СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
COMPOSITE CONCRETE BUILDING STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства и может быть применено в качестве балки, колонны, плиты и элемента фермы.
Известна сталежелезобетонная строительная конструкция, включающая главные балки двутаврового сечения, укрепленную на главных балках железобетонную плиту, упоры, связывающие между собой главные балки, и железобетонную плиту, выполненные комбинированными в нижней части из объединенных между собой и главной балкой металлических пластин, а в верхней части в виде стержней П-образной формы нижними концами приваренные к металлическим пластинам (см. патент RU 2609504 по заявке № 2015133748 30.11.2015, фиг. 3).
Недостатком данной сталежелезобетонной строительной конструкции является сложность и высокая трудоемкость изготовления комбинированных упоров и их закрепления на главных балках.
Прототипом изобретения является сталежелезобетонная строительная конструкция, включающая стальные элементы и железобетонный элемент, объединенные между собой стержневыми гибкими упорами, закрепленными одним концом на стальных элементах преимущественно сваркой, а остальной частью находящихся в железобетонном элементе и имеющие на конце головку (см. кн. Стрелецкий Н. Н., Сталежелезобетонные пролетные строения мостов. М., Транспорт, 1981, с. 294-297. рис. 10.6).
Недостаток прототипа сталежелезобетонной строительной конструкции заключается в недостаточной несущей способности из-за больших перемещений сдвига и разрушения по смятию бетона при незначительных напряжениях стали упоров при достижении предельного состояния (см. кн. Стрелецкий Н. Н., Сталежелезобетонные пролетные строения мостов. М., Транспорт, 1981, с. 295. абз. 3.).
Разрушение сталежелезобетонной строительной конструкции под действием прикладываемой нагрузки происходит по смятию бетона перед стержневыми гибкими упорами. На начальной стадии разрушения появляется сдвижка между стальными и железобетонным элементами, затем с увеличением нагрузки и, соответственно, сдвижки между стальными и железобетонным элементами упоры испытывает изгиб и растяжение до появления в них пластических деформаций.
Техническим результатом изобретения является увеличение несущей способности сталежелезобетонной строительной конструкции.
см
см
э
кр
Решение задачи достигается тем, что в сталежелезобетонной строительной конструкции, включающей стальные элементы и железобетонный элемент, объединенные между собой стержневыми гибкими упорами, закрепленными одним концом на стальных элементах преимущественно сваркой, а остальной частью, находящихся в железобетонном элементе и имеющие на конце головку, стержневые гибкие упоры выполнены с переменной по длине формой поперечного сечения от круглой формы на участке, прилегающем к головке до эллипсоидной в месте закрепления на стальном элементе, где направление действия сдвигающей силы совпадает с малым диаметром эллипсоида, а соотношение длин большого диаметра эллипсоида к малому уменьшается в направлении к головке стержневого гибкого упора и равно единице при соблюдении условия равенства напряжений смятия в бетоне σв месте закрепления на стальном элементе и в месте перехода эллипсоидного сечения упора к круглому σ .
см
см
к
Э
кр
э
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показан продольный разрез фрагмента сталежелезобетонной конструкции, на фиг.2 - эпюра нормальных напряжений σ в сечении железобетонного элемента по оси гибкого упора, на фиг.3 - поперечный разрез круглой части стержневого гибкого упора, на фиг.4 - поперечный разрез эллипсоидного сечения; F - площадь сжатого участка эпюры сжимающих напряжений, σ - напряжение смятия бетона на участке стержневого гибкого упора с круглым поперечным сечением, σ - то же, на участке с эллипсоидным поперечным сечением, h - высота участка переменного сечения гибкого стержневого упора, Т - сдвигающая сила, а - диаметр круглого сечения стержневого гибкого упора, а - большой диаметр эллипсоидного сечения, b - малый диаметр эллипсоидного сечения стержневого гибкого упора; OXZ - оси координат.
Сталежелезобетонная строительная конструкция включает стальные элементы 1 и железобетонный элемент 2, объединенные между собой стержневыми гибкими упорами 3, закрепленными одним концом на стальных элементах 1 преимущественно сваркой, а остальной частью 3 находящихся в железобетонном элементе 2. Стержневые гибкие упоры 3 имеют на конце головку 4.
Э
см
см
э
кр
Стержневые гибкие упоры 3 выполнены по длине с переменной формой поперечного сечения от круглой 5 на участке, прилегающем к головке 4, до эллипсоидной 6, в месте закрепления стержневого гибкого упора 3 на стальном элементе 1, где направление действия сдвигающей силы Т совпадает с малым 7 диаметром эллипсоида - b, а соотношение длин большого диаметра а к малому b уменьшается в направлении к головке 4 стержневого гибкого упора 3 и равно единице при соблюдении условий равенства напряжений смятия в бетоне σ в месте закрепления на стальном элементе 1 и в месте перехода эллипсоидного сечения упора к круглому σ.
Возводится сталежелезобетонная строительная конструкция следующим образом. На стальные элементы 1 преимущественно сваркой закрепляют стержневые гибкие упоры 3 с переменной формой поперечного сечения от круглой 5 на участке, прилегающем к головке 4 до эллипсоидной 6 в месте закрепления стержневого гибкого упора 3 на стальном элементе 1, где направление сдвигающей силы Т совпадает с малым диаметром b эллипсоида. На стальные элементы 1 устанавливают опалубку, арматуру (на чертеже не показано) и бетонируют железобетонный элемент 2.
см
Применение данной конструкции сталежелезобетонной строительной конструкции позволяет повысить ее несущую способность за счет уменьшения перемещений сдвига между стальными 1 и железобетонным элементами 2 и уменьшения напряжений смятия бетона перед гибкими стержневыми упорами за счет увеличения площади поверхности смятия. Уменьшение площади поперечного сечения гибкого стержневого упора 3 по высоте соответствует изменению напряжения смятия в бетоне элемента 2 соответственно эпюре распределения нормальных сжимающих напряжений σ в бетоне.