ПРЕДНАПРЯЖЕННАЯ СТАЛЬНАЯ ОБЕТОНИРОВАННАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
Известна стальная 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 сталежелезобетонных конструкций», 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 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 20.10.2016 г.).
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 сталебетонная балка, включающая стальной двутавр, поперечные и продольные стержни и бетон замоноличивания, в которой с внутренней стороны поперечных стержней в обе стороны стенки двутавра размещены гибкие преднапряженные стержни по дуге их провисания (см. патент РФ №155488 Е04G 23/02).
Недостатками преднапряженной сталебетонной балки являются: крепежные элементы преднапряженных гибких стержней не участвуют в обеспечении устойчивости стенки стального двутавра, слабая несущая способность опорной зоны балки из-за отсутствия опорных ребер жесткости.
Полезная модель направлена на повышение общей несущей способности сталебетонной балки за счет усиления опорной зоны при увеличении эффекта преднапряжения от продольных стержней.
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 установлены наклонные ребра жесткости по касательной к траектории главных сжимающих напряжений (траекторию главных сжимающих напряжений см. рис. 7.18, стр. 201, кн. «Металлические конструкции под ред. Ю.И. Кудишина, М., 2011), к которым закреплены концы продольных арматурных стержней, при этом для усиления зоны крепления концов продольных стержней к наклонным ребрам приварены продольные и поперечные пластины.
Результат достигается также тем, что с внутренней стороны поперечных стержней, на которых нарезана резьба под гайки натяжителей, размещены продольные стержни в два и более ряда, при этом натяжным узлом продольные стержни преднапряжены по дуге их провисания.
На фиг. 1 изображена преднапряженная стальная обетонированная балка, состоящая из двутаврового профиля цельного или составного сечения с наклонными ребрами, с поперечными и продольными стержнями, бетоном замоноличивания; на фиг. 2, 3 - узлы крепления преднапряженных продольных стержней; на фиг. 4 - вид «Д» в узле «В» (фиг. 3); на фиг. 5 - узел натяжителя продольной арматуры.
Преднапряженная стальная обетонированная балка включает стальной профиль 1, наклонные ребра 2 и 3, поперечные стержни 4, продольные стержни 5 и 6, бетон замоноличивания 14. Поперечные стержни 4 размещены по обе стороны стенки двутавра в средней зоне. На концах продольных стержней 5 и 6 размещены узлы крепления А и В, к стенкам стального профиля 1 и наклонным ребрам 2 и 3 приварены крепежные элементы 10 и 11, в которых головкой 8 закреплены концы продольных арматурных стержней 5 и 6. На поперечных стержнях нарезана резьба 12 под гайки 9 натяжителей 7.
В заводских условиях сначала выполняют приварку наклонных ребер 2 и 3, поперечных стержней 4. Поперечные стержни 4 выполнены с нарезкой резьбы 12, на которых размещают натяжители 7 с гайкой 9. Выполняют приварку с одного конца балки наклонных ребер 2 и 3, крепежных элементов 10, 11, концы продольных стержней 5 и 6 с головкой 8 с одного конца балки пропускают через отверстия в крепежном элементе 11 и в наклонных ребрах 2 и 3 (фиг. 2 и 3), надевают другие крепежные элементы 11 и ребра 2 и 3 с другого конца балки, образуют вторую головку 8 и приваривают крепежные элементы 11 и наклонные ребра 2 и 3 с вырезом 13. Затем натягивают гибкие продольные стержни 5 и 6, создавая гайкой 9 и натяжителями 7 преднапряжение (фиг. 5) После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном боковых полостей цельного (фиг. 1) или составного двутавра.
Создание преднапряжения продольной гибкой двойной арматуры и наличие наклонных ребер увеличивает жесткость и несущую способность сталебетонной балки, трещиностойкость в нормальном и еще в наклонном сечениях балки, благодаря расположению продольных арматур по дуге ее провисания.
Собранная преднапряженная стальная обетонированная балка обладает повышенной жесткостью, несущей способностью и надежностью, а также уменьшенной материалоемкостью.