Преднапряженная составная деревянная балка
Владельцы патента RU 2728058:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) (RU)
Изобретение относится к области строительства, в частности к балкам перекрытий и покрытий зданий. Технический результат заключается в увеличение прочности. Преднапряженная составная деревянная балка включает склеенный пакет досок, монолитный вкладыш, анкерные стержни и продольные предварительно напряженные стержни. Монолитный вкладыш высотой не менее высоты сжатой зоны сечения балки принят с расчетным сопротивлением, превышающим аналогичный параметр древесины в три и более раза, к ссуженному торцу которого оперты с возможностью поворота в своей середине пластины из пружинистого материала через деформируемую подкладку, а к концам пластины присоединены преднапряженные стержни. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.
Известна деревянная балка, включающая склеенный пакет досок, обоймы по концам балки, предварительно напряженную арматуру (см. а/с СССР №339649, Е04С 3/18, 1970, опубл. в бюл. №17, 24.05.1972).
Недостатками преднапряженной деревянной балки являются: трудоемкость изготовления, малая эффективность преднапряжения. Сначала надо изготовить балки обоймы с проволочной арматурой, кожух для проволочной арматуры, затем смонтировать обоймы с арматурой и кожух. Продольные преднапряженные стержни, расположенные в нижней зоне поперечного сечения балки, используются неэффективно, балка обладает малой несущей способностью.
Известна деревянная преднапряженная балка включающая балку с закрепленной на ней гибкой арматурой и натяжным устройством в виде стяжных болтов (см. патент Франции №2046397 21/00, 1970).
Недостатками деревянной преднапряженной балки являются затрудненность регулировки напряжения в арматуре, сложность натяжных устройств.
Наиболее близкой является преднапряженная деревянная балка, включающая склеенный пакет досок, обоймы на концах балки и предварительно напряженную арматуру (см. а/с СССР №1244259 Е04 3/18, опубл. в бюл. №26 от 15.07.1986 г.).
Недостатками преднапряженной деревянной балки являются: слабая несущая способность сжатой зоны балки, крепежные элементы преднапряженных гибких стержней громоздки, слабая несущая способность опорной зоны балки из-за ее ослабления громоздким дерелаксационным натяжным узлом.
Изобретение направлено на повышение общей несущей способности деревянной балки за счет усиления сжатой зоны, сохранения опорной зоны балки при увеличении эффекта преднапряжения от продольных стержней.
Результат достигается тем, что в деревянной балке, включающей склеенный пакет досок, монолитный вкладыш, имеющая продольные преднапряженные арматурные стержни, согласно изобретению в торцевой части балки установлены пластины с деформируемой прокладкой и из пружинистого материала, к которым закреплены концы продольных арматурных стержней, при этом пластина в своей середине опирается на ссуженный торец вкладыша.
Результат достигается также тем, что вкладыш выполнен из монолитного древесного пластика или из полимербетона и соединен со слоями балки посредством анкеров, расположенных с переменным шагом, а продольные стержни преднапряжены по дуге их провисания, кривизна которых обеспечивается горизонтальными стержнями размещенными по огибающей эпюры моментов.
На фиг. 1 изображена преднапряженная составная деревянная балка, состоящая из пакета досок, поперечных пластин, вкладыша, анкеров и ветвей преднапряженных стержней; на фиг. 2 - вид сверху составной деревянной балки; на фиг. 3, 4 - сечения А-А, Б-Б балки (фиг. 1).
Преднапряженная составная деревянная балка включает пакет досок 1, вертикальные анкера 3, поперечные стержни 4, ветви продольные стержней 5 и 6, монолитный вкладыш 2, пластины 7. Поперечные стержни 4 размещены по огибающей эпюры моментов. На концах ветвей продольных стержней 5 и 6 нарезана резьба под гайки 8, размещены пластины 7 из пружинистого материала с подкладкой 9. На пластинах 7 выполнены отверстия под ветви продольных арматурных стержней 5 и 6, через которые они натянуты гайкой 8.
В заводских условиях сначала подготавливают доски с заранее намеченными отверстиями под продольные арматурные стержни 5 и 6, выполняют склеивание досок 1, делают отверстия и вставляют на клею поперечные стержни 4. На концах ветвей стержней 5 и 6 нарезают резьбу, пропускают продольные стержни 5 и 6 через отверстия пакета досок 1. На поперечных торцевых пластинах 7 из пружинистого материала (например, сталь, текстолит) делают отверстия под ветви продольных стержней 5 и 6, надевают поперечные пластины 7 на ветви стержней 5 и 6 с обоих концов балки натяжители - гайки 8. После подготовительных процедур производят замоноличивание вкладыша древесным пластиком (фиг. 1) или фибробетоном, полимербетоном. Затем после приобретения монолитного вкладыша гостированной прочности натягивают гибкие продольные стержни 5 и 6, создавая гайкой 8 преднапряжение (фиг. 1).
Опирание торцевой пластины 7 по своей середине на ссуженные торцы вкладыш 2 и наличие деформируемой подкладкой 9 обеспечивает выравнивание усилий преднапряжения в ветвях арматуры 5, 6. Пружинистость материала пластины 7 придает дерелаксационные свойства натяжному узлу.
Создание преднапряжения ветвей продольной гибкой арматуры и наличие вкладыша увеличивает жесткость и несущую способность составной деревянной балки, по нормальному и по наклонному сечениям, благодаря расположению продольных арматур по дуге ее провисания и использования пластины с дерелаксационными свойствами.
Собранная преднапряженная составная деревянная балка обладает повышенной жесткостью, несущей способностью и надежностью, а также уменьшенной материалоемкостью.
1. Преднапряженная составная деревянная балка, включающая склеенный пакет досок, монолитный вкладыш, анкерные стержни и продольные предварительно напряженные стержни, отличающаяся тем, что монолитный вкладыш высотой не менее высоты сжатой зоны сечения балки принят с расчетным сопротивлением, превышающим аналогичный параметр древесины в три и более раза, к суженному торцу которого оперты с возможностью поворота в своей середине пластины из пружинистого материала через деформируемую подкладку, а к концам пластины присоединены преднапряженные стержни.
2. Преднапряженная составная деревянная балка по п. 1, отличающаяся тем, что поперечные стержни размещены по огибающей эпюры моментов, а вкладыш соединен с пакетом досок вертикальными анкерами, расположенными с переменным шагом, уменьшающимся к опорам балки.
