СТАЛЕБЕТОННАЯ СОСТАВНАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
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 сталебетонной балки являются: большая материалоемкость и трудоемкость изготовления сталебетонной балки с арматурным каркасом. Сначала надо изготовить каркас, состоящий из хомутов и продольных стержней, потом приварить хомуты к стенкам, только затем можно производить бетонирование боковых полостей.
Известна сталебетонная балка, содержащая бетон замоноличивания и стальной двутавр, имеющая анкерные элементы приваренные к стенке двутавра по линии провисания гибких арматурных стержней [см. патент на полезную модель №155972].
Недостатками этой сталебетонной балки являются трудоемкость приварки анкерных стержней к стенке и пониженная несущая способность сталебетонной балки из-за возможной преждевременной потери устойчивости стенки тонкостенного профиля, по причине отсутствия или невыполненности в зоне действия максимальных переразывающих сил дополнительных конструктивных мер в стенке, (вид потери устойчивости стенки см. «Металлические конструкции» под ред. Ю.И. Кудишина, М. - 2011, рис. 7.17 и 7.18, стр. 200-201).
Наиболее близким является сталебетонная балка, содержащая бетон замоноличивания и стальной цельный или составной двутавр, имеющий анкерные элементы в виде выштампованных поперек стенки шпилек по нисходящей наклонной к продольной оси профиля с обоих концов двутавра [см. патент на полезную модель №155973 Е04с 3/293 от 23.12.2014].
Недостатками этой сталебетонной балки являются пониженная несущая способность сталебетонной балки из-за расположения гибкой арматуры вдали от зоны появления наклонных трещин и возможной преждевременной потери устойчивости стенки тонкостенного профиля, по причине несоориентированного ослабления стенки выштапованными шпильками. Полосы ослаблений расположены не по линии огибающей эпюры моментов балки. В зоне возможного появления наклонных трещин отсутствует арматура (см. схему разрушения изгибаемых элементов по наклонному сечению, кн. Железобетонные и каменные конструкции. Авторы: В.М. Бондаренко, P.O. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин. - М., Высшая школа, 2002, стр. 280, рис. 97; стр. 263, рис. 91; стр. 257, рис. 89).
Полезная модель направлена на увеличение устойчивости стенки тонкостенного профиля, увеличение общей несущей способности и надежности работы составной сталебетонной балки.
Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной тонкостенный профиль цельного двутаврового сечения или составной двутавр, спаренный из двух гнутых профилей С-образного сечения, имеющий анкерные выштампованные шпильки с загибами на концах, расположенные вдоль балки поочередно в обе стороны стенки в два и более ряда, с шагом, уменьшающимся к опорам и бетон замоноличивания, согласно полезной модели выштамповка шпилек в стенке выполнена по линии огибающей эпюры изгибающих моментов и по нисходящей наклонной к продольной оси профиля.
Результат достигается также тем, что выштамповка стенки выполнена по нисходящей: у левого конца слева направо, а у правого конца - справа налево.
Результат достигается также тем, что ряды шпилек выштампованы перпендикулярно к стенке и отогнуты вверх в опорной зоне и вниз в пролетной зоне, и на концах шпилек размещены стержни из гибкой арматуры по огибающей эпюры изгибающего момента.
На фиг. 1 изображена сталебетонная балка, состоящая из тонкостенного профиля двутаврового сечения с анкерными элементами из выштампованных шпилек.
На фиг. 2 изображена сталебетонная балка в разрезе 1-1, состоящая из двух тонкостенных профилей С-образного сечения. На фиг. 3 изображена сталебетонная балка в разрезе 2-2, состоящая из цельного двутавра.
1
2
3
Сталебетонная составная балка включает тонкостенный стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. Для обеспечения сцепления бетона и совместной его работы со стальным тонкостенным профилем у левого и правого концов профиля по линии огибающей эпюры моментов выштампованы шпильки 3 по обе стороны стенки под прямым углом в два и более ряда, с шагом a, a, a и т.д. с уменьшением к опорам балки. Анкерные элементы в виде выштампованных шпилек 3 выполнены с загибами на концах. Стальная часть сталебетонной балки может быть выполнена из двух тонкостенных профилей С-образного сечения (сеч. 1-1). С-образные профили между собой скреплены с помощью таких же шпилек 5. На концах анкерных элементов 3, выштампованных из стенки, размещены стержни 4 из гибкой арматуры.
Изготовление сталебетонной составной балки выполняют в следующей последовательности.
В заводских условиях сначала выполняют выштамповку шпилек 3 из стенки тонкостенного профиля по нисходящей наклонной с левого и правого конца. При необходимости шпильки 3 выполняют с загибом. На шпильках в верхней зоне балки у опоры и внизу в пролете размещают гибкие продольные стержни 4 по линии их провисания. При выштамповке шпилек 3 их шаг уменьшают к опорам. При выполнении двутаврового сечения из двух С-образных профилей между собой их скрепляют с помощью шпилек 5.
После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном боковых полостей цельного (фиг. 3) тонкостенного профиля или составного (фиг. 2) двутавра из двух С-образных профилей.
Собранная сталебетонная балка увеличивает устойчивость стенки и прочность стального профиля, обеспечивает уменьшение общей материалоемкости стали на балку, повышает общую несущую способность и надежность работы балки.