Предварительно-напряженная балка Советский патент 1982 года по МПК E04C3/10 

(5) ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННАЯ БАЛКА

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве основных несущих конструкций покрытий зданий, пролетных строений транспортных и других сооружений.

Известна гиэедварительно-напряженная балка, включающая затяжку, концы которой закреплены на упорах, и распорный элемент, размещенный по центру балки между нижним поясом и затяжкой.

Распорный элемент, рамещенный по центру, выполнен в виде стойки, приваренной к нижнему поясу 1.

Однако сварные швы крепления распорного элемента являются дополнительным очагом концентрации напряжений в растянутом нижнем поясе балкиКроме того, для изготовления этой конструкции необходимо стендовое оборудование и проведение сложного контроля. Не обеспечивается также достаточное снижение материалоемкости балки, из-за наличия больших усилий в нем.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является предварительно-напряженная балка, включающая затяжку, концы которой закреплены на упорах, и распорный элемент .

Но прямолинейное очертание балки не обеспечивает достаточное повышение несущей способности, так как величи10ны плеч усилия натяжения затяжки относительно центров тяжести попереч ных сечений балки остаются малыми из-за ограничений строительной высоты балки и условий транспортировки.

15 Поэтому для создания требуемого предг напряжения балки необходимо по-прежнему большое усилие натяжения затяжки, нужен каток большого диаметра, что увеличивает до нерациональных

20 размеров строительную высоту балки.

Кроме того, вследствие наличия вертикальной составляющей силы натяжения затяжки в точке перегиба, где каток соприкасается с затяжкой, като является только одной упругоподатливой опорой для балки и делит ее толь ко на два пролета, что недостаточно повышает несущую способность балки и недостаточно снижает ее материалоемкость. Целью изобретения является сниже ние материалоемкости предварительнонапряженной балки. . Указанная цель достигается тем, что в предварительно-напряженной бал ке, включающей затяжку, концы которо закреплены на опорах и распорный эле мент, балка выполнена М-образной, а распорный элемент образован V-образной частью балки, причем балка снабжена дополнительной затяжкой, соединяющей вершины верхних углов перелома оси балки. Затяжка, концы которой закреплены на опорах, прикреплена к вершине нижнего угла перелома. На чертеже изображена предлагаема предварительно-напряженная балка. Предварительно-напряженная М-обра ная балка 1 с опорными шарнирами 2 на концах содержит затяжку 3, закреп ленную концами на торцах, а в точке перегиба к вершине центрального угла перелома и затяжку 4, размещенную в уровне вершин двух крайних угвюв перелома. Затяжка 3 выполнена из высокопрочной стали. После изготовления балки 1 к ней крепят в уровне вершин двух крайних углов перелома концы затяжки k. Затем затяжку 3 в прямолинейном состоянии концами крепят к торцам балки 1 Потом при помощи домкратов или лебед ки натягивают затяжку 3 на центральный угол перелома балки 1 и крепят к нему.. Выполнение предварительно-напряженной балки М-образной. у которой два крайних угла перелома расположены по одну, а центральный - по другу сторону прямой, проходящей через опорные шарниры, позволяет совместить распорный элемент с балкой и создать необходимое предварительное напряжение переменной величины по . длине балки при небольшом усилии натяжения в затяжке, концы которой закреплены на упорах или торцах, так как длины плеч усилия натяжения затяжки относительно центров тяжести поперечных сечений балки можно выбрать достаточно больших величин без ущерба для выбора рациональной строительной высоты балки и условий транспортировки. Рациональный выбор строительной высоты балки обусловлен тем, что наклонные внешние ветви балки дают возможность непосредственного устройства скатов кровли. Расположение двух крайних углов перелома по одну, а центрального по другую сторону прямой, проходящей через опорные шарниры, обуславливает появление вертикальной составляющей силы натяжения натяжки, закрепленной концами на упорах или торцах балки. Введение дополнительной затяжки в уровень вершин двух крайних углов перелома балки позволяет создать предварительное напряжение в ней на перирд преднапряжения. При действии на балку внешней нагрузки усилие натяжения верхней затяжки совместно с натяжения в нижней затяжке и вертикальной ее составляющей, передаваемой через внутренние ветви балки к верхним углам перелома, обуславливает образование системы силовых факторов, соответствующих двум упругозащемленным опорам, на которые опираются внутренние концы внешних ветвей балки. Силовыми факторами каждой из образовавшейся упругозащемленной опоры являются момент усилий натяжения затяжек и часть вертикальной составляющей усилия натяжения нижней затяжки, действующие на внутренний конец каждой из внешних ветвей балки. В итоге, предваоительно-напряженная балка уподобляется трехпролетной неразрезной балке, опертой на концах на шарнирные опоры, а в промежутке на две упругоподатливые опоры, что способствует повышению ее несущей способности и.снижению материалоемкости. Прикрепление нижней затяжки в точке пеоегиба к вершине центоального угла перелома балки не позволяет затяжке соскальзывать с угла перелома в процессе работы балки. - 9 , . Использование предлагаемой пЬедварительно-напряженной балки в сравнении с известной, обеспечивает сниже,ние материалоемкости в 1, раза, а в сравнении с типовой ч|)ермой, применяемой в строительстве, обеспечивает экономический эффект снижения материалоемкости на и снижения стоимости на 65-70%. Теоретическое обоснование технико-экономической эффективности изобретения выполнено на основе разработанного технического проектна предварительно-напряженной балки. Формула изобретения 1, Предварительно-напряженная бал ка, включакхцая затяжку, концы которой закреплены на опорах, и распорный элемент, отличающейс тем, что, с целью снижения материало емкости, балка выполнена М-образной а распорный элемент образован V-образной частью балки, причем балка снабжена дополнительной затяжкой, . соединяющей вершины верхних углов перелома оси балки. 2. Балка по п. 1, отличающаяся, тем, что затяжка, концы которой закреплены на опорах, прикреплена к вершине нижнего угла перелома. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Беленя Е- И. Предварительнонапряженные несущие металлические конструкции. М., Стройиздат, 1975 с. 120. 2.Авторское свидетельство СССР f 6991 2, кл. Е Of С 3/10, 1978.