Железобетонная балка
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Совет скнх Соцналнстнческнх Реслублнк (6I) Дополнительное к авт. синд-ву(22) Заявлено 20.07.79 (21) 2799886/29-33 с присоединением заявкн М— (23) П риоритет (51)M. Кл. Е 04 С 3/20 щмф сввиим CCCP N делам изеврвтеиий и вткрмтий Опубликовано 15.05.81. Бюллетень ¹ 18 (53) УДК 624.072.. 2.012.35 (088.8). Дата опубликования описания 18.05.81 (72) Автор... изобретения Г А Леонтьев Куйбышевский инженерно-строит им. A. И. Микояна (7.! ) Заявитель (54) ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ БАЛКА Изобретение относится к строительст.ву и может быть использовано в качестве несущих элементов иэ обычного же« лезобетона, работающих преимущественно при периодически меняющихся или динамических нагрузках. Известны железобетонные балки, содержащие рабочие стержни, хомуты и монтажные стержни из гладкой арматуры (lf. Наиболее блйзкой по технической сущlO ности к предложенной является железо бетонная балка, содержащая рабочую, монтажную арматуру и хомуты иэ стержней периодического профан (2) Однако для этой балки характерна недостаточная несущая способность и долговечность при длительных эксплуатационных нагрузках, особенно при их повторности. Цель изобретения — повышение несу- щей способности и цолговечности балки при ее цлительной эксплуатации, особен,но при повторных или динамических нагрузках. Укаэанная цель достигается тем, что в известной железобетонной балке, соцер жащей рабочую, монтажную арматуру и хомуты из стержней периодического профиля, рабочая арматура выполнена в вице волнообразно изогнутых стержней, соециненных попарно, причем стержни в каждой паре смещены оцин относительно другого на половину длины волны. Кроме того, радиус кривизны изогнутых стержней уменьшается от опор балки к ее серецине. На фиг. 1 показана балка, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В на фиг.1; на фиг. 4 - иэометрия нижйей части балки. Железобетонная балка содержит рабочую арматуру 1 периодического профиля первой пары волнообразно изогнутых стержней, смещенных один относительно другого на половину длины волны, рабочую арматуру 2 второй пары волнообраз- но изогнутых стержней, также смещенных 820 один относительно другого на половину длины волны, хомуты 3 и монтажную арматуру 4. Рабочая арматура 1,2 также имеет некоторую криволинейнобть по вертикали, проходя над или поц стержнем своей пары. Эффект повышения несущей способности и долговечности балки обеспечивается за счет того, что при длительной эксплуатации, когда связь между бетоном и арматурой все в большем числе сечений нарушается, в балке вместо резкого уменьшения жесткости и увеличения деформаций, происходит значительное возрастание величины трения между волнообразно изогнутыми стержнями и бетоном, приводящее к увеличению сцепления арматуры с бетоном. Дело в том, что, после нарушения сил сцепления арматуры с бетоном, стержни испытывая, повышенные эксплуатационные напряжения, стремятся к выпрямлению, охватывая по цуге участки бетона, равные половине длины волны, при этом на криволинейной поверхности соприкосновения бетона с арматурой возникают силы кинематического трения скольжения и си« лы нормального давления. Сила трения направлена по касательной к криволинейной поверхности соприкосновения в сторону вершины волны и препятствует переме- ЗО щению стержня. Сила нормального цавления, прижимающая стержень к бетону на криволинейной поверхности соприкосновения, направлена перпендикулярно к силе трения в сторону продопьной оси балки. Отсюда следует, что с увеличением эксплуатационных напряжений в арматуре увеличивается сила-нормального давления, прижимающая стержень к бетону, а это приводит к повышению силы трения 4О. скольжения, обеспечивающей. увеличение сцепления арматуры с бетоном при приближении балки к. прецельному состоянию. В балке рабочие стержни изогнуты по очертанию цилиндрической волны, что ис- 45 ключает в стержнях прямые участки, способствующие увеличению двформации стер» . жня, так как на этих участках не вознивает сил нормального давления, прижимающих стержень к бетону, и поэтому силы трения на прямых участках незначительны. Таким образом, в балке, вплоть цо ее прецельного состояния, часть растягивающего усилия передается с арматуры на бетон за счет увеличивающвйся силы трен :л между арматурой и бетоном, поз тому при сравнении с известной балкой, .в которой при определенной нагрузке иа 838 4 пряжения в арматуре достигают предела текучести, прецлагаемая балка при этой же нагрузке продолжает работать во 2-й стадии напряженно-деформированного состояния, так как напряжение в ее арматуре меньше предела текучести. Следовательно, имеет место повышение .величины разрушающего усилия, т. е. увеличение несущей способности предлагаемой железобетонной балки. Повышение несущей способности по сравнению с известной балкой достигается при одинаковом расходе металла. Рабочие стержни изогнуты с некоторым уменьшением радиуса кривизны oT onop балки к ее серецине. Уменьшение радиуса кривизны изогнутых стержней повышает силы н ормал ьн ого да влен ия, при жимающие стержни к бетону. Это приводит к увели чению сил сцепления арматуры с бетоном на наиболее ответственном участке - середине балки. Таким образом, если по краям балки стержни изогнуты по форме пологой цилиндрической волны, что обеспечивает повышение заанкеривания рабочих стержней по сравнению с извест« ной балкой вплоть до достижения арматурой расчетного сопротивления, то к серецине балки рабочим стержням постепенно придают форму цилиндрической волны меньшего радиуса кривизны, обеспечивая увеличением сцепления арматуры с . бетоном, повышение несущей способности и долговечности балки. Балка начинает эффективно работать только в конце второй стадии напряженно-деформированного состояния, т. е. тогда, когда при длительной эксплуатации, особенно при периодически повторяющихся или динамических нагрузках, а также при приближении к предельному состоянию, связь между бетоном и арматурой нарушается и бетон выключается из работы. Силы нормального давления, возникающие на криволинейной поверхности соприкосновения арматуры с бетоном,.действу» ют по направлению к продольной оси балки и своими составляющими сжимают бетон (заключенный; например, межцу рабочей арматурой 1 первой пары изогнутых стержней на участке, равном половине длины волны) поперек балки, способствуя образованию трещин, и вдоль балки, препятствуя образованию трещин, т. е. ... ет место сжатие в двух направлениях, которое создает в бетоне, заключенном между стержнями, плоское напряженное 5 829838 6 состояние, повышающее несущую способ- соединенных попарно, причем стержни в ность бетона. каждой паре смещены один относительно другого на половину длины волны. 2. Балка по п. 1, о т л и ч а ю щ аФ ормула из обре те.ни я яся тем, что радиус кривизны изогнутых стержней уменьшается от опор балки 1. Железобетонная балка, содержащая к ее середине. РигЗ Заказ 3493/62 Тираж . 76 5 Подписное Фипиал ППП "Патент", ужгород, ул.Проектная,4 рабочую, монтаж;:ую арматуру и хомуты, из стержней периодического профиля, о тл и ч а ю щ- а я с я тем, что, с целью 10 повышения несущей способности и долговечности балки при ее длительной эксплуатации, рабочая арматура выполнена в виде волнообразно изогнутых стержней, А-А Источники информации; принятые во внимание при экспертизе 1. Сахновский К. В. Железобетонные конструкции. М., Гостройиэдат, 1960, с, 52. 2. Там же, с. 55.
