Самонапрягаемая сталебетонная балка Российский патент 2025 года по МПК E04C3/293 

зобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.

Известно 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.

Известна преднапряженная стальная обетонированная балка включающая стальные двутавровые профили, имеющие анкерные элементы, продольные арматурные стержни и бетон заполнения у которой в торцевой части балки установлены несколько стальных пластин с возможностью поворота (см. патент на полезную модель №2715776 Е04С 3/293, опуб. в бюл. №7 от 03.03.2020 г.).

Недостатками преднапряженной балки являются трудоемкость выполнения опорных ребер, ослабление выравнивания усилий преднапряжения в спаренных арматурных стержнях после обетонирования, уменьшение усилий преднапряжения в расчетном нормальном сечении (по мере удаления от торца балки) по которому определяется несущая способность преднапряженной балки от эксплуатационной нагрузки.

Наиболее близкой является преднапряженная сталебетонная балка включающая стальной двутавр, преднапряженные продольные стержни в неметаллических трубках, бетон замоноличивания, где в торцах двутавра установлены «коромысла» из швеллера переменного сечения с возможностью поворота, обеспечивающие выравнивание усилий в ветвях преднапряженных стержней (см. патент на изобретение №2793051 Е04С 3/294 опубл. в бюл. №10 от 29.03.2023 г.).

Недостатками преднапряженной балки являются ослабление преднапряжения в ветвях продольных стержней из-за потерь в местах анкеровки (крепления) стержней, общие и местные деформации поворотного «коромысла» и как следствие ослабление выравнивания и уменьшение усилий преднапряжения в балке.

Изобретение направлено на повышение общей несущей способности сталебетонной балки за счет самонапряжения и выравнивания усилий в напрягаемых ветвях арматуры путем снабжения опорной зоны балки клиновидным опорным ребром.

Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющей продольные арматурные стержни и бетон замоноличивания, согласно изобретению в торцевой части балки установлено опорное клиновидное ребро с отпорными пружинами, через которое с обоих концов балки натяжным узлом закреплены концы продольных арматурных стержней в неметаллических толстостенных трубках, при этом для возможности перемещений при изменении опорной реакции балки от эксплутационной нагрузки в клиновидном ребре выполнены продолговатые отверстия, а на клиновидное ребро для уменьшения трения, нанесены с двух сторон материал с малым коэффициентом трения, например текстолит.

На фиг. 1 изображена сталебетонная балка, состоящая из двутавра с прямыми и наклонными торцевыми ребрами, продольной арматуры и бетона замоноличивания; на фиг. 2 узел «А» торцевой части балки; на фиг. 3 клиновидное ребро с отпорными пружинами; на фиг. 4 - аксонометрия торцевой части балки.

Преднапряженная сталебетонная балка включает стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. Торцевая часть балки выполнена переменного сечения с наклонным ребром 7, к которому примыкает клиновидное ребро 6, в котором натяжным узлом 5 закреплены концы продольных арматурных стержней 3, которые проходят через неметаллические толстостенные трубки 4. Для обеспечения натяжения арматурных стержней 3, на клиновидное ребро 6 с двух сторон нанесен материал 10 с малым коэффициентом трения, отверстия 12 выполнены продолговатыми. Для обеспечения возврата в исходное положение при уменьшении эксплуатационной нагрузки (например, таяние снега на крыше здания) клиновидное ребро снабжено отпорными пружинами 11, одетыми на оси 13 элемента 8. Для изоляции от бетона 2 продольные стержни 3 пропущены через неметаллические трубы 4.

В заводских условиях сначала на концах арматурных стержней 3 нарезают резьбу, изготавливают клиновидное ребро 6, на ребре 6 выполняют продолговатые отверстия 12 под арматурные стержни 3, приваривают наклонные ребра 7. Концы продольных стержней 3, снабженные резьбой под гайку натяжного узла 5 пропускают через трубки 4 и отверстия клиновидного ребра 6 (фиг. 2), надевают шайбу и гайку 5, затягивают гибкие продольные стержни 3, включая их в работу. После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном 2 боковых полостей цельного (фиг. 1) или составного двутавра.

Такое саморегулируемое выполнение напряжения продольной гибкой арматуры позволяет равномерно распределить внутренние усилия, исключает перегрузку отдельных ветвей при несимметричных эксплуатационных нагрузках за счет изоляции продольных арматурных стержней от контакта с бетоном обеспечивает постоянное натяжение напрягаемой арматуры при дейстии изменчивой эксплутационной нагрузки, повышает жесткость и общую несущую способность балки и надежность работы системы напряжения, а также уменьшает материалоемкость составной балки.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балок перекрытий и покрытий жилых и общественных зданий. Самонапрягаемая сталебетонная балка включает стальной двутавр цельного или составного сечения, бетон замоноличивания. Торцы балки выполнены переменного сечения и снабжены клиновидными ребрами с отпорными пружинами. Напрягаемая арматура изолирована от бетона в неметаллической оболочке. На концах балки натяжным узлом закреплены концы гибких напрягаемых арматурных продольных стержней, пропущенные через отверстия клиновидного ребра. Изготовленная таким образом самонапрягаемая сталебетонная балка обладает повышенной несущей способностью, обеспечивает уменьшение материалоемкости на арматуру и стальной профиль, обладает повышенной надежностью при действии эксплуатационных нагрузок благодаря клиновидному опорному ребру и изолированному размещению арматуры в неметаллической оболочке, которые обеспечивают саморегулирование напряжения продольной арматуры и балки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сталебетонная балка, включающая стальной двутавр цельного или составного сечения, продольные арматурные стержни в неметаллической оболочке и бетон замоноличивания, размещенный в боковых полостях двутавра, отличающаяся тем, что с целью саморегулирования внутренних усилий опорные части балки снабжены клиновидными ребрами, причем каждая торцевая часть балки выполнена переменного сечения с наклонным ребром, к которому примыкает клиновидное ребро, при этом каждое клиновидное ребро снабжено отверстиями продолговатой формы, сквозь которые проходят продольные арматурные стержни, концы которых закреплены на указанных клиновидных ребрах натяжным узлом, а также отпорными пружинами, обеспечивающими самонапряжение арматурных стержней в зависимости от уровня внешнего нагружения.

2. Сталебетонная балка по п. 1, отличающаяся тем, что для возможности свободного скольжения вдоль торцевого ребра каждое клиновидное ребро с двух сторон покрыто материалом с малым коэффициентом трения.