Составная композито-бетонная балка и способ ее изготовления

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2490404:

Николаев Валерий Николаевич (RU)

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к составной композито-бетонной балке и способу ее изготовления. Технический результат заключается в защите от агрессивного воздействия и упрощении технологии изготовления. Балка содержит профиль из бетона и профиль из композитного материала. Профили соединены между собой. Профиль из композитного материала представляет собой неотвержденный жгут, пропитанный полимерным связующим. Жгут приложен к поверхности бетонного профиля. Соединение профилей осуществлено за счет поперечной обмотки препрегом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области изготовления опорных элементов в различных изделиях и может быть использована в несущих и ограждающих конструкциях промышленных и гражданских объектов, обеспечивая требуемую жесткость, надежность и устойчивость к повреждениям. Составная композито-бетонная балка содержит композитный и бетонный профили, объединенные в одну конструкцию путем склеивания и усиления ее поперечной обмоткой.

В настоящее время для изготовления различных конструкций, испытывающих нагрузку на изгиб, используют либо балочные конструкции, либо конструкции из уголков и швеллеров. Материалом для таких конструкций может быть металл или железобетон, или их комбинация (см. например, патент РФ №2240403, E04C 3/29, опубл. 20.11.2004). В этой конструкции сталь хорошо работает на растяжение, а бетон (железобетон) - на сжатие. Однако применение металла в таких конструкциях имеет существенный недостаток: он подвержен коррозии.

В аналогичной конструкции в качестве материалов для составной балки сталь заменена на композит (заявка КНР на изобретение №101985825, E01D 19/00, E04C 3/29, опубл. 16.03.2011). Причем бетон работает на сжатие, а композит - на растяжение. Для соединения профиля из бетона и пултрузионного профиля из композита использованы либо адгезив, либо стержни из того же композита, т.е. использованы 2 способа их соединения. В первом способе бетонная балка приклеивается к композитной балке с помощью адгезива. При этом адгезив не всегда может обеспечить требуемую прочность соединения этих двух материалов. Поэтому для этих целей в патенте приведен более предпочтительный второй способ. На верхней поверхности композитного профиля монтируется опалубка, в которой в предварительно просверленные отверстия вклеиваются композитные стержни. Далее верхняя поверхность композитного профиля заполняется бетоном. Однако этот способ представляет собой значительно более трудоемкий процесс, чем первый.

К тому же данная конструкция может быть успешно применена в профилях большого сечения (например, в области мостостроения), но малопригодна для использования в профилях малого сечения (например, траверса, консоль и т.п.), где слой бетона к тому же должен быть защищен от атмосферных воздействий.

Техническим результатом предлагаемых решений является изготовление составной композито-бетонной балки, не подверженной агрессивному воздействию (кислота, щелочь, атмосферные осадки), а также упрощение технологии ее изготовления.

Технический результат достигается тем, что составная композито-бетонная балка содержит профиль из бетона и профиль из композитного материала, соединенные между собой, при этом профиль из композитного материала представляет собой неотвержденный жгут, пропитанный полимерным связующим, который прикладывается к поверхности бетонного профиля, а соединение профилей осуществляется за счет поперечной обмотки препрегом. Препрег пропитан компаундом, в качестве которого используют состав, имеющий высокую коррозионную стойкость и стойкость к атмосферным воздействиям. Сверху балка может быть покрыта сшивающейся полиолефиновой пленкой.

Технический результат достигается также тем, что способ изготовления составной композито-бетонной балки включает соединение бетонного и композитного профилей посредством склеивания. Склеивание производят посредством наложения неотвержденного жгута, пропитанного полимерным связующим, на бетонный профиль. Далее осуществляют обмотку полученной конструкции препрегом с последующим ее отверждением в печи.

Сущность изобретений поясняется чертежами.

Фиг.1 - вид составной композито-бетонной балки в поперечном сечении.

Фиг.2 - продольный разрез композито-бетонной балки при трехточечном изгибе.

Заявляемая балка состоит из композитного профиля 1 (Фиг.1) из стеклопластика, базальтопластика, углепластика и др., на основе полимерного связующего (эпоксидного, полиэфирного, фенолформальдегидного и т.п.), и бетонного профиля 2, выполненного из бетона, полимер-бетона, газобетона и др. Профили 1 и 2 соединены посредством склеивания связующим, выделяющимся из композитного профиля 1 до его отверждения (неотвержденного жгута) при прижатии, и поперечной обмотки препрегом (из стеклянных, базальтовых или углеродных жгута, ленты или ткани). При этом препрег 3 создает на поверхности балки внешний изолирующий слой, необходимый для защиты ее поверхности от атмосферных, коррозионных и иных воздействий.

На Фиг.2 показан продольный разрез балки при ее испытании на трехточечный изгиб, позволяющий наилучшим образом продемонстрировать ее прочность. В ходе испытания бетонный профиль 2 подвергается сжатию, композитный профиль 1 - растяжению. При этом свойства бетона и композита реализуются наилучшим образом.

Составная композито-бетонная балка изготавливается следующим образом. К отвержденному бетонному профилю 2 прикладывается пропитанный связующим неотвержденный жгут (композитный профиль 1) пропитанный компаундом. Профили 1 и 2 обматываются (как описано в патенте РФ на полезную модель №90128) препрегом 3, пропитанным коррозионностойким и стойким к агрессивным воздействиям компаундом (например, полиуретановым). При этом происходит адгезия неотвержденного жгута 1 к поверхности бетонного профиля 2 за счет полимерного связующего, содержащегося в неотвержденном жгуте. Обмотка композитного профиля 1 и бетонного профиля 2 препрегом 3 обеспечивает плотный прижим профилей друг к другу. В дальнейшем полученная конструкция отверждается в печи при температуре от 50°C до 250°C. Отверждение можно осуществлять посредством ультрафиолетового, микроволнового и др. излучения. При этом происходит надежное приклеивание композитного профиля 1 к бетонному профилю 2.

Изготовление составной композито-бетонной балки путем обмотки препрегом с одновременным приклеиванием обеспечивает более прочное соединение композитного и бетонного профилей, нежели соединение путем адгезии или при помощи стержней, как в прототипе. Процесс изготовления балки более технологичен и менее трудоемкий по сравнению с прототипом и при этом, что важно, поддается механизации. Процесс приклеивания профилей друг к другу можно произвести способом, аналогичным способу пултрузии, т.е. непрерывным формованием конструкции путем обмотки и ее перемещением через печь отверждения.

Также возможен вариант дополнительной защиты изготовленного изделия обмоткой составной композито-бетонной балки сшивающейся полиолефиновой (например, полиэтиленовой) пленкой, в частности, производства ООО «Агросервис» (Санкт-Петербург). Такие изделия предпочтительно использовать для несущих конструкций подвесной сети железных дорог, электросетей, т.е. там, где конструкция больше работает на изгиб (консоли, траверсы).

Заявленная балка обладает высокой прочностью к изгибу (жесткостью) благодаря высокой прочности бетона на сжатие и высокой прочности композита на растяжение.

Таким образом, полученная композито-бетонная балка обеспечивает заявленный технический результат: обладает стойкостью к агрессивному и атмосферному воздействиям, обеспечивает более прочное соединение бетонного и композитного профилей и технологична в изготовлении.

1. Составная композито-бетонная балка, содержащая профиль из бетона и профиль из композитного материала, соединенные между собой, отличающаяся тем, что профиль из композитного материала представляет собой неотвержденный жгут, пропитанный полимерным связующим, прикладываемый к поверхности бетонного профиля, а соединение профилей осуществляется за счет поперечной обмотки препрегом.

2. Составная композито-бетонная балка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компаунда для пропитки препрега использован состав, имеющий высокую коррозионную стойкость и стойкость к атмосферным воздействиям.

3. Составная композито-бетонная балка по п.2, отличающаяся тем, что она покрыта сшивающейся полиолефиновой пленкой.

4. Способ изготовления составной композито-бетонной балки, включающий соединение бетонного и композитного профилей посредством склеивания, отличающийся тем, что склеивание производят путем наложения неотвержденного жгута, пропитанного полимерным связующим, на бетонный профиль, осуществляют обмотку полученной конструкции препрегом с последующим ее отверждением в печи.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу повышения живучести стальной фермы. .

Армированный стержневой элемент из композитного материала в пространственных конструкциях // 2466248

Изобретение относится к области строительства, в частности к армированному стержневому элементу из композитного материала в пространственных конструкциях. .

Металлодеревянная двутавровая балка // 2441120

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлодеревянной двутавровой балке. .

Металлодеревянная балка двутаврового сечения // 2429330

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлодеревянной балке двутаврового сечения. .

Армирование полимерных труб-стержней в пространственных конструкциях повышенной сейсмостойкости // 2426844

Изобретение относится к области строительства, в частности к армированию полимерных труб-стержней в пространственных конструкциях повышенной сейсмостойкости. .

Композитная балочная конструкция // 2423585

Изобретение относится к области строительства, в частности к композитной балочной конструкции. .

Балка композиционной структуры с гофрированными элементами // 2409728

Изобретение относится к области строительства, в частности к балке композиционной структуры с гофрированными элементами. .

Комбинированная конструкция покрытия // 2398942

Изобретение относится к области строительства, в частности к комбинированной конструкции покрытия. .

Металлодеревянная двутавровая балка // 2382855

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям металлодеревянных балок, используемых в качестве несущих элементов перекрытий или покрытий зданий.

Деревометаллическая балка // 2365716

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балок перекрытия, прогонов покрытия и поясов металлодеревянных ферм. .

Профильная балка для проведения бетонных работ (варианты) // 2498031

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к профильным балкам для проведения бетонных работ. Технический результат заключается в исключении образования пустот при затвердевании материала заливки, обеспечении одинаковой плотности материала заливки при его затвердевании и снижении трудоемкости по установке балки. Профильная балка для проведения бетонных работ включает опорный профиль. Профиль содержит опорную подошву, обращенную нижней поверхностью к основанию и выполненную с возможностью непосредственной фиксации на нем с помощью крепежа. Профиль содержит два вертикальных направляющих элемента, выполненных за одно целое с опорной подошвой и отходящих от нее параллельно друг другу с образованием между ними зазора. Зазор обеспечивает расположение выдвижного элемента, выполненного с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно вертикальных направляющих элементов и фиксации к ним. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ усиления клеефанерной двутавровой балки // 2540740

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам усиления клеефанерных двутавровых балок. Способ усиления клеефанерной двутавровой балки заключается в установке по длине балки между фанерной стенкой и поясами крепежных элементов. Крепежные элементы выполнены листовыми с боковыми кромками пильчатого профиля. Их упирают в стенку и пояс балки и прижимают винтами, которые устанавливают в направлении биссектрисы угла примыкания стенки и пояса балки. Крепежные элементы устанавливают поочередно слева и справа сечения балки. Технический результат - увеличение несущей способности балки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления двухслойных каутоно-бетонных балок // 2593400

Изобретение относится к технологии изготовления двухслойных каутоно-бетонных балок. Согласно способу изготавливают бетон верхнего слоя с каркасом. Затем спустя 28 суток, после набора бетоном прочности, изготавливают каутон нижнего слоя. Контакт между слоями усиливают коротышами и надрезами. После укладки слоя каутона двухслойный элемент помещают в камеру сухого прогрева, где происходит процесс вулканизации при температуре 120±5°C. Техническим результатом является повышение надежности, долговечности и прочности балок. 2 табл., 3 ил.

Сталежелезобетонная балка // 2605862

Изобретение относится к области строительства, а именно - к составным балкам, работающим на изгиб, используемым в качестве несущих элементов зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности балки. Сталежелезобетонная балка выполнена из пары фигурных тонкостенных стальных оболочек, образующих заполненный армированным бетоном верхний, нижний пояса и плоскую стенку, с выштампованными ребрами соединенных между собой загибами концов выштампованных шпилек. Для обеспечения постоянного размера верхнего пояса выштампованные шпильки с загибами зацеплены за сеточную арматуру. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ изготовления строительного элемента с перфорированной стенкой // 2619571

Способ изготовления строительного элемента с перфорированной стенкой относится к строительным конструкциям и может быть использован в несущих конструкциях зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения, например, в качестве балок покрытий и перекрытий, составных элементов ферм, рам, а также в качестве колонн. Способ изготовления строительного элемента включает: разметку исходного профиля (1) замкнутой конфигурации по зигзагообразным ломаным линиям (2), наносимым на его стенки; резку исходного профиля (1) по зигзагообразным ломаным линиям (2) с образованием отдельных частей (3) и (4); размещение частей (3) и (4) одна над другой с контактом по выступающим кромкам гофр (5); объединение между собой, например, при помощи сварки; установку эластичной камеры (7) вовнутрь полученного профиля (6) и установку на профиль торцевых заглушек (8), на боковые плоскости полученного профиля (6), имеющие перфорации (9), устанавливают временные накладки (10), скрепленные хомутами (11), после чего вовнутрь эластичной камеры (7) нагнетают твердеющий материал (12), например бетонную смесь, цементно-песчаный раствор, пенополистерол и т. п. За счет способа изготовления строительного элемента с перфорированной стенкой повышается устойчивость формы элемента при изготовлении и эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Сталебетонная балка // 2621247

Изобретение относится к строительству, а именно к балкам покрытий и перекрытий зданий и сооружений, к подкрановым балкам и другим элементам, работающим преимущественно в условиях пространственного изгиба. Сталебетонная балка состоит из верхнего и нижнего поясов, стенок и опорных диафрагм, образующих замкнутый контур, заполненный бетоном. При этом стенки имеют криволинейную форму двоякой кривизны, расстояние между которыми уменьшается от верхнего пояса к нижнему. В стенках имеются отверстия и вырезы, которые расположены с переменным шагом по длине балки в соответствии с эпюрой сдвигающих напряжений. Стенки объединены предварительно напряженными стяжными шпильками. Технический результат состоит в снижении материалоемкости сталебетонной балки. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Сталебетонная балка // 2627810

Изобретение относится к строительству, а именно к балкам покрытий и перекрытий зданий и сооружений, к подкрановым балкам и другим элементам, работающим преимущественно в условиях пространственного изгиба. Задача изобретения - снижение материалоемкости сталебетонной балки. Технический результат достигается тем, что сталебетонная балка, включающая верхний и нижний пояса, стенку и бетон, расположенный в замкнутом контуре в верхней части сечения балки, имеет замкнутый контур для расположения бетона. Замкнутый контур образован верхним поясом и стенкой, состоящей из двух листов, которые в верхней части балки изогнуты наружу в соответствии с эпюрой нормальных сжимающих напряжений в сечениях балки. Верхние кромки листов стенки разнесены в горизонтальной плоскости и образуют по длине балки две кривые, соответствующие эпюре изгибающего момента в балке. Верхние точки сопряжения листов стенки расположены на вертикальной кривой, соответствующей эпюре изгибающего момента в балке. А листы стенки объединены фиксаторами переменной длины, которые обеспечивают ей криволинейную форму по высоте и длине балки. 7 ил.

Балка двутаврового сечения с гофрированной стенкой // 2629270

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям гражданских, промышленных и общественных зданий и сооружений. Балка двутаврового сечения с гофрированной стенкой содержит полки и приваренную к ним стенку из металлического гофрированного листа с поперечным расположением гофров произвольной формы. При этом стенка состоит из двух или более параллельно расположенных соединенных между собой гофрированных листов, а полки выполнены сталежелезобетонными, состоящими из жесткой арматуры в виде рифленого листа металла и арматурного каркаса, включающего продольную арматуру и поперечную арматуру, которая обхватывает продольную арматуру, соединена с ней, а ее концы с загибом внутрь приварены к рифленому листу металла с отступом от стенки балки, равным не менее чем 50 мм. Технический результат состоит в повышении долговечности, огнестойкости, несущей способности и прочности балки с гофрированной стенкой на изгиб в двух плоскостях и на кручение, а также расширение сферы ее применения в строительстве. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Длинномерный сталебетонный элемент // 2633624

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для изготовления несущих и ненесущих элементов строительных конструкций, преимущественно стержневых (колонн, пилонов, балок, раскосов ферм и т.п.). Технический результат заключается в расширении области использования сталебетонного элемента в качестве длинномерных несущих и ненесущих элементов, а также в уменьшении трудоемкости изготовления за счет возможности монолитного формирования длинномерного сталебетонного элемента. Для достижения технического результата предложен длинномерный сталебетонный элемент, включающий бетонный элемент (1) с охватывающей его обоймой усиления из прокатных профилей (2) с отверстиями (5) в полках, расположенными рядами с одинаковым шагом, и соединительных поперечных элементов, причем обойма усиления связана с бетонным элементом для совместной работы с помощью бетонных шпонок (6), расположенных в отверстиях (5) прокатных профилей. Согласно изобретению длинномерный сталебетонный элемент выполнен с возможностью увеличения длины, изменения формы по длине и положения в пространстве, при этом бетонный элемент и элементы обоймы усиления связаны монолитно, а отверстия в прокатных профилях выполнены с возможностью заполнения их бетоном, формирующим бетонный элемент (1) и одновременно шпонки (6). В качестве прокатных профилей (2) использованы или уголковые профили, или швеллеры, а в качестве соединительных поперечных элементов использованы или арматурные стержни, или планки. 21 з.п. ф-лы, 9 ил.

Длинномерный трубобетонный элемент // 2641142

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для изготовления несущих и ненесущих элементов строительных конструкций, преимущественно стержневых (колонн, пилонов, балок, раскосов ферм и т.п.). Технический результат заключается в повышении эффективности конструкции длинномерного трубобетонного элемента и технологии его возведения, в улучшении эксплуатационных качеств и расширении области использования. Для достижения технического результата предложен длинномерный трубобетонный элемент, содержащий бетонное ядро и арматуру в виде замкнутой наружной оболочки, имеющей радиальные отверстия. Согласно изобретению новым является то, что оболочка выполнена в виде стальной трубы по всей длине элемента и снабжена внешним защитным покрытием, выполненным с возможностью предотвращения выхода бетонной смеси из отверстий оболочки при бетонировании ядра без использования съемной опалубки. Кроме того, отверстия могут быть выполнены разной формы и с разным расположением относительно продольной оси элемента для восприятия действующих нагрузок и эффективной совместной работы бетонного ядра и стальной оболочки. 17 з.п. ф-лы, 24 ил.