| Приоритети: | Изобретението се отнася до областта на строителството, по-специално до метална колона. Техническият резултат е намаляване на разхода на материали. Колоната с I-образно сечение съдържа два успоредни стълба и стена. Стената по дължина е комбинация от напречно или надлъжно гофрирани отделения и гладки отделения. Дължината на напречно гофрирани и гладки отделения не надвишава два пъти ширината на стената. Стената по дължина може да бъде комбинация от напречно или надлъжно гофрирани отделения и напречно гофрирани отделения с гофри с по-малка височина и по-голяма стъпка. Отделенията са свързани директно чрез заварена връзка или чрез монтиране на напречни диафрагми. 4 т.п. f-ly, 15 ил.
Чертежи към патент България 2386760
Изобретението се отнася до строителството и може да се използва като носеща компресирана или компресирана извита конструкция на промишлени и граждански сгради и съоръжения.
От предшестващото състояние на техниката е известна метална колона с I-лъч с непрекъсната гладка стена (Метални конструкции. В 3 тома. Т.1. Структурни елементи: Учебник за строителни университети. / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филипов и др.; под редакцията на В. В. Горев - 3-то изд., ст. - М .: Висше училище, 2004-551 с., С. 31 9, фиг.6.2, а). Недостатъкът на този дизайн е повишената консумация на материал, причинена от използването на пояси и стени, разработени в участъци с дебелина, за да се осигури локална и обща стабилност на колоната.
От предшестващото състояние на техниката, I-лъчева метална колона с надлъжно гофриранестена (Метални конструкции. В 3 т. 2. Стоманени конструкции на сгради и конструкции (Наръчник на проектанта). / Под общата редакция на В. В. Кузнецов, изд. DIA. 1998 г., стр. 224, фиг. 11.10). Недостатъкът на този дизайн е повишената консумация на материали поради факта, че надлъжно гофрирана стена в по-малка степен осигурява стабилността на стелажите, което води до необходимостта от увеличаване на тяхното напречно сечение. Надлъжните гофри с дължина, равна на дължината на стената, изискват мерки за осигуряване на тяхната стабилност, т.е. увеличаване на дебелината на стената и/или задаване на усилватели, намаляване на стъпката и увеличаване на височината на гофрите.
Техническият резултат от прилагането на предложеното изобретение е намаляване на материалоемкостта на колоните, което е решение на проблема с рационалното използване на материала, който е от съществено значение за строителната индустрия.
Посоченият технически резултат се постига поради факта, че надлъжното или напречно гофриране на стената е направено в някои секции (отделения) по дължината на стената, докато в интервалите между тези секции стената е или прекъсната (в случай на напречно гофриране), или има гладки (включително перфорирани) отделения (в случай на напречно или надлъжно гофриране). От съществено значение е да се ограничи дължината на напречно гофрираните и гладките отделения до стойност, която не надвишава удвоената ширина на стената. Това ограничение за гладките отделения е оправдано от факта, че увеличаването на дължината на гладкото отделение увеличава вероятността от геометрични несъвършенства и склонността на отделението да губи стабилност. Загубата на стабилност може да бъде причинена както от действието на напречни сили, когато гладките отделения се комбинират с напречно гофрирани отделения (поради сравнително ниската твърдост в напречна посока), така и съвместнодействието на надлъжни натискни и напречни сили, когато се комбинират с надлъжно гофрирани отделения. За напречно гофрирани отделения ограничението на тяхната дължина е оправдано от съображения за спестяване на материал на стената и разпределение на силите чрез ефективно включване на гладки отделения в работата. За надлъжно гофрираните отделения отбелязаното ограничение не се прилага. Разглежданият технически резултат може да бъде постигнат и ако вместо гладки отделения се използват отделения с напречни гофри, характеризиращи се с относително по-малка височина и голяма стъпка.
Същността на изобретението е илюстрирана с чертежи, на които:
- фигура 1 - колона с комбинирана стена, включително гладки перфорирани отделения с диагонално гофриране;
- фигура 2 е страничен изглед на колоната от фигура 1;
- фигура 3 е надлъжен разрез аа на фигура 2;
- фигура 4 - колона с комбинирана стена, съдържаща отделения, надлъжно гофрирани на коноидален принцип;
- фигура 5 е страничен изглед на колоната от фигура 4;
- фигура 6 е надлъжен разрез аа на фигура 5;
- Фиг.7 - колона с комбинирана стена, съдържаща надлъжно гофрирани отделения и напречна твърдост на диафрагмата;
- Фиг.8 е страничен изглед на колоната от Фиг.7;
- фигура 9 е надлъжен разрез аа на фигура 8;
- фигура 10 - колона с комбинирана стена, характеризираща се с различни параметри на вълните;
- Фиг.11 е страничен изглед на колоната от Фиг.10;
- Фиг.12 - надлъжен разрез А-А на Фиг.11;
- Фиг.13 - колона с комбинирана стена, състояща се от гофрирани отделения, разположени дискретно;
- Фиг.14 е страничен изглед на колоната от Фиг.13;
- Фиг.15 - надлъжен разрез А-А на Фиг.14.
Метална колона с напречно сечение на I-лъч се състои от две успоредни колони 1 и 2, свързани със стена 3, която е комбинация от гофрирани отделения 4 и гладки отделения 5, които могат да имат перфорации 6.
Гладките отделения 5 могат да имат диагонално гофриране 7. Посоката на диагоналното гофриране 7, което за предпочитане е сляпо, съвпада с посоката на силите на натиск в гладкото отделение 5. Диагоналното гофриране 7 увеличава стабилността на диагонално компресираната лента, която се появява в гладкото отделение 5, когато колоната е натоварена.
Перфорация 4 трябва да бъде осигурена по такъв начин, че да се запазят диагоналните ивици на отделение 5.
Гофрираните отделения 4 са снабдени с надлъжно (вертикално) или напречно (хоризонтално) разположение на гофри. Надлъжните гофри могат да бъдат коноидална повърхност. В този случай е възможно да се съчетаят надлъжно гофрирани отделения 4 и гладки отделения 5, като се използва заварено съединение без напречни диафрагми 8.
Гофрирането може да бъде глухо (щамповано), т.е. не отивайте до краищата на отделението, едностранно и двустранно. Най-ефективно е да се направи диагонално гофриране 7 сляпо и едностранно, тъй като това увеличава твърдостта на гладкото отделение 5 в дадена посока, като същевременно се гарантира лекота на производство (остава възможно да се пробие гофрирането 7 в крайния продукт).
Обхватът на изобретението предвижда вариант на колоната, в която стената 3 се състои от гофрирани отделения 4 с гофри от различни профили. В този случай височината и/или стъпката на гофрите по дължината на стената 3 може да варира.
Дебелината на стената 3 може да варира и е ефективно да се осигури по-дебела дебелина за гладките отделения 5, за да се увеличи тяхната стабилност.
Гофриране на отделни отделения 4стена 3 или цялата стена 3 (в случай на производство на стена 3 от един лист заготовка) се извършва главно чрез щамповане между две матрици, възможно е да се произвежда чрез валцуване и огъване на специализирани мелници.
Отсеци 4 и 5 и стена 3 са свързани помежду си, както и със стелажи 1 и 2, посредством едностранни непрекъснати заварки.
Колоната е изработена от метали, предимно стомани от обикновени и високоякостни групи. Възможен е вариант на полиматериално (по-специално бистално) изпълнение на колоната, като основните критерии за избор на материали са техните физико-механични характеристики, условия на работа, както и условията за заваряемост на елементите.
Стелажи 1 и 2 на метална колона с комбинирана стена 3 могат да бъдат направени от листова стомана или профили (предимно валцувани). Ако стелажи 1 и 2 са направени от метални затворени профили, те могат да бъдат запълнени с бетон и да образуват тръбобетонни елементи.
Работата на метална колона с комбинирана стена 3 е както следва:
с ексцентрично (обикновено) компресиране на колоната в нейната равнина под въздействието на външно натоварване в стената 3, силите възникват от напречната сила (условна или действителна). В зависимост от относителния ексцентрицитет на прилагане на външното натоварване на стелажите 1 и 2 на колоната с комбинирана стена 3, или двете са компресирани (с лек ексцентрицитет), или една от стелажите 1 или 2 е компресирана, а другата е опъната (със значителен ексцентрицитет). Характеристиките на естеството на строителните работи се определят от опциите за оформление на стена 3: корпус 1. Стена 3 е комбинация от гладки отделения 5 и напречно (хоризонтално) гофрирани отделения 4.
Силата на срязване причинив гофрираните отделения 4, преобладаването на силите на натиск, насочени по протежение на гофрите. Гладките отделения 5 възприемат диагоналните сили на опън по същия начин, както работи гъвкава решетка от колони. В експлоатационния стадий е възможно компресираните участъци на гладкото отделение 5 да се изпъкнат (поява на "попърс") с образуване на разширен диагонал (гънка), т.е. работа на отделение 5 в суперкритичен етап. В този случай гофрираните отделения 4 получават допълнителни сили на натиск по протежение на гофрите.
По-нататъшното увеличаване на натоварването причинява или постигане на границата на провлачване на материала в гладкото отделение 5 и/или стелажи 1 и 2, или загуба на стабилност на гофрираното отделение 4, а след това загуба на стабилност на стелаж 1 или 2, най-натоварени със сили на натиск и загуба на носещата способност на колоната.
Използването на колона със стена 3, комбинирана съгласно случая, описан по-горе, от една страна, осигурява стабилността на стелажите 1 и 2 поради гофрираните отделения 4, а от друга страна, преразпределението на силите между стелажите 1 и 2, дължащо се на гладкостенните отделения 5. Това обстоятелство позволява да се намали консумацията на материал на конструкцията в сравнение с най-близкия аналог, което се постига чрез комбиниране на цялата дължина на стената 3 на гофрираните отделения 4 и гладките отделения 5, които могат да имат перфорация 6 и/или армировка с диагонално гофриране 7.
Случай 2. Стена 3 е комбинация от напречно гофрирани отделения 4 с различни геометрии на гофриране.
Ролята на гладки отделения 5 се изпълнява от гофрирани отделения 4 с относително ниска височина на гофрирането и относително голяма стъпка (т.е. по-голяма твърдост на гофрирането). В този случай се изключва свръхкритичната работа на отделенията. Диагоналните сили се възприемат главно от отделения с по-голяма твърдост внапречна посока.
Случай 3. Стена 3 е комбинация от гладки отделения 5 и надлъжно (вертикално) гофрирани отделения 4.
При тази версия на стената 3 напречната сила причинява сили на натиск в диафрагмите 8, а при тяхно отсъствие - в гладки отделения 5. Силите на опън, диагонално насочени се възприемат от гладки отделения 5, които са в сложно състояние на напрежение и деформация, и отчасти от вертикално гофрирани отделения 4. Вертикално гофрирани отделения 4 предават сили на натиск към гладки отделения, а в долната част на колоната - към основата и частично преразпределя силите между стелажи 1 и 2.
Случай 4. Рафтове 1 и 2 са свързани чрез напречно гофрирани отделения 4, дискретно разположени по протежение на колоната.
Гофрираните отделения 4 възприемат сили от напречна сила (действителна или условна) и компресия на стелажи 1 и 2 (в случай на централно компресиране на конструкцията), а също така повишават стабилността на стелажи 1 и 2 чрез намаляване на тяхната очаквана дължина в равнината на колоната. Отделения 4 работят на принципа на лентите през колоната, но силите на срязване през гофрите са незначителни поради ниската твърдост на отделението 4 в тази посока.
Поради факта, че гладките отделения 5 възприемат главно напрежения на срязване с образуването на опънат диагонал и компресирани области, за предпочитане е да се осигурят отделения 5 квадратни, така че диагоналните ивици да са наклонени под ъгъл от 45 градуса спрямо стълбовете.
ИСК
1. Метална колона с напречно сечение на I-лъч, съдържаща две успоредни стелажи, характеризираща се с това, че стената по дължина е комбинация от напречно или надлъжно гофрирани отделения и гладки отделения, а дължината на напречно гофрирани игладки отделения не надвишава двойната ширина на стената или комбинация от напречно или надлъжно гофрирани отделения и напречно гофрирани отделения с гофри с относително по-малка височина и по-голяма стъпка, докато отделенията са свързани директно чрез заварена връзка или чрез поставяне на напречни диафрагми.
2. Метална колона съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне едно гладко отделение има перфорация.
3. Метална колона съгласно претенция 1 или 2, характеризираща се с това, че поне едно гладко отделение има диагонално гофриране.
4. Метална колона съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че стената има променлива по дължина дебелина.
5. Метална колона съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че елементите на колоната са изработени от материали с различни физико-механични свойства.