ПРЕДНАПРЯЖЕННАЯ СТАЛЕБЕТОННАЯ БАЛКА
PRE-STRESSED STEEL CONCRETE BEAM

Изобретение относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
Известна сталебетонная балка, включающая стальной двутавровый профиль, анкерные элементы и два ряда продольных арматурных стержней по огибающей изгибающего момента и бетон заполнения (см. патент на полезную модель №155972 E04C 3/294).
Недостатками являются материалоемкость сталебетонной балки с обычным арматурным каркасом. Продольные стержни, расположенные в верхней и нижней зонах поперечного сечения балки, используются неэффективно, их площадь принимается постоянного сечения по всей длине по максимальному моменту при нулевых моментах на концах балки. Кроме того, гибкие продольные арматурные стержни неэффективно используются, ввиду отсутствия преднапряжения, балка обладает повышенной деформативностью.
Известна также сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные двутавровые профили, анкерные стержни, преднапряженную гибкую арматуру с обоих сторон профиля и бетон заполнения (см.патент на полезную модель №155802 E04C 3/294, 2015).
Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является невозможность равномерного распределения усилий преднапряжения, что приводит к перегрузке одной ветви системы преднапряжения относительно другой.
Наиболее близким к изобретению является сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные профили двутаврового сечения, имеющие анкерные элементы, продольные арматурные стержни с двух сторон стенки профиля, натяжное устройство в виде уголкового профиля и бетон заполнения (см. заявку на патент №2016114023/03 (022035) от 11.04.2016, решение о выдаче патента на полезную модель от 27.06.2016).
Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является ориентированность натяжного устройства для натяжения только пары гибкой арматуры.
При использовании в балках продольной арматуры в два и более ряда, как например, в патенте №155972 E04C 3/294, 2014 для выравнивания усилий преднапряжения во всех стержнях необходимо установить два или более натяжных устройств. Кроме того, выравнивание преднапряжения в продольной арматуре происходит только по горизонтали, а по вертикали они изолированы, что приводит к перегрузке одной пары преднапряжения относительно другой и снижает как общую жесткость и несущую способность балки, так и не обеспечивает надежную работу системы преднапряжения.
Изобретение направлено на повышение жесткости, общей несущей способности сталежелезобетонной балки за счет выравнивания усилий в ветвях преднапряженной арматуры.
Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющей анкерные элементы, продольные арматурные стержни по дуге провисания и бетон замоноличивания, согласно изобретению анкерные элементы расположены по дуге натяжения продольных преднапряженных стержней по обеим сторонам стенки. На концах анкерных стержней размещены преднапряженные стержни из гибкой арматуры, а в торцевой части стенки балки образованы лунки и установлены «Н» образные натяжные устройства, в концах которых натяжным узлом закреплены концы продольных арматурных стержней, при этом для центрирования поворотных устройств в средней части приварены коротыши, два из которых расположены с двух сторон стенки балки, а центральный - входит в лунку стенки.
На фиг. 1 изображена сталебетонная преднапряженная балка, состоящая из двутаврового профиля цельного или составного сечения с анкерными элементами, продольной арматурой и бетоном замоноличивания; на фиг. 2 узел крепления преднапряженных продольных стержней; на фиг. 3 вид «Б» узла крепления «А» преднапряженных стержней в верхнем торце балки; на фиг. 4 фрагмент стенки с лункой; на фиг. 5 вид «В» узла крепления «А».
Сталебетонная преднапряженная балка включает стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. Для обеспечения сцепления бетона и совместной его работы со стальным профилем приварены по дуге преднапряжения гибкой продольной арматуры анкерные стержни (стад-болты) 3 по обе стороны стенки. На концах анкерных элементов (стад-болтов) 3, снизу размещены стержни 4 из гибкой арматуры. В концевой части балки установлен «Н» образное натяжное устройство 5, в концах которого натяжным узлом 6 закреплены концы продольных арматурных стержней 4. Для центрирования поворотного натяжного устройства 5 в средней части приварены коротыши 7 и коротыш 8, который входит в лунку 9.
В заводских условиях сначала выполняют приварку анкеров 3 по дуге натяжения гибкой продольной арматуры. При необходимости анкерный стержень 3 выполняют из стад-болта. При приварке анкеров 3 их шаг уменьшают к опорам. Выполняют приварку коротышей 7 и 8 к поворотным «Н» образным натяжным устройствам. Концы продольных стержней 4, снабженные резьбой под гайку натяжного узла 6 пропускают через отверстия поворотных устройств 5 (фиг. 2), размещая их снизу анкерных стержней 3, надевают гайку 6 и затягивают гибкие продольные стержни 4, создавая преднапряжение. После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном боковых полостей цельного (фиг. 1) или составного двутавра.
Такое выполнение преднапряжения продольной гибкой арматуры позволяет равномерно распределить, саморегулировать усилия преднапряжения, исключает перегрузку отдельных ветвей, повышает жесткость и общую несущую способность сталебетонной балки и надежность работы системы преднапряжения. Собранная таким образом сталебетонная преднапряженная балка обладает кроме повышенной жесткости и общей несущей способности, также повышенной трещиностойкостью и уменьшенной материалоемкостью.