CH707571A1

CH707571A1 - Reinforcement system for reinforcing reinforced or pre-stressed concrete slabs against punching with transverse stems or bars, has curved transverse stems or bars comprising right area and vertical area in relation with concrete slab

Info

Publication number: CH707571A1
Application number: CH00566/13A
Authority: CH
Inventors: Aurello Muttoni; Ruiz Miguel Fernandez; Marc Barras
Original assignee: Ancotech Ag
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-15
Also published as: DK2851479T3; ES2640338T3; EP2851479A3; EP2851479B1; PT2851479T; EP2851479A2

Abstract

The system has curved transverse stems or bars comprising a right area and a vertical area in relation with a concrete slab. The curved stems or bars have foldings in equal or different directions. The stems or curved bars have a shape of arch. The transverse stems or bars have anchoring heads, where one of the heads is positioned with non-straight angle in relation with a correlative end of curved stem or bar. The stems or bars have an enlarged foot in relation with anchoring bedside.

Description

INTRODUCTIONINTRODUCTION

[0001] Les zones d’appui des dalles en béton armé et/ou précontraint sont soumises à des efforts de flexion et de cisaillement très importants. Elles sont ainsi souvent déterminantes pour la résistance et la capacité de déformation de la structure [1]. The bearing areas of reinforced and / or prestressed concrete slabs are subjected to very large bending and shearing forces. They are thus often determining for the resistance and the capacity of deformation of the structure [1].

[0002] Des défaillances dans les zones d’appui ont normalement lieu par poinçonnement du béton [1], c’est-à-dire, par la formation d’une fissure conique provoquant la pénétration de la surface d’appui dans la dalle (voir fig. 1 ). Afin d’augmenter la résistance et la capacité de déformation de ces régions, différentes solutions ont été appliquées dans le passé: 1. Modifier les dimensions de la surface d’appui et/ou les armatures flexionnelles de la dalle. 2. Disposer une tête métallique permettant d’élargir la surface d’appui de la dalle (solution souvent adoptée pour de sollicitations très importantes). 3. Plier les barres d’armature de flexion pour leur permettre de reprendre l’effort tranchant. Cette solution a été pratiquement abandonnée depuis les années 60 ́s mais elle est encore présente dans quelques systèmes spéciales d’armature, plutôt pour l’amélioration de la capacité de déformation des dalles en béton. 4. Ajouter des armatures transversales (de dimensions et propriétés comparables à l’armature à la flexion de la dalle) façonnées spécifiquement afin d’empêcher à la fissure conique de poinçonnement de s’ouvrir sans contrôle. 5. Disposer de fibres dans le béton (éléments linéaires en acier ou plastique de faible diamètre et longueur et orientées de façon aléatoire). Failures in the bearing areas normally occur by punching concrete [1], that is to say, by the formation of a conical crack causing the penetration of the bearing surface in the slab (see Fig. 1). In order to increase the resistance and deformation capacity of these regions, different solutions have been applied in the past: 1. Modify the dimensions of the support surface and / or the flexural reinforcement of the slab. 2. Arrange a metal head to widen the support surface of the slab (solution often adopted for very important solicitations). 3. Bend rebar flexion to allow them to regain shear strength. This solution has been practically abandoned since the 1960s, but is still present in some special reinforcement systems, rather to improve the deformation capacity of concrete slabs. 4. Add transverse reinforcement (of similar dimensions and properties to the slab reinforcement) specifically shaped to prevent the conical punching crack from opening unchecked. 5. Place fibers in the concrete (linear steel or plastic elements of small diameter and length and oriented randomly).

[0003] Quand la modification des dimensions de la dalle ne s’avère pas possible pour de raisons économiques ou fonctionnelles, l’utilisation des armatures transversales est la solution la plus souvent utilisée. Elle permet l’utilisation efficace de la matière avec la disposition des éléments (en acier) à haute résistance et ductilité. When the modification of the dimensions of the slab is not possible for economic or functional reasons, the use of transverse reinforcement is the solution most often used. It allows the efficient use of the material with the arrangement of the elements (steel) with high strength and ductility.

ETAT DE L’ART EN RAPPORT AVEC CETTE INVENTIONSTATE OF THE ART IN RELATION TO THIS INVENTION

[0004] Par rapport aux systèmes d’armatures utilisés pour le renforcement de dalles en béton, plusieurs systèmes sont actuellement utilisés: – Des étriers (barres d’armatures ordinaires) façonnés de façon a faciliter la pose de l’armature de flexion (fig. 2a ) – Paniers d’armatures, avec plusieurs brins d’armature ancrées par adhérence (fig. 2b ) – Barres d’armatures droites avec tête d’ancrage, disposées en vertical ou inclinées (une ou plusieurs barres de montage pouvant être présent dans un côté afin de faciliter la pose des éléments, fig. 2c , d ) – Barres d’armatures droites avec tête d’ancrage d’un côté et soudés sur un rail de l’autre (fig. 2e ) [0004] Compared to reinforcement systems used for reinforcing concrete slabs, several systems are currently used: - stirrups (ordinary reinforcing bars) shaped to facilitate the installation of the bending reinforcement (Fig. 2a) - Reinforcing baskets, with several reinforcement strands anchored by adhesion (Fig. 2b) - straight reinforcing bars with anchoring head, arranged vertically or inclined (one or more mounting bars may be present in one side to facilitate installation of the elements, Fig. 2c, d) - straight reinforcing bars with anchoring head on one side and welded to one rail on the other (Fig. 2e)

[0005] D’autres solutions ou de combinaisons des solutions précédentes sont toujours possibles [2]. En outre, de systèmes composés par de tiges scellées ou traversantes et ancrées aux extrémités au moyen de plaques ou d’éléments mécaniques sont également utilisés, mais leur emploi est restreinte au renforcement de dalles existantes (fig. 2f ). Other solutions or combinations of the previous solutions are always possible [2]. In addition, systems composed of sealed or through rods anchored to the ends by means of plates or mechanical elements are also used, but their use is restricted to reinforcement of existing slabs (Figure 2f).

[0006] La performance des différents systèmes dépend fortement de la qualité de l’ancrage (têtes forgées ou soudées, ancrage par adhérence) et des règles constructives appliquées au système (espacement des armatures transversales, quantité d’armature à disposition (fig. 3 [ 2 , 3 ]). The performance of the various systems depends strongly on the quality of the anchoring (forged or welded heads, anchoring by adhesion) and the structural rules applied to the system (spacing of the transverse reinforcement, amount of reinforcement available (FIG 3 [2, 3]).

DESCRIPTION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION

[0007] Afin d’augmenter la résistance à l’effort tranchant et au poinçonnement, il a été observé expérimentalement que de barres inclinées montrent une meilleure performance que des pièces verticales (fig. 3 ). Cependant, une inclinaison excessive des tiges peut induire des problèmes d’ancrage dans la zone comprimée de la dalle (intrados). Cette solution a également révélé de difficultés pour la pose des armatures transversales, particulièrement quand elles ne sont pas parallèles aux directions de l’armature flexionnelle. [0007] In order to increase the resistance to shear and punching, it has been observed experimentally that inclined bars show better performance than vertical parts (FIG 3). However, excessive inclination of the rods can lead to anchoring problems in the compressed area of the slab (intrados). This solution has also revealed difficulties for the laying of transverse reinforcement, particularly when they are not parallel to the directions of the flexural reinforcement.

[0008] Dans cette invention, une combinaison de tiges verticales et courbes avec tête d’ancrage est proposée, voir fig. 4 . In this invention, a combination of vertical rods and curves with anchor head is proposed, see fig. 4.

[0009] Les tiges sont composées de barres en acier ordinaire ou à haute résistance avec deux têtes d’ancrage (une à chaque extrémité de la barre, fig. 4 ). Les barres peuvent être droites ou bien courbes. Pour ies pièces courbes, la courbure peut être obtenue par une succession de pliages ponctuels ou bien par un rayon de pliage constant, et de zones droites peuvent également être envisagées selon le comportement statique du système et la méthode de fabrication des pièces. [0009] The rods are composed of bars of ordinary or high-strength steel with two anchor heads (one at each end of the bar, Fig. 4). The bars can be straight or curved. For the curved pieces, the curvature can be obtained by a succession of point bends or by a constant bending radius, and straight zones can also be envisaged according to the static behavior of the system and the method of manufacturing the parts.

[0010] Les tiges courbes, plus performantes du point de vu statique, sont disposées à proximité de la région d’appui (où les efforts sont maximaux) tandis que les pièces droites sont disposées dans de régions plus éloignées soumises à des efforts moins importants, voir fig. 4 . The curved rods, which are more efficient from a static point of view, are arranged close to the bearing region (where the forces are maximum) whereas the straight pieces are arranged in more remote regions subjected to less important efforts. see fig. 4.

[0011] Les tiges sont disposées en rayons à partir du bord de la colonne (fig. 5 ) avec nombre variable selon le degré de sollicitation. Dans les rayons parallèles aux armatures flexionnelles, la combinaison de pièces courbes et droites est envisagée. En revanche, pour d’autres rayons, de pièces droites verticales sont envisagées afin de faciliter la pose des armatures (voir fig. 5 ). The rods are arranged radially from the edge of the column (FIG 5) with variable number depending on the degree of stress. In parallel rays with flexural reinforcement, the combination of curved and straight pieces is considered. On the other hand, for other radii, vertical straight pieces are envisaged in order to facilitate the laying of reinforcement (see Fig. 5).

[0012] Cette disposition de tiges permet: – D’accroître les performances statiques par rapport à des armatures avec têtes d’ancrage verticales (voir fig. 3 ). Ceci est justifié par la présence des éléments courbes inclinés dans la zone où ils sont interceptés par la fissure de poinçonnement – De profiter des avantages de pose de tiges verticales pour les zones avec armature flexionelle non parallèle aux tiges ou loin de la zone de rupture (voir fig. 5 ) This arrangement of rods allows: - To increase the static performances compared to reinforcements with vertical anchoring heads (see Fig. 3). This is justified by the presence of inclined curved elements in the area where they are intercepted by the punching crack - Take advantage of the advantages of installing vertical rods for zones with flexional reinforcement not parallel to the rods or far from the rupture zone (see Fig. 5)

[0013] Ce système cible aussi une optimisation du coût du produit avec de pièces spéciales (courbes) dans la région où les sollicitations sont plus importantes et de pièces droites (plus économiques et simples à disposer) dans les régions moins sollicitées ou avec difficultés accrues de pose. Voir aussi fig. 6 à 8 . This system also targets an optimization of the cost of the product with special parts (curves) in the region where the solicitations are more important and straight parts (more economical and simple to dispose) in areas less solicited or with increased difficulties deposit. See also fig. 6-8.

APPLICATIONSAPPLICATIONS

[0014] L’invention a pour objectif de permettre le renforcement contre le poinçonnement de dalles en béton soumises à de charges concentrées très élevées. Le but en termes de résistance est de dépasser celles des produits similaires (systèmes d’armature contre le poinçonnement) actuellement dans le marché. The invention aims to allow the reinforcement against punching of concrete slabs subjected to very high concentrated loads. The goal in terms of strength is to exceed those of similar products (punching rebar systems) currently in the market.

[0015] Ce produit pourrait être utilisé ainsi en remplacement de produits plus performants (et plus coûteus) comme par exemple les têtes métalliques contre le poinçonnement. This product could be used as a replacement for more powerful products (and more expensive) such as metal heads against punching.

[0016] Un autre objectif de ce produit est d’améliorer la capacité de déformation des dalles, de façon similaire aux barres relevées. Ceci permettra l’utilisation de ce système en tant qu’armature d’intégrité (armature pour prévenir l’effondrement d’une dalle après un poinçonnement accidentel). Another objective of this product is to improve the deformation capacity of the slabs, similar to the bars raised. This will allow the use of this system as an integrity armature (reinforcement to prevent slab collapse after accidental punching).

BIBLOGRAPHIEBIBLOGRAPHIE

[0017] [1 ] Muttoni, A. Punching shear strength of reinforced concrète slabs without transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 105, No. 4, 2008, pp. 440–450 [1] Muttoni, A. Punching Shear Strength of Concrete Concrete Slabs Without Transverse Reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 105, No. 4, 2008, pp. 440-450

[0018] [2] Fernéndez Ruiz, M., Muttoni, A. Punching shear strength of reinforced concrète slabs with transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 106, No. 4, 2009, pp. 485–494 [2] Fernéndez Ruiz, M., Muttoni, A. Punching shear strength of concrete concrete slabs with transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 106, No. 4, 2009, pp. 485-494

[0019] [3] Fernândez Ruiz, M., Muttoni, A., Performance and design of punching shear reinforcing Systems, 3rd International fib congress, Washington, USA, 2010, 15 p. <tb>Fig. 1 :<SEP>Fissure de poinçonnement se développant dans une zone d’appui d’une dalle sans armature transversale. <tb>Fig. 2 :<SEP>Exemples de systèmes d’armature de poinçonnement existants: (a) étriers; (b) cages d’étriers; (c) goujons verticaux; (d) goujons inclinés; (e) goujons soudés sur un rail; et (f) armature collée. <tb>Fig. 3 :<SEP>Performance de systèmes d’armatures contre le poinçonnement en fonction de leur ancrage et type d’armature (adapté de [3]). <tb>Fig. 4 :<SEP>Section transversale d’une dalle renforcée avec l’invention proposée: plusieurs goujons courbes sont disposés à proximité de la colonne (zone de sollicitations maximales) tandis que de goujons droites sont disposés dans les régions moins sollicitées. <tb>Fig. 5 :<SEP>Vue en plan de la disposition des pièces et de l’armature de flexion de la dalle.[3] Fernandez Ruiz, M., Muttoni, A., Performance and Design of Punching Shear Reinforcement Systems, 3rd International Fib Congress, Washington, USA, 2010, 15 p. <Tb> Fig. 1: <SEP> Punching crack developing in a bearing area of a slab without transverse reinforcement. <Tb> Fig. 2: <SEP> Examples of existing punching armature systems: (a) stirrups; (b) stirrup cages; (c) vertical studs; (d) inclined studs; (e) studs welded to a rail; and (f) glued reinforcement. <Tb> Fig. 3: <SEP> Performance of reinforcement systems against punching according to their anchorage and type of reinforcement (adapted from [3]). <Tb> Fig. 4: <SEP> Cross section of a slab reinforced with the proposed invention: several curved studs are arranged near the column (maximum stress zone) while straight studs are arranged in less stressed regions. <Tb> Fig. 5: <SEP> Plan view of the parts layout and flexural reinforcement of the slab.

Claims

1. Reinforcing system against punching of a concrete slab with rods or cross bars having anchor heads, characterized by a combination of rods or curved bars.

2. System according to claim 1, characterized in that the rods or curved bars have at least one straight region.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the rods or curved bars have at least one vertical region in relation to the concrete slab.

4. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rods or curved bars have at least two bends in equal or different directions.

5. System according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rods or curved bars together form a vaulted shape.

6. Reinforcement system against the punching of a concrete slab with rods or transverse bars having anchor heads, in particular according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the anchor heads is positioned at non-right angle in correlative end relationship of the curved or straight rod or bar.

7. System according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the anchor heads is positioned at right angles in correlative end relationship curved rods or bars or straight.

8. System according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rods or bars curved or straight have for head lower anchor an enlarged foot in relation to the anchor bedside.

9. System according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rods or bars curved or straight have for their lower end an enlarged area in relation to the rest of the rods or bars curved or straight.

10. System according to one of claims 1 to 9, characterized in that it contains a combination of rods or curved bars and rods or straight bars.

11. System according to claim 10, characterized in that the rods or curved bars are disposed near the bearing region while the rods or straight bars are disposed in more distant region.

12. System according to one of claims 1 to 11, characterized in that the rods or bars curved or straight are inclined in the area of a concrete slab or they are intercept far punching crack event.