Способ предварительного напряжения металлической балки

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИДЕТЕЛЬС К АВТОРСКОМ(23) Приоритет -Гасударственный комлтет ДК 62 (088.8 3 публикован о делам нэобретени открытии Дата блик(72) Авто сиев, С, С. Касабиев и И. Н. Мастер И ЬНОГО НАПРй БАЛКИ ПРЕДВАРИТ ЕТАЛЛИЧЕС ОБ(54) троительству ри сооруже- озяйственных а являет- вязано с специальИзобретение относится к си может быть использовано пнии промышленных и сельскохзданий.Известен способ предварительного напря жения металлической балки, заключающийся в присоединении к нижнему поясу балки стальных канатов и их натяжений 1.Однако этот способ характеризуется сложностью выполнения предварительного напряжения, а применяемые для создания предварительного напряжения высокопрочные материалы и анкерные крепления увеличивают металлоемкость. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ предварительного напряжения металлической балки, включающий создание прогиба балки, обратного эксплуатационному, Упругое деформирование стенки производят вдоль оси, смещенной относительно центральной оси балки в сторону пояса, работающего на сжатие 2.Недостатком указанного способся сложность изготовления, что снеобходимостью использования 8.02.82. Бюллетеньания описания 05.03.82 ного стенда с применением мощных домкратов.Цель изобретения - упрощение способа предварительного напряжения для балок с содержанием углерода 0,25 - 04%.Поставленная цель достигается тем, что в способе предварительного напряжения ме-таллическои балки, включающем создание прогиба балки, обратного эксплуатационному, в нижней части балки образуют зону с повышенным значением предела текучести путем локального нагрева до 900 - 950 С с последующим интенсивным охлаждением. С целью создания условий безопасной работы балок, выполненных в виде пластины, или тавра, величину зоны нагрева принимают равной 1/20 - 1/30 высоты балки.С целью создания условий безопасной работы балок, выполненных в виде двутавра, зону нагрева располагают с двух концов в растянутой полке, величиной равной 1/20 - 1/30 ширины последней.На фиг. 1 показаны зона нагрева балки, эпюра остаточных напряжений, поперечное сечение; на фиг. 2 - прогиб балки 1 после остывания; на фиг. 3 - сечение балки, эпю 909069ра остаточных напряжений, эпюра напряжений от нагрузки и суммарная эпюра напряжений в загруженной балке из Ст 35; на фиг. 4 - зона нагрева двутаровой балки.Зона балки, равна --- высоты по 1 120 30перечного сечения или 1/20 - 1/30 ширины з полки, подвергается нагреву выше температуры начала мартенситного превращения (900 - 950 С) с последующим интенсивным охлаждением. Величина обрабатываемой зоны принимается из условия безопасной работы всей балки, так как в процессе за с гружения в примыкающей к обрабатываемой зоне балки возникает текучесть металла. Участок текучести металла зависит от обрабатываемой зоны и исключает потерю устойчивости, Нагрев указанной зоны балки осуществляется газовыми или плазменными горелками, которые перемещаются со скоростью 40 - 50 м/ч. Скорость охлаждения зависит от содержания углерода в стали и должна соответствовать в интервале начала и конца мартенситного превращения 20 от 160 до 80 с. Интенсивное охлаждение нагретой зоны происходит по обе стороны балки по всей длине.Локальный нагрев зоны балки сопровождается протеканием двух процессов, Во-первых, локальный нагрев приводит к образованию пластических деформаций укорочения и прогибу балки после остывания. Кроме того, в сталях с содержанием углерода свыше 0,25/о при нагрева их до 900 - 950 С с последующим интенсивным охлаждением, Зо происходят структурные превращения, связанные с распадом аустенита в мартенсит и образованием зоны с повышенным значен ием предела текучести. Следствием этих двух процессов после полного остывания балки образуется зона с повышенным зна- з чением предела текучести и находящаяся под действием сжимающих напряжений, а сама балка получает прогиб, 1-обраный эксплуатационному.В результате локального нагрева зоны 40 балки и интенсивного охлаждения в интервале мартенситного превра:цения наряду с пластическими деформациями укороченияпроисходят структурные превращения взоне оав 1 фиг. 3). Зона оав находится под дейстгием сжимающих напряжений и пре дел текучести этой зоны значительно превосходит предел текучести основного материала балки. При загружении балки эксплуатационной нагрузкой происходит перераспределение эпюры напряжений от локального нагрева. В зоне е 111 происходит переход растягивающих напряжений в сжимающие, а в зоне Йе - переход сжимающих в растягивающие, т. е. процесс сопрвождается увеличением упругой работы балки. По мере увеличения нагрузки в зоне Ьсд растягивающие напряжения нарастают и достигают предела текучести бт. Сжимающие напряжения зоны оаЬ вначале нагружения уменьшаются, а затем переходят в растягивающие и зона оаЬ балки воспринимает дополнительную нагрузку за счет большого значения предела текучести бт 1, В зоне оаЬ предел текучести в 2 - 2,5 раза превосходит предел текучести основного материала.Применение предлагаемого способа позволяет упростить технологию предварительного напряжения металлической балки.Формула изобретения1. Способ предварительного напряжения металлической балки, включающий создание прогиба балки, обратного эксплуатационному, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа для балок с содержанием углерода 0,25 - 0,44), в нижней части балки образуют зону с повышенным значением предела текучести путем локального нагрева до 900 - 950 С с последующим интенсивным охлаждением.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью создания условий безопасной работы балок, выполненных в виде пластины или тавра, величину зоны нагрева принимают равной 1/20 - 1/30 высоты балки.3, Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что, с целью создания условий безопасной работы балок, выполненных в виде двутавра, зону нагрева располагают с двух концов в растянутой полке, величиной равной 1/20 - 1/30 ширины последней.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Беленя Е, И. Металлические конструкции. М., Стройиздат, 976.2, Авторское свидетельство СССРЮо 547508, кл. Е 04 С 3/10, 1975.Редактор М. ТкачЗаказ 792/41ВНИИПпо113035, МФилиал ППП Составитель И Техред А. Бойка Тираж 721 Государственногоелам изобретений исква, Ж - 35, РаушПатент, г. Ужгоро мите откр кая нул. оваКорректор Г. РешетникПодписноета СССРытийаб., д. 4/5Проектная, 4