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 сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальной двутавр, поперечные и продольные стержни, бетон замоноличивания, у которой к полкам двутавра с обеих сторон стенки приварены поперечные стержни, продольные гибкие стержни преднапряжены за счет натяжного устройства расположенного в нижней части средних поперечных стержней.
Недостатком такой преднапряженной балки является неэффективность преднапряжения сталебетонной балки из-за невозможности передачи усилий преднапряжения на затвердевший бетон, так как усилия натяжения передаются только на стальной двутавр, который потом заполняется бетоном и непосредственного обжатия бетона, главного эффекта преднапряженных элементов, в полной мере не происходит.
Полезная модель направлена на снижение материалоемкости, на увеличение жесткости и увеличение эффекта преднапряжения и как следствие общей несущей способности сталебетонной балки.
Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющий поперечные и продольные стержни, бетон замоноличивания, согласно полезной модели в торцевой части балки установлены крепежные элементы, в которых закреплены концы продольных преднапряженных арматурных стержней, рядовые поперечные стержни, расположены по обеим сторонам стенки, с шагом, уменьшающимся к опорам, а средние поперечные стержни на которых нарезана резьба под внутреннею резьбу натяжителя и кольцевой канавкой под шайбу-защелку, нижним концом входят в отверстие с возможностью поворота, а в верхней зоне снабжены головкой под динамометрический ключ.
Результат достигается также тем, что поперечные стержни средней зоны с натяжителями размещены также в пластмассовых оболочках, притом высота оболочки натяжителя больше его высоты на величину хода натяжения «Δ».
Результат достигается также тем, что с внутренней стороны поперечных стержней с обе их сторон стенки размещены в пластмассовой оболочке преднапряженные продольные стержни из гибкой арматуры.
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 А натяжителя продольной арматуры; на фиг. 3 - вид «В» узла «А»; на фиг. 4 - узел «С» - верхняя зона среднего поперечного стержня с головкой; на фиг. 5 - головка и кольцевая канавка поперечного среднего стержня; на фиг. 6 - шайба-защелка.
1
2
3
Преднапряженная сталебетонная балка включает стальной профиль 1, поперечные рядовые стержни 2 и продольные стержни 3, бетон замоноличивания 4, средние поперечные стержни 5. Для улучшения совместной работы бетона со стальным профилем, поперечные стержни 2 размещены по обе стороны стенки, с шагом а, a, а и т.д. с уменьшением к опорам балки. На концах продольных стержней 3, к полкам стального профиля 1 приварены крепежные пластинчатые элементы 7, в которых головкой 8 закреплены концы продольных арматурных стержней 3.
Продольные стержни 3 и поперечные средние стержни 5, натяжители 11 размещены в пластмассовых оболочках 9, 6, 12, соответственно, притом для обеспечения натяжения после твердения бетона, высота пластмассовой оболочки 12, натяжителя 11 больше на величину хода натяжения «Δ».
В заводских условиях сначала выполняют приварку рядовых поперечных стержней 2 с шагом, уменьшающимся к опорам. Для усиления и выравнивания нижней грани верхнего пояса двутавра приваривают шайбу 17. На поперечные средние стержни 5 с нарезкой резьбы 10, надевают оболочку 6 и размещают натяжители 11 с оболочкой 12, стержни вставляют нижним концом в отверстие 13 нижнего пояса стального профиля. В кольцевые канавки 15, одевают шайбу-защелку 16. 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, надевают пластмассовую оболочку 9 и другой крепежный элемент 7, образуют вторую головку 8 и приваривают крепежный элемент 7 с другого конца балки. Производят замоноличивание бетоном боковых полостей цельного (фиг. 1) или составного двутавра. После твердения бетона натягивают гибкие продольные стержни 3, поворачивая динамометрическим ключом головку 14 средних стержней 5. От усилий преднапряжения, крепежный элемент 7, поворачиваясь относительно точки крепления за счет, пластических деформаций пластины, обжимает бетон 4.
Создание преднапряжения путем обжатия бетона за счет передачи усилий натяжения от продольных стержней на бетон по классической схеме увеличивают жесткость и несущую способность сталебетонной балки.
Собранная преднапряженная сталебетонная балка обладает повышенной жесткостью, несущей способностью и надежностью, а также уменьшенной материалоемкостью.