Преднапряженная сталебетонная балка

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
Известна сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные двутавровые профили, анкерные стержни, преднапряженную гибкую арматуру с обеих сторон профиля и бетон заполнения (см. патент на полезную модель №155802 Е04С 3/294, 2015).
Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является невозможность равномерного распределения усилий преднапряжения. Это приводит к перегрузке одной ветви системы преднапряжения относительно другой и снижает как общую несущую способность балки, так и надежную работу системы преднапряжения.
Известна сталежелезобетонная преднапряженная балка, включающая стальные профили образующие двутавровое сечение, анкерные стержни, преднапряженную гибкую арматуру, у которой в торцах стального профиля установлены с возможностью поворота для регулирования усилий преднапряжения уголковые коротыши (см. патент на полезную модель №165473 Е04с 3/294, опуб. в бюл. №29 20.10.2016г.)
Недостатками сталежелезобетонной преднапряженной балки являются ослабление сечения стенки балки вырезом для размещения уголкового коротыша, слабая несущая способность опорной зоны балки из-за отсутствия опорных ребер.
Наиболее близкой является преднапряженная стальная обетонированная балка, включающая стальные двутавровые профили, имеющие анкерные элементы, продольные арматурные стержни и бетон заполнения у которой в торцевой части балки установлены несколько стальных пластин с возможностью поворота (см. патент на полезную модель №196431 Е04с 3/292, опуб. в бюл. №7 28.02.2020г.).
Недостатками преднапряженной балки являются трудоемкость выполнения опорных ребер, ослабление выравнивания усилий преднапряжения в спаренных арматурных стержнях из-за местных деформаций, уменьшение усилий преднапряжения балки от потерь преднапряжения в анкерах, в точках закрепления концов преднапряженных стержней.
Полезная модель направлена на повышение общей несущей способности сталебетонной балки за счет сохранения проектных усилий преднапряжения в ветвях преднапряженной арматуры.
Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющей продольные преднапряженные арматурные стержни и бетон замоноличивания согласно полезной модели в торцевой части балки установлено опорное ребро, в котором с обоих концов натяжным узлом закреплены концы продольных арматурных стержней, при этом для сохранения первоначальных проектных усилий преднапряжения в опорной зоне балки продольные стержни снабжены металлическими винтовыми рессорами – пружинами и пропущены через неметаллические толстостенные трубки.
На фиг.1 изображена преднапряженная сталебетонная балка, состоящая из двутаврового профиля цельного или составного сечения, с продольной арматурой и бетоном замоноличивания; на фиг.2 - фрагмент торцевой части балки.
Преднапряженная сталебетонная балка включает стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. В концевой части балки установлено опорное ребро и узел крепления арматуры 3, в котором натяжным узлом 4 закреплены концы продольных арматурных стержней 3. Для изоляции от бетона 2 продольные стержни 3 пропущены через неметаллические трубы 7. Для сохранения первоначальных усилий преднапряжения в опорной части 8 балки 1 продольные стержни 3 снабжены винтовыми рессорами 5, пропущены через шайбу 6 и завинчены гайкой 9, создавая преднапряжение.
В заводских условиях сначала на концах арматурных стержней 3 нарезают резьбу, на опорных ребрах 8 выполняют отверстия под арматурные стержни 3. Концы продольных стержней 3, снабженные резьбой под гайку 9 натяжного узла 4 пропускают через трубки 7, опорное ребро 8, винтовую рессору 5, шайбу 6, надевают гайку 9 и затягивают гибкие продольные стержни 3, создавая преднапряжение. После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном 2 боковых полостей цельного (фиг.1) или составного двутавра.
Такое саморегулируемое выполнение преднапряжения продольной гибкой арматуры позволяет сохранить проектные усилия преднапряжения, исключает перегрузку отдельных ветвей за счет изоляции контакта продольных арматурных стержней с бетоном, повышает  жесткость и общую несущую способность балки и надежность работы системы преднапряжения.
Собранная преднапряженная стальная обетонированная балка увеличивает жесткость, трещиностойкость, общую несущую способность и надежность, а также уменьшает материалоемкость составной балки.