної арматури вироблені методом з'єднання, зварювання, зв'язування, склеювання (https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Композитная_арматура). Як видно із опису корисної моделі, вона є промислово придатною та може бути виготовлена з використання сучасних технологій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Будівельна балка несучих конструкцій, в якій тіло балки складається із елемента жорсткості і наповнювача, і щонайменше на одному кінці балки є розбірний роз'єм типу "виступ-паз", яка відрізняється тим, що елемент жорсткості балки сформовано із армуючого волокна або елемент жорсткості виконаний у вигляді армованої конструкції, а порожнина тіла балки заповнена сумішшю із наповнювача та фіксатора. 2. Будівельна балка несучих конструкцій за п. 1, яка відрізняється тим, що елемент жорсткості виконаний у вигляді трубчатого елемента. 4 UA 122957 U 5 UA 122957 U 6 UA 122957 U 7 UA 122957 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8