RU2715788C1 - Self-stressing method of reinforced concrete beam - Google Patents

Self-stressing method of reinforced concrete beam Download PDF

Info

Publication number
RU2715788C1
RU2715788C1 RU2019115161A RU2019115161A RU2715788C1 RU 2715788 C1 RU2715788 C1 RU 2715788C1 RU 2019115161 A RU2019115161 A RU 2019115161A RU 2019115161 A RU2019115161 A RU 2019115161A RU 2715788 C1 RU2715788 C1 RU 2715788C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
shrinkage
self
internal
stressing
Prior art date
Application number
RU2019115161A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фарит Сахапович Замалиев
Эмиль Гатович Биккинин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ)
Priority to RU2019115161A priority Critical patent/RU2715788C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715788C1 publication Critical patent/RU2715788C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/293Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete
    • E04C3/294Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete of concrete combined with a girder-like structure extending laterally outside the element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction, namely, to self-stressing method of reinforced concrete beam used in ceilings and coatings of buildings. Proposed method comprises installation of lower belt out of steel section with anchor joints and laying monolithic concrete of upper belt by formwork. For period of hardening of concrete to retain deflection of beam from shrinkage of concrete temporary supports are installed in middle of span, which are removed after stabilization of internal moments from shrinkage, values of which are determined by proposed mathematical dependence. To increase bearing capacity and rigidity of beam before concrete placement in middle of span temporary post is installed – support, monolithic concrete is laid, after shrinkage of concrete (approximately two weeks later), internal stresses create internal forces and moment of reverse sign, which leads to formation of self-stressed beam. At that value of internal moments from concrete shrinkage is determined by mathematical dependence. Proposed method for self-stressing of beams or flooring in comparison with known solutions of pre-stressing of beams and floors provides for simplified manufacturing, absence of tensioning devices, reduced consumption of materials. Produced pre-stressed concrete beam or flooring has high carrying capacity, stiffness and reliability.
EFFECT: technical result of invention consists in improvement of beam carrying capacity.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в монолитных балках, перекрытиях жилых и общественных зданий.The invention relates to the field of construction and can be used in monolithic beams, ceilings of residential and public buildings.

Известны способы преднапряжения сталебетонной балки содержащей стальной двутавровый профиль, анкерные стержни и гибкую арматуру с устройствами преднапряжения с обеих сторон профиля и бетон заполнения (см. патент на полезную модель №155802 Е04С 3/294, 2015 г.)Known methods for prestressing a steel-concrete beam containing a steel I-beam profile, anchor rods and flexible reinforcement with prestressing devices on both sides of the profile and concrete filling (see utility model patent No. 155802 Е04С 3/294, 2015)

Недостатками такого способа преднапряжения балки являются наличие дополнительных устройств преднапряжения, невозможность равномерного распределения усилий преднапряжения. Это приводит к дополнительному расходу материала на натяжные устройства, к перегрузке одной ветви системы преднапряжения относительно другой и снижает как общую несущую способность балки, так и увеличивает расход материала.The disadvantages of this method of beam prestressing are the presence of additional prestressing devices, the inability to evenly distribute the prestressing forces. This leads to additional consumption of material on the tensioning devices, to overload one branch of the prestressing system relative to the other and reduces both the total bearing capacity of the beam and increases the consumption of material.

Прототипом изобретения является способ преднапряжения перекрытия включающий укладку неметаллической стержневой арматуры в балках полого сечения и сетки в плитной части с последующим замоноличиванием бетоном с расширяющимся цементом (см. патент РФ №177801 Е04В 5/23, опуб. в бюл. №8 13.03.2018 г.).The prototype of the invention is a method of prestressing the ceiling, including laying non-metallic bar reinforcement in the beams of a hollow section and mesh in the slab part, followed by monolithic concrete with expanding cement (see RF patent No. 17801 EV 05/23, publ. In Bulletin No. 8 03/13/2018 .).

Недостатками этого способа являются: неэффективное использование прочностных свойств бетона в балке (заполнение бетоном зоны ниже нейтральной оси), сравнительно большая стоимость расширяющегося бетона и неметаллической арматуры.The disadvantages of this method are: inefficient use of the strength properties of concrete in the beam (concrete filling of the zone below the neutral axis), the relatively high cost of expanding concrete and non-metallic reinforcement.

Изобретение направлено на повышение общей несущей способности сталебетонной балки на традиционном бетоне и стальной арматуре за счет ее преднапряжения путем перераспределения внутренних усилий возникающих вследствие усадки бетона.The invention is aimed at increasing the overall bearing capacity of a steel-concrete beam on traditional concrete and steel reinforcement due to its prestressing by redistributing the internal forces arising from the shrinkage of concrete.

Результат достигается тем, что в сталебетонной балке, включающей стальной профиль и монолитный бетон, имеющей анкерные связи, согласно изобретению в период твердения бетона устанавливаются временные опоры-подпорки в середине пролета, которые снимаются по истечении времени выравнивания внутренних моментов от усадки бетона.The result is achieved in that in a steel-concrete beam comprising a steel profile and monolithic concrete having anchor ties, according to the invention, during the hardening period of concrete, temporary support-supports are installed in the middle of the span, which are removed after the time of alignment of internal moments from concrete shrinkage has passed.

На фиг. 1 изображена сталебетонная балка, состоящая из стального профиля и монолитного бетона; на фиг. 2 - балка с временной опорой-подпоркой, на фиг. 3 - эпюры моментов по стадиям нагружения и самонапряжения балки; на фиг. 4 - изменение значений напряжений в стальном профиле при однопролетной схеме балки и при установке временной опоры - подпорки.In FIG. 1 shows a steel-concrete beam, consisting of a steel profile and cast concrete; in FIG. 2 - beam with temporary support-support, in FIG. 3 - diagrams of moments at the stages of loading and self-tension of the beam; in FIG. 4 - change of stress values in a steel profile with a single-span beam scheme and with the installation of a temporary support - supports.

Сталебетонная балка состоит из монолитного бетона 1, стального профиля 2 и анкерных связей 3 (фиг. 1).Steel-concrete beam consists of monolithic concrete 1, steel profile 2 and anchor ties 3 (Fig. 1).

Способ выполняется в следующей последовательности. Стальной профиль 2 сначала устанавливают на опоры 4, затем - временную опору-подпорку 5 и укладывают монолитный бетон 1. При твердении бетона происходит усадка бетона. После стабилизации процесса усадки бетона, примерно через две недели временную опору 5 снимают. Внутренние напряжения создают внутренние силы Nb и момент Мb обратного знака (в отличие от момента собственного веса стального профиля и монолитного бетона, что приводит к образованию самонапряженной балки. Значение внутреннего момента самонапряжения определяется по формуле М=Nbybb, где Nb, Мb - внутренние продольное усилие и момент от напряжения усадки бетона σb, Nb - плечо внутренней силы Nb.The method is performed in the following sequence. The steel profile 2 is first installed on the supports 4, then the temporary support-backup 5 and the monolithic concrete 1 is laid. When the concrete hardens, the concrete shrinks. After stabilization of the concrete shrinkage process, approximately two weeks later, the temporary support 5 is removed. Internal stresses create internal forces N b and moment M b of the opposite sign (in contrast to the moment of self-weight of the steel profile and monolithic concrete, which leads to the formation of a self-stressed beam. The value of the internal moment of self-stress is determined by the formula M = N b y b + M b , where N b , M b is the internal longitudinal force and the moment from the concrete shrinkage stress σ b , N b is the shoulder of the internal force N b .

На фиг. 3а - показана эпюра моментов для стальной балки 2 от собственного веса при наличии временной подпорки, на фиг. 3б - эпюра от веса свежеуложенного бетона 1, на фиг. 3в - эпюра моментов в процессе усадки бетона 1, на фиг. 3г - окончательная эпюра моментов после снятия временной опоры-подпорки 5.In FIG. 3a shows a plot of moments for a steel beam 2 from its own weight in the presence of a temporary support, in FIG. 3b is a plot of the weight of freshly laid concrete 1, in FIG. 3c is a diagram of moments in the process of shrinkage of concrete 1, in FIG. 3g - the final plot of the moments after removing the temporary support-backup 5.

Численные расчеты показывают при одной временной опоре для балки пролетом 600 см, из стального профиля 130, толщине и ширине верхнего пояса из бетона В208 и 120 см, соответственно, максимальные значения момента при самонапряжении уменьшаются в 2,15 раза, а напряжения в растянутом поясе стального профиля в 1,5 раза, а в сжатом поясе в 11,9 раза, а при установке двух временных опор на равных расстояниях, напряжения в растянутой полке профиля уменьшаются в 1,47 раза, значение момента уменьшается в 3,25 раза.Numerical calculations show for one temporary support for a beam with a span of 600 cm, from a steel profile 130, the thickness and width of the upper belt made of concrete B208 and 120 cm, respectively, the maximum moment values during self-tension decrease 2.15 times, and the stresses in the stretched steel belt the profile by 1.5 times, and in the compressed belt by 11.9 times, and when two temporary supports are installed at equal distances, the stresses in the stretched shelf of the profile decrease by 1.47 times, the moment value decreases by 3.25 times.

Такой способ самонапряжения (преднапряжения) позволяет равномерно распределить внутренние усилия от усадки бетона, повышает; общую несущую способность, жесткость балки и надежность работы самонапряженной балки.This method of self-tension (prestressing) allows you to evenly distribute internal forces from shrinkage of concrete, increases; general bearing capacity, beam rigidity and reliability of the self-stressed beam.

Преднапряженная сталебетонная балка обладает повышенной жесткостью, несущей способностью и надежностью, а также уменьшенной материалоемкостью составной балки.The prestressed steel-concrete beam has increased rigidity, bearing capacity and reliability, as well as reduced material consumption of the composite beam.

Claims (1)

Способ самонапряжения сталебетонной балки, включающий установку нижнего пояса из стального профиля с анкерными связями и укладку по опалубке монолитного бетона верхнего пояса, отличающийся тем, что на период твердения бетона для задержания прогиба балки от усадки бетона, устанавливаются временные опоры в середине пролета, которые снимаются после стабилизации внутренних моментов от усадки, значения которых определяются по формуле М=Nbybb, где Nb, Mb - внутренние продольное усилие и момент от напряжения усадки бетона σb, yb - плечо внутренней силы Nb.A method of self-tensioning a steel-concrete beam, including installing a lower belt of steel profile with anchor ties and laying on the formwork of monolithic concrete of the upper belt, characterized in that for the period of concrete hardening to delay the deflection of the beam from concrete shrinkage, temporary supports in the middle of the span are installed, which are removed after stabilization of internal moments from shrinkage, the values of which are determined by the formula M = N b y b + M b , where N b , M b are the internal longitudinal force and the moment from the concrete shrinkage stress σ b , y b is the shoulder All Strength N b .
RU2019115161A 2018-07-02 2018-07-02 Self-stressing method of reinforced concrete beam RU2715788C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115161A RU2715788C1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Self-stressing method of reinforced concrete beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115161A RU2715788C1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Self-stressing method of reinforced concrete beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715788C1 true RU2715788C1 (en) 2020-03-03

Family

ID=69768663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115161A RU2715788C1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Self-stressing method of reinforced concrete beam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715788C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751182C1 (en) * 2021-01-11 2021-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Steel-reinforced concrete beam
RU2755288C1 (en) * 2021-01-11 2021-09-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Steel-reinforced concrete beam

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU36119U1 (en) * 2003-06-24 2004-02-27 Томский государственный архитектурно-строительный университет Thin-walled supporting structure of a closed pentagonal cross-section (its variants)
RU155802U1 (en) * 2014-12-23 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ STEEL CONCRETE PRE-STRESSED BEAM
RU177801U1 (en) * 2017-07-26 2018-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ WOODEN CONCRETE WOOD FLOORS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU36119U1 (en) * 2003-06-24 2004-02-27 Томский государственный архитектурно-строительный университет Thin-walled supporting structure of a closed pentagonal cross-section (its variants)
RU155802U1 (en) * 2014-12-23 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ STEEL CONCRETE PRE-STRESSED BEAM
RU177801U1 (en) * 2017-07-26 2018-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ WOODEN CONCRETE WOOD FLOORS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751182C1 (en) * 2021-01-11 2021-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Steel-reinforced concrete beam
RU2755288C1 (en) * 2021-01-11 2021-09-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) Steel-reinforced concrete beam

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107165272B (en) Prestressed assembled concrete frame node connecting structure and construction method thereof
US9988775B1 (en) Concrete i-beam for bridge construction
CN102433959B (en) Prefabricated reinforced concrete structure girder for fabricated building construction
Bobalo et al. Bearing capacity of RC beams reinforced with high strength rebars and steel plate
CN110924287A (en) Semi-fabricated large-span combined box girder and construction method thereof
RU2715788C1 (en) Self-stressing method of reinforced concrete beam
Derkowski et al. New concept of slimfloor with prestressed composite beams
RU153650U1 (en) REINFORCEMENT STRUCTURE
RU160846U1 (en) PRELIMINARY-TENSIONED REINFORCED-MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE PLATE OF THE ROADWAY OF THE UNRACKED STEEL-REINFORCED CONCRETE BRIDGE
Szydlowski et al. About the Project and Study of Post-tensioned Transfer Beams Under the Five-storey Building in the Centre of Warsaw
KR20000021226A (en) Method of production of preflex composite beam by division method
Plizzari Fiber reinforced concrete for repairing and strengthening RC structures: Some recent advancements
EP3719229A1 (en) Concrete floor panel, method of production of such panel and floor made of this panel
KR101434898B1 (en) Arch-type deck plate for structure, and method for constructing structure using the same
Ganz et al. Stressing masonry's future
RU151169U1 (en) SPAN STRUCTURE OF A CURTAIN BRIDGE
Akimov et al. A resource-efficient development of VELOX-technologies during erection and reconstruction of prefabricated monolithic floor slabs
NICHOLS ten
RU2737771C1 (en) Method for erection of continuous steel-reinforced concrete superstructure of bridge with monolithic reinforced concrete slab
Han et al. Flexural test for a monolithic holed web prestressed concrete (HWPC) girder
RU117452U1 (en) PLATE MOBILE MONOLITHIC SPAN STRUCTURE OF THE BRIDGE FROM COMBINED REINFORCED CONCRETE BEAMS
KR101446241B1 (en) T-typed girder and method for constructing a steel-concrete composite bridge using the same
CN111962905B (en) Prefabricated FRP rib reinforced recycled concrete reinforcing device and construction method
RU2137886C1 (en) Method for erection of multistory framework building
RU2325487C1 (en) Method of constructing framework without longitudinal girder

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200703