RU2674045C2

RU2674045C2 - Pre-stressed steel concrete beam

Info

Publication number: RU2674045C2
Application number: RU2016142556A
Authority: RU
Inventors: Фарит Сахапович Замалиев; Эмиль Фаритович Замалиев
Original assignee: Фарит Сахапович Замалиев; Эмиль Фаритович Замалиев
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-12-04
Also published as: RU2016142556A; RU2016142556A3

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the field of construction and can be used as beams of ceilings and coatings of residential and public buildings. Pre-stressed steel-concrete beam includes steel profiles, forming an I-section, having anchor elements, longitudinal reinforcing bars and concrete filling. Holes are formed and H-type tensioning devices are installed, supported on the wall with the possibility of rotation in two planes, in the ends of the upper part of the wall of the I-beam, a prestressed flexible reinforcing bars in two rows are fixed with a tension knot at the ends of tensioning devices.

EFFECT: technical result consists in increasing the stiffness, the total bearing capacity of the steel beam by equalizing the forces in the branches of the prestressed reinforcement.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использована в качестве балок перекрытий жилых и общественных зданий.The invention relates to the field of construction and can be used as floor beams of residential and public buildings.

Известна сталебетонная балка, включающая стальной двутавровый профиль, анкерные элементы и два ряда продольных арматурных стержней по огибающей изгибающего момента и бетон заполнения (см. патент на полезную модель №155972 E04C 3/294).A steel-concrete beam is known, including a steel I-beam profile, anchor elements and two rows of longitudinal reinforcing bars along the bending moment envelope and concrete filling (see utility model patent No. 155972 E04C 3/294).

Недостатками являются материалоемкость сталебетонной балки с обычным арматурным каркасом. Продольные стержни, расположенные в верхней и нижней зонах поперечного сечения балки, используются неэффективно, их площадь принимается постоянного сечения по всей длине по максимальному моменту при нулевых моментах на концах балки. Кроме того, гибкие продольные арматурные стержни неэффективно используются, ввиду отсутствия преднапряжения, балка обладает повышенной деформативностью.The disadvantages are the material consumption of steel concrete beams with a conventional reinforcing cage. Longitudinal rods located in the upper and lower zones of the beam cross-section are used inefficiently, their area is taken to be a constant section along the entire length along the maximum moment at zero moments at the ends of the beam. In addition, flexible longitudinal reinforcing bars are inefficiently used, due to the lack of prestressing, the beam has increased deformability.

Известна также сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные двутавровые профили, анкерные стержни, преднапряженную гибкую арматуру с обоих сторон профиля и бетон заполнения (см.патент на полезную модель №155802 E04C 3/294, 2015).A steel-concrete pre-stressed beam is also known, including steel I-sections, anchor rods, prestressed flexible reinforcement on both sides of the profile and concrete filling (see Utility Model Patent No. 155802 E04C 3/294, 2015).

Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является невозможность равномерного распределения усилий преднапряжения, что приводит к перегрузке одной ветви системы преднапряжения относительно другой.A disadvantage of a steel-concrete prestressed beam is the impossibility of a uniform distribution of prestressing forces, which leads to an overload of one branch of the prestressing system relative to the other.

Наиболее близким к изобретению является сталебетонная преднапряженная балка, включающая стальные профили двутаврового сечения, имеющие анкерные элементы, продольные арматурные стержни с двух сторон стенки профиля, натяжное устройство в виде уголкового профиля и бетон заполнения (см. заявку на патент №2016114023/03 (022035) от 11.04.2016, решение о выдаче патента на полезную модель от 27.06.2016).Closest to the invention is a pre-stressed steel-reinforced concrete beam including steel profiles of I-section, having anchor elements, longitudinal reinforcing bars on both sides of the profile wall, a tension device in the form of an angular profile and concrete filling (see patent application No. 2016114023/03 (022035) from 04/11/2016, the decision to grant a patent for a utility model from 06/27/2016).

Недостатком сталебетонной преднапряженной балки является ориентированность натяжного устройства для натяжения только пары гибкой арматуры.The disadvantage of steel-concrete prestressed beam is the orientation of the tensioning device for tensioning only a pair of flexible reinforcement.

При использовании в балках продольной арматуры в два и более ряда, как например, в патенте №155972 E04C 3/294, 2014 для выравнивания усилий преднапряжения во всех стержнях необходимо установить два или более натяжных устройств. Кроме того, выравнивание преднапряжения в продольной арматуре происходит только по горизонтали, а по вертикали они изолированы, что приводит к перегрузке одной пары преднапряжения относительно другой и снижает как общую жесткость и несущую способность балки, так и не обеспечивает надежную работу системы преднапряжения.When using longitudinal reinforcement in two or more rows in beams, such as, for example, in patent No. 155972 E04C 3/294, 2014, to balance the prestressing forces in all the rods, two or more tensioning devices must be installed. In addition, the equalization of prestressing in longitudinal reinforcement occurs only horizontally, and they are isolated vertically, which leads to overloading of one pair of prestressing relative to another and reduces both the total rigidity and load-bearing capacity of the beam, and does not ensure reliable operation of the prestressing system.

Изобретение направлено на повышение жесткости, общей несущей способности сталежелезобетонной балки за счет выравнивания усилий в ветвях преднапряженной арматуры.The invention is aimed at increasing the stiffness, the total bearing capacity of a steel-reinforced concrete beam by balancing forces in the branches of prestressed reinforcement.

Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль цельного или составного двутаврового сечения, имеющей анкерные элементы, продольные арматурные стержни по дуге провисания и бетон замоноличивания, согласно изобретению анкерные элементы расположены по дуге натяжения продольных преднапряженных стержней по обеим сторонам стенки. На концах анкерных стержней размещены преднапряженные стержни из гибкой арматуры, а в торцевой части стенки балки образованы лунки и установлены «Н» образные натяжные устройства, в концах которых натяжным узлом закреплены концы продольных арматурных стержней, при этом для центрирования поворотных устройств в средней части приварены коротыши, два из которых расположены с двух сторон стенки балки, а центральный - входит в лунку стенки.The result is achieved in that in a steel-concrete beam comprising a steel profile of a whole or composite I-section having anchor elements, longitudinal reinforcing bars along the sagging arc and concrete monolithing, according to the invention, the anchor elements are located along the tension arc of the longitudinal prestressed rods on both sides of the wall. Prestressed rods of flexible reinforcement are placed at the ends of the anchor rods, and holes are formed in the end part of the beam wall and “H” shaped tension devices are installed, at the ends of which the ends of the longitudinal reinforcing rods are fixed with a tension unit, while shorties are welded to center the rotary devices in the middle part , two of which are located on both sides of the beam wall, and the central one enters the hole in the wall.

На фиг. 1 изображена сталебетонная преднапряженная балка, состоящая из двутаврового профиля цельного или составного сечения с анкерными элементами, продольной арматурой и бетоном замоноличивания; на фиг. 2 узел крепления преднапряженных продольных стержней; на фиг. 3 вид «Б» узла крепления «А» преднапряженных стержней в верхнем торце балки; на фиг. 4 фрагмент стенки с лункой; на фиг. 5 вид «В» узла крепления «А».In FIG. 1 shows a steel-concrete pre-stressed beam, consisting of an I-beam profile of a whole or composite section with anchor elements, longitudinal reinforcement and monolithic concrete; in FIG. 2 attachment point for prestressed longitudinal rods; in FIG. 3 view “B” of attachment point “A” of prestressed rods in the upper end of the beam; in FIG. 4 fragment of the wall with a hole; in FIG. 5 view "B" of the attachment point "A".

Сталебетонная преднапряженная балка включает стальной профиль 1 и бетон замоноличивания 2. Для обеспечения сцепления бетона и совместной его работы со стальным профилем приварены по дуге преднапряжения гибкой продольной арматуры анкерные стержни (стад-болты) 3 по обе стороны стенки. На концах анкерных элементов (стад-болтов) 3, снизу размещены стержни 4 из гибкой арматуры. В концевой части балки установлен «Н» образное натяжное устройство 5, в концах которого натяжным узлом 6 закреплены концы продольных арматурных стержней 4. Для центрирования поворотного натяжного устройства 5 в средней части приварены коротыши 7 и коротыш 8, который входит в лунку 9.Pre-stressed steel reinforced concrete beam includes steel profile 1 and monolithic concrete 2. To ensure concrete adhesion and joint work with the steel profile, anchor rods (stud bolts) 3 on both sides of the wall are welded along the prestressing arc of flexible longitudinal reinforcement. At the ends of anchor elements (stud bolts) 3, rods 4 of flexible reinforcement are placed below. At the end of the beam, an “H” shaped tensioner 5 is installed, at the ends of which the tensioning unit 6 fastens the ends of the longitudinal reinforcing bars 4. To center the rotary tensioner 5 in the middle part are shorty 7 and shorty 8, which is included in hole 9.

В заводских условиях сначала выполняют приварку анкеров 3 по дуге натяжения гибкой продольной арматуры. При необходимости анкерный стержень 3 выполняют из стад-болта. При приварке анкеров 3 их шаг уменьшают к опорам. Выполняют приварку коротышей 7 и 8 к поворотным «Н» образным натяжным устройствам. Концы продольных стержней 4, снабженные резьбой под гайку натяжного узла 6 пропускают через отверстия поворотных устройств 5 (фиг. 2), размещая их снизу анкерных стержней 3, надевают гайку 6 и затягивают гибкие продольные стержни 4, создавая преднапряжение. После подготовительных процедур производят замоноличивание бетоном боковых полостей цельного (фиг. 1) или составного двутавра.In the factory, the anchors 3 are first welded along the tension arc of the flexible longitudinal reinforcement. If necessary, the anchor rod 3 is made of stud bolt. When welding anchors 3, their step is reduced to the supports. Welding shorties 7 and 8 to rotary "H" shaped tensioners. The ends of the longitudinal rods 4, threaded under the nut of the tensioning unit 6, are passed through the holes of the rotary devices 5 (Fig. 2), placing them below the anchor rods 3, put on the nut 6 and tighten the flexible longitudinal rods 4, creating prestress. After the preparatory procedures, monolithic concrete is made of the lateral cavities of the integral (Fig. 1) or composite I-beams.

Такое выполнение преднапряжения продольной гибкой арматуры позволяет равномерно распределить, саморегулировать усилия преднапряжения, исключает перегрузку отдельных ветвей, повышает жесткость и общую несущую способность сталебетонной балки и надежность работы системы преднапряжения. Собранная таким образом сталебетонная преднапряженная балка обладает кроме повышенной жесткости и общей несущей способности, также повышенной трещиностойкостью и уменьшенной материалоемкостью.This embodiment of the prestressing of longitudinal flexible reinforcement makes it possible to evenly distribute, self-regulate the prestressing forces, excludes overloading of individual branches, increases the stiffness and overall bearing capacity of the steel-concrete beam and the reliability of the prestressing system. Thus assembled steel-concrete prestressed beam has, in addition to increased rigidity and overall bearing capacity, also increased crack resistance and reduced material consumption.

Claims

1. Steel pre-stressed beam, including steel profiles forming an I-section, having anchor elements, longitudinal reinforcing bars and filling concrete, characterized in that holes are formed at the ends of the upper part of the I-wall and "H" -shaped tension devices supported on the wall are installed with the possibility of rotation in two planes, at the ends of which tensile flexible reinforcing bars in two rows are fixed by a tension unit.

2. Steel pre-stressed beam according to claim 1, characterized in that to center and ensure free rotation of the tensioning device in the middle part shorties are welded, the central of which enters the hole in the wall, and the other two - perpendicular - are located on both sides of the beam wall.