СТАЛЕБЕТОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к элементам составного сечения, и может быть использована в конструктивных элементах, работающих преимущественно на сжатие.
Известен элемент, преимущественно работающий на сжатие и для уменьшения материалоемкости которого поперечное сечение по его длине принято переменным [см. кн. Металлические конструкции и элементы конструкции // Учебник для строительных вузов под ред. В.В. Горева, т. 1, 3-е изд., М., ВШ, 2004, стр. 318, рис. 6.1 в].
Недостатками этого стержня являются: много дельность, нетехнологичность при его выполнении в бетонном, железобетонном или стальном мономатериальном вариантах, снижение материалоемкости не приводит к дополнительным эффектам, например, к увеличиванию общей несущей способности элемента.
Известен сталебетонный элемент для работы преимущественно на сжатие, включающий стальной составной профиль крестообразного сечения, боковые полости которого заполнены бетоном [см. Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures. EN 1994-1-1 (2004), p. 49, fig. 6.17c].
Недостатками сталежелезобетонного элемента являются: большая материалоемкость конструкции, малая несущая способность сжатого составного элемента постоянного сечения, не достаточная адгезия бетона со стальным профилем.
Наиболее близким является сталебетонный элемент, содержащий стальной профиль крестообразного составного постоянного сечения и бетонное ядро (см. Патент №117475, Е04С 3/293, опубл. 27.06.2012, бюл. №18).
Недостатками несущего элемента являются материалоемкость элемента, неравнопрочность сечений сжатого элемента, ввиду одинакового сечения по всей длине, ослабленность сечения у оголовка сжатого элемента.
Полезная модель направлена на повышение устойчивости, общей несущей способности, уменьшение материалоемкости при обеспечении равнопрочности сечения по всей длине элемента.
Результат достигается тем, что в сталебетонном элементе, включающем стальной профиль составного крестообразного сечения, бетон заполнения, согласно полезной модели, для обеспечения равнопрочности сечений сжатого элемента по всей длине крестообразный профиль выполнен переменного сечения, а составные его части - тавры выполнены перфорированными. На концах элемента, в опорной его части на длине 0,1-0,15Н тавры приняты со сплошной стенкой, а в середине с перфорированной стенкой которые образуют переменного сечения по длине элемент, с увеличивающейся площадью к середине его длины.
На фиг. 1 изображен сталебетонный элемент, состоящий из составного крестообразного сечения и бетон замоноличивания; на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 сечение В-В фиг. 1; на фиг. 5 узел соединения тавров к центрирующей трубе; на фиг. 6 фрагмент крестообразного составного профиля в середине длины; на фиг. 7 прокатный двутавр с намеченной линией реза; на фиг. 8 - прокатный двутавр с намеченной зигзагообразной линией реза для получения перфорации стенки.
Сталебетонный элемент включает стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. Составной крестообразный профиль 1 получен путем соединения четырех тавровых элементов 3 и 5 к стальной перфорированной трубе 4 сваркой 6. Для обеспечения равнопрочности сечения в опорной части стенки двутавра разрезаны по наклонной (фиг. 7) и разворотом одной из половин двутавра приварены к центрирующей трубе 4 и к средней части крестообразного профиля. Для средней части крестообразного профиля двутавры разрезаны по зигзагообразной ломаной линии (фиг. 8) с тем же наклоном осевой линии, что и для опорной части элемента. После разворота одной из половин двутавра разрезанного по зигзагообразной линии и присоединения ее к трубе 4 (фиг. 5) в середине длины элемента получается составное крестообразное сечение с отверстиями в стенке (фиг. 6).
В заводских условиях сначала выполняют разрезку двутавров по намеченным линиям (фиг. 7 и 8) и их приваривают сваркой 6 к центрирующей перфорированной трубе 4 (фиг. 5), тавры 3 и 4 между собой соединяют (фиг. 6) сваркой 7. После подготовительной сборки крестообразного профиля и установки съемной опалубки между полками тавров по всей длине элемента через перфорированную трубу 4 закачивают мелкозернистый бетон в полости крестообразного сечения (фиг. 4).
Такое выполнение сталебетонного элемента позволяет равномерно распределять усилие сжатия, обеспечивая равнопрочность сечений по всей длине сжатого элемента, повышает устойчивость и общую несущую способность сталебетонного элемента. Сталебетонный элемент обладает наряду с повышенной несущей способностью, также надежностью, уменьшенной материалоемкостью.