ПРЕДНАПРЯЖЕННАЯ СТАЛЕБЕТОННАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
Известна сталебетонная балка, содержащая стальной двутавр с приваренными к стенке стад-болтами и бетон, которым заполнены его боковые полости [см. Еврокод 4 «Проектирование сталежелезобетонные конструкции», часть 1-1, Минск, 2010, стр. 25, табл. 5.2].
Недостатком этой сталебетонной балки является пониженное сцепление бетона с боковой поверхностью стального профиля, которая обеспечивается только за счет стад-болтов и отсутствие продольных стержней, улучшающих совместную работу бетона и стального профиля и увеличивающих общую несущую способность составной балки.
Известна сталебетонная балка, включающая стальной двутавровый профиль с «П» образными хомутами приваренными к стенкам профиля с продольными стержнями пропущенными под «П» образными хомутами (см. Еврокод 4 «Проектирование сталежелезобетонные конструкции», часть 1-1, Минск, 2010, стр. 34, рис. 6.10(3)).
Недостатками такой сталебетонной балки являются: трудоемкость изготовления сталебетонной балки с арматурным каркасом. Сначала надо изготовить каркас состоящий из хомутов и продольных стержней, потом приварить хомуты к стенкам. Продольные стержни, расположенные в верхней и нижней зонах поперечного сечения балки, используются неэффективно, ввиду отсутствия в них преднапряжения, такая балка обладает повышенной деформативностью.
Наиболее близкой является преднапряженная сталебетонная балка, включающая стальной двутавр, поперечные и продольные стержни и бетон замоноличивания, в которой с внутренней стороны поперечных стержней в обе стороны стенки двутавра размещены гибкие преднапряженные стержни по дуге их провисания (см. патент РФ №155488 E04G 23/02)
Недостатками преднапряжений сталебетонной балки являются: неэффективное использование преднапряжения в составном сечении, т.к. преднапряжения создается в стальной балке, затем она бетонируется, предварительного обжатия бетона до приложения внешней нагрузки не происходит.
Полезная модель направлена на повышение эффекта преднапряжения, на увеличение жесткости и общей несущей способности сталебетонной преднапряженной балки.
Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющей поперечные и продольные стержни, бетон замоноличивания, согласно полезной модели с внутренней стороны поперечных стержней в один и более ряда в обе стороны стенки размещены продольные стержни из гибкой арматуры, при этом в средней зоне балки натяжным узлом продольные гибкие стержни преднапряжены по дуге их провисания, в торцевой части балки установлены крепежные элементы, в которых закреплены концы продольных преднапряженных арматурных стержней, а поперечные стержни расположены по обеим сторонам стенки, с шагом, уменьшающимся к опорам.
Результат достигается также тем, что на поперечных стержнях средней зоны балки установлена труба на которой нарезана резьба под гайки натяжителей и снабжена сквозными отверстиями в которых размещена съемная шпилька.
На фиг. 1 изображена преднапряженная сталебетонная балка, состоящая из двутаврового профиля цельного или составного сечения с поперечными стержнями, продольной арматурой и бетоном замоноличивания; на фиг. 2 - узел крепления преднапряженных продольных стержней; на фиг. 3 - сечение стальной преднапряженной балки в пролетной зоне; на фиг. 4 - узел натяжителя продольной арматуры; на фиг. 5 - вид «С» узла «В» натяжителя (фиг. 4).
1
2
3
Преднапряженная сталебетонная балка включает стальной профиль 1, поперечные стержни 2 и продольные стержни 3, бетон замоноличивания 4. Для улучшения совместной работы бетона со стальным профилем, поперечные стержни 2 размещены по обе стороны стенки, с шагом а, а, а и т.д. с уменьшением к опорам балки. На концах продольных стержней 3, размещены узлы крепления 7, в концевой части балки к полкам стального профиля 1 приварены крепежные элементы 7, в которых головкой 8 закреплены концы продольных арматурных стержней 3.
Для улучшения эффекта обжатия бетона балки до приложения эксплуатационной нагрузки, поперечные стержни 2 снабжены трубой 10 и съемной шпилькой 11 и полиуретановыми шайбами 13 и 14.
В заводских условиях сначала выполняют приварку 9 поперечных стержней 2 с шагом, уменьшающимся к опорам. На поперечные стержни 2 одевают трубки 10 с нарезкой резьбы, на трубках 10 размещают натяжители 5 с гайкой 6. Выполняют приварку с одного конца балки крепежного элемента 7, конец продольного стержня 3 с головкой 8 с одного конца пропускают через отверстие в крепежном элементе 7 (фиг. 2), надевают другой крепежный элемент 7, образуют вторую головку 8 и приваривают крепежный элемент 7 с другого конца балки. Затем натягивают гибкие продольные стержни 3, создавая гайкой 6 и натяжителями 5 преднапряжение (фиг. 4) После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном боковых полостей цельного (фиг. 1) или составного двутавра.
После приобретения бетоном замоноличивания гостированной прочности снимают съемную шпильки 11, полиуретановые шайбы 4 и 13 за счет их деформаций дают возможность перемещаться вверх трубе 10 с натяжителем 5, что приводит к предварительному обжатию бетона сжатой зоны балки за счет сил преднапряжения в продольных стержнях 3.
Создание преднапряжения продольной гибкой арматуры увеличивает жесткость и несущую способность сталебетонной балки, трещиностойкость в нормальном и еще в наклонном сечениях балки, благодаря расположению продольной арматуры по дуге ее провисания.
Собранная преднапряженная сталебетонная балка обладает повышенной жесткостью, несущей способностью и надежностью, а также уменьшенной материалоемкостью.