СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ ПРЕДНАПРЯЖЕННАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
Известна сталежелезобетонная балка, содержащая стальной профиль двутаврового сечения (или спаренные два швеллера) обетонированный со всех сторон [см.кн. Железобетонные и каменные конструкции. Авторы: В.М. Бондаренко, P.O. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин. - М., Высшая школа, 2002, стр. 276, рис. 95б], где для обеспечения совместной работы бетона и стального профиля вокруг профиля устраивают объемный каркас из хомутов и продольных арматурных стержней в верхней и нижней зонах поперечного сечения.
Однако такая конструкция требует устройства съемной опалубки, трудоемка, не обеспечивает по поверхности контакта полной совместной работы бетона и стального профиля.
Известна сталежелезобетонная 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.
Наиболее близкой является 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 Е04С 3/294, 2015).
Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является невозможность равномерного распределения усилий преднапряжения. Это приводит к перегрузке одной ветви системы преднапряжения относительно другой и снижает как общую несущую способность балки, так и надежную работу системы преднапряжения.
Полезная модель направлена на повышение общей несущей способности сталежелезобетонной балки за счет выравнивания усилий в ветвях преднапряженной арматуры.
Результат достигается тем, что в сталежелезобетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющей анкерные элементы, продольные арматурные стержни по дуге провисания и бетон замоноличивания, согласно полезной модели 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 балки установлены уголковые профили, в которых с обоих концов натяжным узлом закреплены концы продольных арматурных стержней, при этом для центрирования поворотных уголков в средней части приварены коротыши с двух сторон стенки балки.
На фиг. 1 изображена сталежелезобетонная 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 вид «В» узла крепления «А».
Сталежелезобетонная 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 уголковый профиль 5, в которых натяжным узлом 6 закреплены концы продольных арматурных стержней 4. Для центрирования поворотных уголков 5 в средней части приварены коротыши 7.
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 к поворотным уголкам 5. Концы продольных стержней 4, снабженные резьбой под гайку натяжного узла 6 пропускают через отверстия поворотных уголков 5 (фиг. 3), 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 саморегулируемое выполнение преднапряжения продольной гибкой арматуры позволяет равномерно распределить усилия преднапряжения, исключает перегрузку отдельных ветвей, повышает жесткость и общую несущую способность сталежелезобетонной балки и надежность работы системы преднапряжения.
Собранная сталебетонная преднапряженная балка увеличивает жесткость, трещиностойкость, общую несущую способность и надежность, а также уменьшает материалоемкость составной балки.