СТАЛЕБЕТОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1998 года по МПК E04C2/28 

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к основным несущим элементам зданий и сооружений, в том числе машинных залов атомных электростанций, колоннам, балкам.

Известны конструкции из стальных труб, заполненных бетоном (патент ФРГ N 1559558, кл. E 04 C 3/34, 1973; заявка Японии N 526533, кл. E 04 C 3/34, 1977). Основная идея этих изобретений заключается в уменьшении прочности стальной обоймы на сжатие в осевом направлении. Достигается это разными способами. Так, например, в патенте ФРГ обойма выполнена из профилированной полосы, сваренной по винтовой линии, а в патенте Японии описана конструкция опорного элемента, обойма которого выполнена из развальцованного цилиндра. Функции обоймы в этих конструкциях при работе на центральное сжатие сводятся к обжатию бетона в поперечном направлении, что приводит к увеличению его прочности. В осевом направлении обойма не работает вследствие большой деформативности.

Известна также конструкция (заявка Японии N 526534, кл. E 04 C 3/34, 1977), в которой обойма выполнена гофрированной, при этом гофры располагаются перпендикулярно продольной оси элемента.

Недостатком такой конструкции является: неэффективность работы при внецентренном сжатии и изгибе вследствие того, что обойма деформативная в продольном направлении и не способна воспринимать растягивающих усилий, а бетон, как известно, плохо работает на растяжение; трудоемкость изготовления замкнутой гофрированной обоймы.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция колонны (авт. св. СССР N 1668587, кл. E 04 C 3/34, 1989) прямоугольного поперечного сечения, которая включает продольные арматурные стержни, объединенные диафрагмами из уголков, устанавливаемыми по длине колонны с постоянным шагом, продольные стержни уголкового профиля, устанавливаемые в углах сечения, облицовку с продольным расположением гофр, при этом облицовка крепится к продольным стержням уголкового профиля и к уголкам диафрагм.

Недостатками такой конструкции являются: низкая несущая способность вследствие нерационального расположения гофр, облицовка не защищена от потери устойчивости в продольном направлении, бетонное ядро, лишенное поперечного обжатия, работает в условиях одноосного напряженного состояния и следовательно не имеет повышенной прочности. Кроме того, продольные гофры облицовки крепятся к уголкам диафрагмы только одной полкой, что снижает несущую способность облицовки и всего сечения.

Изобретение направлено на повышение несущей способности сталебетонного элемента.

Это достигается тем, что в сталебетонном элементе, включающем бетонное ядро, ограниченное прокатными профилями, к которым посредством соединительных элементов прикреплены профилированные листы, теперь, согласно предлагаемому решению, профилированные листы выполнены с поперечными гофрами, а соединительные элементы выполнены уголкового профиля и прикреплены к прокатным профилям, при этом профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля с наружной стороны. Сталебетонный элемент может содержать прокатные профили с выступающими полками и быть снабженным дополнительными профилированными листами с соединительными элементами. В этом случае соединительные элементы прикреплены к выступающим полкам прокатных профилей с образованием замкнутой прямоугольной полости, заполненной бетоном, при этом дополнительные профилированные листы прикреплены к полкам уголкового элемента с внутренней стороны. Повышение несущей способности достигается тем, что бетонное ядро работает в условиях объемного напряженного состояния, прокатные профили имеют высокую прочность и устойчивость, профилированные листы прикреплены к соединительным элементам верхними и нижними полками в "торец" с внутренней или наружной сторон, в свою очередь соединительные элементы прикреплены к прокатным профилям продольными швами.

На фиг. 1 показан сталебетонный элемент; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, где прокатные профили из швеллеров, профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля с наружной стороны. На фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1, где прокатные профили из двутавров с выступающими полками, профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля как с наружной, так и с внутренней стороны. На фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1, где прокатные профили из уголков, профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля с наружной стороны. На фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 1, где прокатные профили из швеллеров с выступающими полками и двутавра, расположенного внутри ядра, профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля как с наружной, так и с внутренней стороны, и где замкнутые полости, ограниченные швеллерами и профилированными листами, заполненные бетоном образуют дополнительные бетонные ядра. На фиг. 6 - узел А на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 6.

Сталебетонный элемент состоит из прокатных профилей 1, профилированных листов 2, соединительных элементов из уголков 3, бетонных ядер 4.

Продольную нагрузку воспринимает бетонное ядро, работающее в условиях объемного напряженного состояния, вследствие бокового обжатия, создаваемого многосвязной обоймой: прокатные профили и соединительные уголки. Бетонное ядро имеет повышенную прочность по сравнению с прочностью неизолированного бетона, а прокатные профили и соединительные уголки в значительной степени защищены бетоном от потери местной и общей устойчивости. Профилированные листы создают поперечное обжатие бетонного ядра. Они не могут потерять устойчивость в продольном направлении. Это достигается благодаря тому, что профилированные листы прикреплены к соединительным элементам уголкового профиля с внутренней или наружной стороны, в "торец" прерывистым швом верхними и нижними полками. Соединительные уголки приварены продольным швом к прокатным профилированным листам (фиг. 6 и 7) и таким образом включаются в работу в продольном направлении. Это позволит значительно повысить несущую способность сталебетонного элемента.

Кроме того, применение сталебетонных элементов в практике строительства позволит также значительно улучшить показатели материалоемкости, стоимости и трудоемкости строительства за счет рационального использования материалов, применения прокатных профилей, соединительных уголков и профилированных листов в качестве опалубки, закладных деталей, совмещения функций рабочей арматуры с защитными и изоляционными функциями, повышения прочности бетона за счет эффекта обоймы, способности сечения работать при внецентренном сжатии и изгибе, предотвращения местной потери устойчивости стенок прокатных профилей.

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к основным несущим элементам зданий и сооружений, в том числе машинных залов атомных электростанций, колоннам, балкам. Для повышения несущей способности в сталебетонном элементе посредством соединительных элементов к прокатным профилям, ограничивающим бетонное ядро, прикреплены профилированные листы, выполненные с поперечными гофрами. Соединительные элементы выполнены уголкового профиля и прикреплены к прокатным профилям, при этом профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля с наружной стороны. Сталебетонный элемент может содержать прокатные профили с выступающими полками и быть снабженным дополнительными профилированными листами с соединительными элементами. В этом случае соединительные элементы прикреплены к выступающим полкам прокатных профилей с образованием замкнутой прямоугольной полости, заполненной бетоном, при этом дополнительные профилированные листы прикреплены к полкам уголкового элемента с внутренней стороны. Изобретение направлено на повышение несущей способности сталебетонного элемента. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Сталебетонный элемент, включающий бетонное ядро, ограниченное прокатными профилями, к которым посредством соединительных элементов прикреплены профилированные листы, отличающийся тем, что профилированные листы выполнены с поперечными гофрами, а соединительные элементы выполнены уголкового профиля и прикреплены к прокатным профилям, при этом профилированные листы прикреплены к полкам уголкового профиля с наружной стороны. 2. Сталебетонный элемент по п.1, отличающийся тем, что прокатные профили выполнены с выступающими полками и снабжены дополнительными профилированными листами с соединительными элементами, прикрепленными к выступающим полкам прокатных профилей с образованием замкнутой прямоугольной полости, заполненной бетоном, при этом дополнительные профилированные листы прикреплены к полкам уголкового элемента с внутренней стороны.