СТАЛЕБЕТОННАЯ ПРЕДНАПРЯЖЕННАЯ БАЛКА
PRE-STRESSED STEEL CONCRETE BEAM

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано 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: трудоемкость изготовления сталебетонной балки с арматурным каркасом. Сначала надо изготовить каркас, состоящий из хомутов и продольных стержней, потом приварить хомуты к стенкам. 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, продольные стержни неэффективно используются ввиду отсутствия преднапряжения, балка обладает повышенной деформативностью.
Известна сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные двутавровые профили, бетон заполнения, поперечные и продольные стержни, где анкерные устройства преднапряженных продольных стержней приварены в верхней зоне торца балки, а натяжители размещены на поперечных стержнях (см. патент на полезную модель №155488, E04G 23/02, опубл. в бюл. №28 10.10.2015 г.).
Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является незначительная передача усилий преднапряжения на бетон и поэтому не столь эффективная работа преднапряженной балки, так как сначала создается преднапряжение стальной балки через жестко закрепленные анкерные устройства, затем балка заполняется бетоном.
Наиболее близкой является сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные двутавровые профили, бетон заполнения, анкерные стержни, преднапряженную гибкую арматуру с обоих сторон профиля с анкерными устройствами и натяжителями, расположенными в верхней зоне торца балки, натяжители которых позволяют регулировать преднапряжение продольных стержней и после замоноличивания бетоном (см. патент на полезную модель №155802, Е04С 3/294, 2015).
Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является невозможность эффективной передачи усилий преднапряжения непосредственно на бетон и его обжатие. Это приводит к неэффективной работе бетона в сечении и балки в целом и снижает как общую несущую способность балки, так и надежную работу системы преднапряжения.
Изобретение направлено на повышение общей несущей способности сталебетонной балки за счет передачи усилий преднапряжения непосредственно на бетон.
Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения с торцевым ребром, имеющей анкерные узлы и натяжители, продольные арматурные стержни и бетон замоноличивания, согласно изобретению анкерные узлы расположены с внутренней стороны, а натяжители - с наружной стороны торцевого ребра с возможностью снятия натяжителей после передачи усилий преднапряжения на бетон. Для предотвращения образования продольных трещин в бетоне после приобретения им гостированной прочности на концах преднапряженной гибкой арматуры размещена сеточная арматура в форме сквозного цилиндра.
На фиг. 1 изображена сталебетонная преднапряженная балка, состоящая из двутаврового профиля цельного или составного сечения с анкерным узлом и натяжителями, продольной арматурой и бетоном замоноличивания; на фиг. 2 - вид «А» с торца балки; на фиг. 3 - узел крепления «В» с натяжителями и анкерной пластиной преднапряженных стержней, на фиг. 4 - узел после снятия натяжителей и передачи усилий преднапряжения на бетон, фиг. 5 - узел «С» с цилиндрической сеточной обоймой торца преднапряженной арматуры.
Сталебетонная преднапряженная балка включает стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. В концевой части балки размещен узел с натяжителями 5 и анкерной пластиной 4, в которой закреплены концы продольных арматурных стержней 3. В анкерной пластине 4 и торцевом ребре 6 просверлены отверстия и нарезана резьба для натяжителей 5. В зоне анкерного узла «В» концы преднапряженной арматуры 3 снабжены сеточной цилиндрической арматурой 7.
В заводских условиях сначала просверливают отверстия и нарезают резьбу в торцевых ребрах 6 и анкерных пластинах 4, нарезают резьбу на концах гибких стержней 3. Концы стержней 3 вставляют в отверстия пластин 4, надевают гайку 8, вставляют в отверстия ребер 6 болты-натяжители 5 и создают преднапряжение арматурных стержней 3 (фиг. 3), контроль за усилием преднапряжения осуществляют динамометрическим ключом. Замоноличивают балку 1, предварительно разместив на концах преднапряженной арматуры 3 сеточную цилиндрическую арматуру 7. После приобретения бетоном 2 гостированной прочности, снимают натяжители 5 (фиг. 4).
Такое выполнение преднапряжения продольной гибкой арматуры позволяет эффективно передать усилия преднапряжения на бетон, рационально используя силы обжатия, повышает жесткость и общую несущую способность сталебетонной балки и надежность работы системы преднапряжения.
Собранная сталебетонная преднапряженная балка увеличивает жесткость, трещиностойкость, общую несущую способность и надежность, а также уменьшает материалоемкость составной балки.