Сталебетонная ферма

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно, к фермам покрытий, мостовых сооружений и подкрановых конструкций, работающих в условиях пространственного изгиба, в т.ч. динамических нагрузок.
Известна сталебетонная ферма, включающая верхний и нижний пояса и стержни раскосной решетки, состоящей из стоек и раскосов из металлических профилей, сжатые стержни раскосной решетки дополнительно снабжены бетонными наполнениями, ограниченными металлическими пластинами и хомутами с анкерами, соединенными прутом, причем растянутые стержни раскосной решетки закреплены непосредственно к смежным сжатым стержням. (RU 97410, Е04С 3/293, 10.09.2010 г.).
Недостатком такого технического решения является повышенная материалоемкость фермы вследствие не рациональной формы поперечного сечения поясов и решетки, отсутствия замкнутого стального контура бетона, повышающего его прочность вследствие объемного обжатия, и отсутствия предварительного напряжения.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является сталебетонная ферма, включающая верхний пояс и стойки из трубчатого профиля, который заполнен бетоном, нижний пояс из швеллера и раскосы из уголковых профилей (Кикин А.И., Санжаровский Р.С, Труль В.А. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. - М.: Стройиздат, 1974, стр. 12, рис. 9).
Недостатком такого технического решения является повышенная материалоемкость фермы вследствие недостаточного сцепления трубчатого профиля верхнего пояса с бетоном и отсутствия предварительного напряжения.
Задача полезной модели - снижение материалоемкости сталебетонной фермы.
Технический результат достигается тем, что сталебетонная ферма, включающая верхний пояс, заполненный бетоном, нижний пояс, элементы раскосной решетки из металлических профилей, содержит опорные диафрагмы, нижний пояс выполнен в виде полого трубчатого элемента с заглушками, заполненного бетоном, внутри которого расположены преднапряженные стержни, элементы раскосной решетки выполнены в виде полых трубчатых элементов, верхний пояс содержит предварительно напряженные шпильки, установленные горизонтально.
Сталебетонная ферма дополнительно может содержать бетон в элементах раскосной решетки, в которых возникают сжимающие усилия от внешней нагрузки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
- фиг. 1 - общий вид сталебетонной фермы;
- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;
- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2.
Сталебетонная ферма (фиг. 1) включает верхний пояс 1 из стальной трубы, заполненный бетоном 2, опорные диафрагмы 3 из листовой стали (фиг. 3), нижний пояс 4 из стальной трубы, заполненный бетоном 2, внутри которого расположены преднапряженные стержни 5 (фиг. 2), закрепленные к заглушкам 6 на торцах нижнего пояса 4, и элементы раскосной решетки 7 из стальных труб, закрепленные к верхнему и нижнему поясам 1, 4. Через верхний пояс 1 горизонтально установлены стяжные шпильки 8 и закреплены при помощи гаек 9 к боковым поверхностям верхнего пояса 1. Элементы раскосной решетки 7, в которых возникают сжимающие усилия от внешней нагрузки, могут быть заполнены бетоном 2.
Выполнение верхнего пояса 1, нижнего пояса 4, элементов раскосной решетки 7 из стальных труб уменьшает их гибкость, повышает устойчивость и изгибную жесткость, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость сталебетонной фермы в целом.
Заполнение верхнего пояса 1 и элементов раскосной решетки 7 бетоном 2 повышает их несущую способность при действии внешних нагрузок и местного изгиба стенок стальной трубы сжатого верхнего пояса 1 и элементов раскосной решетки 7, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость сталебетонной фермы.
Наличие преднапряженных стержней 5 внутри нижнего пояса 4 позволяет регулировать усилия в верхнем и нижнем поясах 1, 4 и стержнях раскосной решетки 7, что приводит к уменьшению расхода стали и, как следствие, к снижению материалоемкости сталебетонной фермы.
Бетон 2, находясь в герметичном замкнутом контуре, образованном верхним поясом 1 из стальной трубы и опорными диафрагмами 3, обладает высокими прочностными характеристиками, не подвержен усадке, что снижает материалоемкость сталебетонной фермы.
Стяжные шпильки 8 обеспечивают надежную совместную работу верхнего пояса 1 и бетона 2, воспринимают сдвигающие усилия в верхнем поясе 2, обжимают бетон 2, повышая его прочность, что приводит к снижению материалоемкости сталебетонной фермы в целом.
Стяжные шпильки 8 совместно с бетоном 2 повышают местную устойчивость стенок верхнего пояса 1, что позволяет существенно уменьшить толщину стенок стальной трубы верхнего пояса 1 и снизить материалоемкость сталебетонной фермы в целом.
Заполнение нижнего пояса 4 бетоном 2 повышает его несущую способность на период натяжения преднапряженных стержней 5, а также снижает гибкость нижнего пояса 4, что позволяет уменьшить расход стали, в т.ч. на вспомогательные связевые элементы и, как следствие, снизить материалоемкость сталебетонной фермы.
Несущая способность сталебетонной фермы обеспечивается подбором класса бетона, марки стали, размеров поперечного сечения элементов, величины натяжения преднапряженных стержней, шага стяжных шпилек.
Применение предлагаемого технического решения позволит снизить материалоемкость сталебетонной фермы.