ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БАЛКА
HYDRAULIC BEAM

Изобретение относится к области строительства, а именно к трубобетонным элементам пролетных строений малых и средних мостов, а также к элементам строительных конструкций, а именно к длинномерным несущим элементам.
Из уровня техники аналоги заявляемому изобретению не известны.
Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности балки и удешевление себестоимости и упрощение технологии изготовления.
Технический результат изобретения заключается в повышении предела прочности на изгиб и технологичности.
Технический результат реализуется совокупностью основных признаков: гидравлическая балка состоит из металлической оболочки в виде трубы, герметично закрытой и полностью заполненной жидкостью, например водой.
Кроме того: гидравлическая балка может быть заполнена низкозамерзающей жидкостью;
внутри гидравлической балки или снаружи расположены ТЭНы с возможностью регулировки температуры;
у гидравлической балки торцы трубы закрыты полусферическими или выпуклыми крышками, или пластинами.
Задача изобретения и технический результат связаны следующим образом: повышение предела прочности на изгиб и технологичности приводит к повышению нагрузочной способности балки и удешевлению себестоимости и упрощению технологии изготовления.
Суть изобретения заключается в том, чтобы трубу, полностью наполненную жидкостью и закрытую по торцам герметично использовать в качестве балки в общем строительстве, а также в пролетных строениях малых и средних мостов. Как известно жидкость, в частности, вода практически не сжимаема. В закрытом сосуде внешнее давление по закону Паскаля передается в любую точку без изменений во всех направлениях. В пустой трубе при критической нагрузке материал стенок работает на 5-10%. При этом максимальное напряжение возникает по середине и стремится к нулю в районе опор. В случае балки в виде герметичной трубы, наполненной жидкостью при поперечной нагрузке работает вся поверхность трубы и несущая способность балки повышается не менее, чем в 10 раз, по сравнению с пустой трубой. В качестве наполнителя в балке может быть использована вода, масло. Для предотвращения замерзания при эксплуатации при низких температурах можно использовать антифриз, спирт. Для экономии жидкости (антифриз, спирт) объем трубы может быть частично или полностью заполнен песком, гравием или другим сыпучим материалом. Также с целью предотвращения замерзания жидкости, возможно установить внутри трубы или на внешней поверхности нагревательные элементы с возможностью регулирования температуры. Параметры трубы рассчитываются из условий упругой деформации.
Балка изготавливается следующим образом.
Торцы трубы завариваются по торцам пластинами или полусферическими или выпуклыми крышками. Полусферические, выпуклые крышки призваны выравнивать напряжения на стенки внутри трубы, в отличие от плоских крышек, в которых на стыках возникают концентраторы напряжений. В крышках предусмотрены отверстия с напорной арматурой для заполнения трубы жидкостью. В верхней части предусмотрены отверстия с перепускным клапаном, для выхода воздуха и контроля наполняемости. Жидкость заполняется через входной штуцер до полного наполнения и закрывается заглушкой. При монтаже пролетных строений балки могут быть выполнены с возможностью гидравлического сообщения с другими (соседними) балками, что позволяет распределять напряжения от внешней нагрузки между соседними балками и повысить нагрузочную способность балок. Для укрепления торцевых стенок трубы, противоположные крышки могут быть соединены, например, тросом, протянутым внутри трубы с возможностью резьбового натяжения. Для уменьшения количества жидкости внутрь трубы можно поместить заваренную с торцов пустую трубу меньшего диаметра. Внутренняя труба имеет на торцах плоские или полусферические заглушки. Наполнение балки жидкостью возможно осуществлять на месте монтажа.