PL65716Y1

PL65716Y1 - Prefabricated posttensioned prestressed concrete beam

Info

Publication number: PL65716Y1
Application number: PL118351U
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Białobrzeski; Adam Brzostowiecki; Paweł Mackiewicz; Wojciech Piasecki
Original assignee: Budimex Dromex Społka Akcyjna
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-12-30
Also published as: PL118351U1

Description

2 PL 65 716 Υ12 PL 65 716 Υ1

Opis wzoruPattern description

Przedmiotem wzoru użytkowego jest belka prefabrykowana kablobetonowa przeznaczona do stosowania jako element nośny w przęsłach obiektów mostowych. Belka została zaprojektowana na obciążenie ruchome ki. A wg PN-85/S-10030 oraz na obciążenie specjalne klasy 150 wg STANAG 2021.The subject of the utility model is a prefabricated post-tensioned concrete beam intended for use as a load-bearing element in spans of bridge structures. The beam is designed for the moving load of ki. A according to PN-85 / S-10030 and for special load class 150 according to STANAG 2021.

Mosty drogowe z belek prefabrykowanych są wykonywane na terenie Polski od połowy lat pięćdziesiątych. W zdecydowanej większości są to obiekty z belek żelbetowych lub sprężonych -strunobetonowych. Prefabrykaty kablobetonowe „zarezerwowane" były dotychczas dla nielicznych obiektów o większej rozpiętości - najczęściej około 40,0 m. Były to belki znacznych gabarytów, o innym kształcie oraz zdecydowanie większej wysokości ustrojowej.Road bridges made of prefabricated beams have been built in Poland since the mid-1950s. The vast majority of these are structures made of reinforced concrete or prestressed concrete beams. Prefabricated precast concrete "reserved" so far they were for a few objects with a larger span - usually about 40.0 m. They were beams of considerable dimensions, with a different shape and a much greater system height.

Belki strunobetonowe w projektowanych obiektach nie osiągały długości większej, niż 22,0 - 24.0 m.The prestressed concrete beams in the designed structures did not exceed 22.0 - 24.0 m in length.

Niektóre z tych belek są chronione jako wzory użytkowe nr 53056, 53279, 60637, choć większość z nich nie jest obecnie powszechnie w Polsce stosowana. W powszechnej praktyce budownictwa mostowego w Polsce są stosowane trzy rodzaje belek: belki prefabrykowane typu KUJAN, typu „T" oraz WBS. Belki te bez specjalnych zabiegów mogą być stosowane do przęseł mostowych, odpowiednio: „Kujany” do rozpiętości 18 m, typu „T” do 27 m, zaś WBS do 23 m.Some of these beams are protected as utility models no. 53056, 53279, 60637, although most of them are not commonly used in Poland at present. In the common practice of bridge construction in Poland, three types of beams are used: prefabricated beams of the KUJAN type, type "T " and WBS. These beams, without any special measures, can be used for bridge spans, respectively: "Kujany" up to a span of 18 m, "T" type up to 27 m, and WBS up to 23 m.

Belka strunobetonowa typu WBS posiada poszerzoną półkę dolną zwężającą się stopniowo od podstawy ku średnikowi, który ma stałą szerokość. Część górną belki stanowi półka górna z umieszczonymi na powierzchni górnej elementami zbrojenia do zespolenia.The WBS-type prestressed concrete beam has a widened bottom flange which is gradually narrowing from the base towards the diameter, which has a constant width. The upper part of the beam is the upper flange with elements of reinforcement for combination on the upper surface.

Znana jest również belka prefabrykowana teowa chroniona wzorem użytkowym nr 62411. Belka ta może być wykonywana w długościach do 27 m. Przekrój poprzeczny belki na całej długości ma kształt litery „T", średnik zwęża się ku górze i przechodzi w obustronne wsporniki tworzące górną półkę, z której wystają elementy zbrojenia.There is also a prefabricated T-beam protected with utility model No. 62411. This beam can be made in lengths up to 27 m. The cross-section of the beam along its entire length has the shape of the letter "T", the diameter narrows upwards and turns into two-sided brackets forming the upper flange, from which elements of reinforcement protrude.

Celem niniejszego rozwiązania jest skonstruowanie belki sprężonej kablobetonowej o średniej rozpiętości do budowy mostów, nadającej się do zastosowania w przęsłach mostowych o rozpiętości 30.0 m dla klasy obciążenia ruchomego A.The aim of this solution is to construct a prestressed post-tensioned concrete beam with an average span for the construction of bridges, suitable for use in bridge spans with a span of 30.0 m for the moving load class A.

Belka prefabrykowana kablobetonowa, według wzoru użytkowego, posiada dwuteowy przekrój. Środnik belki jest pogrubiony w strefie przypodporowej nad podporą i zwęża się w przęśle, gdzie jego szerokość jest ponad trzykrotnie mniejsza od szerokości półki dolnej. Dolna półka i górna półka na całej długości belki mają jednakowy przekrój poprzeczny, przy czym maksymalna szerokość górnej półki jest co najmniej półtora razy większa od szerokości dolnej półki, a wysokość górnej półki przy środniku odpowiada szerokości środnika, zaś przy krawędziach zewnętrznych stanowi około 1/5 maksymalnej wysokości górnej półki. Ponadto powierzchnia dolna górnej półki trzykrotnie załamuje się pod kątem, przy czym z górnej półki wyprowadzone są poziome pręty zbrojeniowe poprzeczne oraz pręty zbrojeniowe-strzemiona. Wewnątrz belki, w dolnej półce i środniku, rozmieszczone są kable sprężające o przebiegu prostoliniowym oraz kable o przebiegu krzywoliniowym. Belka w strefie podporowej w środnikach belek oraz w strefach środkowych posiada otwory. Otwory te są zaprojektowane w celu przepuszczenia zbrojenia poprzecznie podporowych i przęsłowych. Poprzez te poprzecznice następuje połączenie konstrukcji belek i uciąglenie całej konstrukcji.The prefabricated post-cast concrete beam, according to the utility model, has an I-section. The beam web is thickened in the support zone above the support and narrows in the span, where its width is more than three times smaller than that of the lower flange. The lower flange and the upper flange have the same cross-section along the entire length of the beam, the maximum width of the upper flange is at least one and a half times the width of the lower flange, and the height of the upper flange at the web corresponds to the width of the web, and at the outer edges it is approximately 1/5 maximum height of the upper shelf. Moreover, the lower surface of the upper flange is bent three times at an angle, with horizontal transverse reinforcing bars and reinforcing bars-stirrups leading out of the upper flange. Inside the beam, in the lower flange and in the web, straight and curved prestressing cables are arranged. The beam has openings in the support zone in the beam webs and in the middle zones. These openings are designed to allow the passage of transverse support and span reinforcement. Through these cross members, the beam structure is connected and the entire structure is pulled closer.

Belka długości 30 m, według zgłoszonego rozwiązania, daje możliwość uzyskiwania przęseł mostowych o ustrojach prefabrykowanych, o rozpiętości do 30,0 m przy obciążeniach klasy A.A 30 m long beam, according to the notified solution, makes it possible to obtain bridge spans with prefabricated structures, with a span of up to 30.0 m with loads of class A.

Przedmiot wzoru użytkowego został uwidoczniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok belki z boku w skali 1:60, fig. 2 - przedstawia widok belki z góry w skali 1:60, fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny belki nad podporą w skali 1:30, fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny belki w przęśle w skali 1:30, fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny typowego przęsła z zastosowaniem zgłoszonych belek w skali 1:30, fig.6 przedstawia widok z boku w skali 1:200 przykład zastosowania belki w wiadukcie nad autostradą.The object of the utility model is shown in the attached drawing, in which fig. 1 shows a side view of the beam in scale 1:60, fig. 2 - shows a top view of the beam in scale 1:60, fig. 3 shows the cross-section of the beam over the support in scale 1:30, fig. 4 shows a cross-section of a beam in a span on a scale of 1:30, fig. 5 shows a cross-section of a typical span using the reported beams in a scale of 1:30, fig. 6 shows a side view at a scale of 1: 200 an example of the use of a beam in an overpass over a motorway.

Zgodnie z wzorem użytkowym belka prefabrykowana kablobetonowa ma przekrój dwuteowy z poszerzoną półką górną. Środnik belki 5 jest pogrubiony w strefie końcowej przypodporowej 6 i zwęża się w przęśle, gdzie jego szerokość jest trzykrotnie mniejsza od szerokości półki dolnej. Dolna półka 7 ma jednakowy przekrój na całej długości belki. Górna półka 8 również o stałym przekroju jest szersza niż dolna. Maksymalna szerokość górnej półki 8 jest co najmniej półtora raza większa od szerokości dolnej półki 7, a wysokość górnej półki 8 przy środniku odpowiada szerokości środnika 5, zaś przy krawędziach zewnętrznych stanowi około 1/5 maksymalnej wysokości górnej półki 8. Ponadto 3 PL65 716Y1 powierzchnia dolna górnej półki trzykrotnie załamuje się pod kątem. Z górnej półki wyprowadzone są poziome pręty zbrojeniowe poprzeczne 9, które stanowią zbrojenie płyty poziomej łączącej usytuowane obok siebie belki. Z powierzchni półki górnej belki wyprowadzone są pręty zbrojeniowe-strzemiona 10 w celu zespolenia belki z płytą ustroju niosącego. Wszelkie zespolenia belek z innymi elementami konstrukcyjnymi obiektu mostowego tj. podporami, poprzecznicami podporowymi oraz poprzecznicami przęsłowymi są wykonywane na budowie po zmontowaniu belek na podporach. W betonie dolnej półki belki oraz środnika są umiejscowione kable sprężające - kable o przebiegu prostoliniowym 1 oraz kable o przebiegu krzywoliniowym 2, 3, 4. Po zakończeniu sprężania tych kabli belka uzyskuje wymagane parametry wytrzymałościowe. Wszystkie kable są naciągane na czołach belek. Podporowa strefa belek została ukształtowana tak, żeby można było wykonać możliwie najlepsze zespolenie z poprzecznicami podporowymi. W strefie podporowej w środnikach belek zostały zaprojektowane otwory 11 w celu wbudowania zbrojenia oraz betonu zespalającego belki z poprzecznicami podporowymi. Podobną rolę spełniają otwory 12 usytuowane w środkowych strefach belek. Zostały one zaprojektowane w celu wbudowania zbrojenia oraz betonu zespalającego belki w środku przęseł mostowych. Na czołach belek są umieszczone głowice kabli sprężających.According to the utility model, the prefabricated post-cast concrete beam has an I-section with a widened upper flange. The web of the beam 5 is thickened in the end zone at the support 6 and tapers in the span, where its width is three times smaller than that of the lower flange. The lower flange 7 has a uniform cross section along the entire length of the beam. The upper flange 8, also with a constant section, is wider than the lower one. The maximum width of the upper flange 8 is at least one and a half times the width of the lower flange 7, and the height of the upper flange 8 at the web corresponds to the width of the web 5, and at the outer edges it is approximately 1/5 of the maximum height of the upper flange 8. Furthermore, the lower surface is 3 PL65 716Y1 the upper shelf is broken three times at an angle. From the upper flange lead the horizontal transverse reinforcing bars 9, which constitute the reinforcement of the horizontal slab joining the adjacent beams. Reinforcing bars-stirrups 10 are led out from the surface of the upper flange of the beam in order to connect the beam with the plate of the carrying structure. All joins of the beams with other structural elements of the bridge structure, i.e. supports, supporting cross-members and span cross-members, are made at the construction site after the beams are assembled on the supports. In the concrete of the beam's lower flange and the web, there are prestressing cables - rectilinear 1 and curvilinear 2, 3, 4 cables. After stressing these cables, the beam obtains the required strength parameters. All cables are stretched over the heads of the beams. The supporting zone of the beams has been shaped in such a way that the best possible connection with the supporting cross members can be made. In the support zone, in the webs of the beams, openings 11 have been designed to incorporate the reinforcement and concrete joining the beams with the support cross members. Openings 12 located in the middle zones of the beams play a similar role. They have been designed to incorporate reinforcement and concrete joining the beams in the middle of the bridge spans. The heads of the prestressing tendons are placed on the heads of the beams.

Belki są montowane równolegle obok siebie na podporach. Po zmontowaniu belek przygotowywane jest zbrojenie i deskowanie poprzecznie zespalających belki na podporach i w środku przęseł, a także deskowanie i zbrojenie płyty ustroju niosącego. Całość tak przygotowanej konstrukcji obiektu mostowego zostaje zabetonowana zgodnie z zasadami technologicznymi.The beams are mounted parallel to each other on the supports. After the beams are assembled, the reinforcement and formwork for transversely connecting the beams on the supports and in the center of the spans are prepared, as well as the formwork and reinforcement of the slab of the carrying structure. The entire structure of the bridge structure prepared in this way is concreted in accordance with the technological rules.

Przedmiotowe belki będą wykonywane w konstrukcji kablobetonowej. Są one prefabrykatami, dla których warunek prawidłowej pracy stanowi uciąglenie belek z przyczółkami i na podporach pośrednich. Koncepcja zastosowania takiego uciąglenia przy belkach kablobetonowych stanowi odmienność konstrukcyjną tych belek.The beams in question will be made in a cable-concrete structure. They are prefabricated elements for which the condition of proper operation is the continuation of beams with abutments and on intermediate supports. The concept of applying such a linkage at post-tensioned concrete beams is a structural difference of these beams.

Belka o długości 30,0 m została zaprojektowana w układzie uciąglonym na obciążenie ruchome kl. A wg PN-85/S-10030 oraz na obciążenie pojazdem specjalnym klasy 150 wg STANAG 2021 -w obiektach mostowych o rozpiętości w osiach podpór do 30 m.The 30.0 m long beam has been designed in a continuous system for a live load of class A according to PN-85 / S-10030 and for a load with a special vehicle of class 150 according to STANAG 2021 - in bridge structures with a span in the axes of supports up to 30 m.

Belki te mogą być stosowane w obiektach mostowych: wiaduktach, mostach, estakadach. Szczególnie korzystnym rozwiązaniem dla stosowania takich prefabrykatów mostowych mogą być obiekty ramowe jedno- i dwuprzęsłowe. W szczególności najbardziej typowe wiadukty nad autostradami. Na rysunku (Fig. 6) widoczna jest autostrada 14 o pełnych parametrach. Przedstawia on poszczególne elementy budowli, w skład której wchodzą: podpory wiaduktu 15,16, belki prefabrykowane kablobetonowe 1_7, zespolenia podporowe 18,19, płyta ustroju niosącego 20.These beams can be used in bridge structures: viaducts, bridges, flyovers. One-span and two-span frame structures can be a particularly advantageous solution for the use of such bridge prefabricates. In particular, the most typical viaducts over highways. The drawing (Fig. 6) shows the highway 14 with full parameters. It shows the individual elements of the structure, which include: viaduct supports 15, 16, prefabricated post-tensioned concrete beams 1_7, support combinations 18, 19, and slab of the carrying structure 20.

Belka jest konstrukcją kablobetonową. Do jej sprężenia mogą być użyte różnego rodzaju kable.The beam is a post-tensioned concrete structure. Various types of cables can be used to tension it.

Wprowadzenie belki o długości 30,0 m i znacznej smukłości było możliwe dzięki uciągleniu belki na podporach mostowych. Belki po zmontowaniu na podporach zostaną zespolone z tymi podporami lub w przypadku podpór środkowych przęsła, ze sobą. Dzięki temu ustrój nośny z belek współpracuje konstrukcyjnie z podporami, co w efekcie daje możliwość uzyskania relatywnie lekkich przekrojów przęseł.The introduction of a beam with a length of 30.0 m and significant slenderness was possible thanks to the tensioning of the beam on the bridge supports. After assembling on supports, the beams will be combined with these supports or, in the case of central supports of the span, with each other. Thanks to this, the load-bearing structure made of beams cooperates with the supports in a structural manner, which in turn makes it possible to obtain relatively light cross-sections of the spans.

Wprowadzenie belki o tak dużej rozpiętości (do 30,0 m) i znacznej smukłości (w prezentowanym przykładzie 1/25), a więc o relatywnie niewielkim ciężarze daje duże możliwości kształtowania obiektów mostowych, szczególnie obiektów autostradowych. Takich możliwości nie dawały dotychczas stosowane w Polsce belki mostowe, bez dodatkowych zabiegów technicznych.The introduction of a beam with such a large span (up to 30.0 m) and significant slenderness (in the presented example 1/25), and thus with a relatively low weight, gives great opportunities for shaping bridge structures, especially highway structures. Such possibilities were not offered by the bridge beams used in Poland so far, without additional technical measures.

Poważnym argumentem przemawiającym za stosowaniem tego rodzaju „uciąglonych prefabrykatów" może być większa trwałość obiektów wykonanych na tych konstrukcjach w stosunku do prefabrykatów dotychczas stosowanych. Obiekty z belek według przedmiotowego rozwiązania posiadają w znacznie większym stopniu od dotychczasowych rozwiązań pozytywne cechy obiektów monolitycznych.A serious argument in favor of the use of this type of "continuous prefabricated"; the durability of objects made on these structures may be greater than those used so far. Objects made of beams according to the solution in question have positive features of monolithic objects to a much greater extent than previous solutions.

Stosowanie tego typu belek może też przynieść znaczne przyspieszenie prac przy wykonywaniu obiektów mostowych oraz obniżenie kosztów realizacji.The use of this type of beams can also significantly accelerate the works related to the execution of bridge structures and reduce the costs of implementation.

Belka prefabrykowana kablobetonowa jest przeznaczona do budowy przęseł mostowych - zespolonych obiektów mostowych o konstrukcji belkowej w ustrojach niosących obiektów mostowych: mostów, wiaduktów, estakad.The precast concrete beam is intended for the construction of bridge spans - composite bridge structures with a beam structure in the structures carrying bridge structures: bridges, viaducts, flyovers.

Claims

4 PL65 716Y1 Protective reservations 1. Prefabricated cable-concrete beam, intended for the construction of composite bridge spans with a beam or frame structure, having a lower flange, web and upper flange provided with reinforcement elements, characterized in that it has an I-section, beam web (5) thickened in the supporting zone (6) and tapering in the span, where its width is more than three times smaller than the width of the lower flange, while the lower flange (7) and the upper flange (8) have the same cross-section along the entire length of the beam, with the maximum width of the upper flange the flange (8) is at least one and a half times larger than the width of the lower flange (7), and the height of the upper flange (8) at the web corresponds to the width of the web (5), and at the outer edges it is approximately 1/5 of the maximum height of the upper flange (8) , moreover, the lower surface of the upper flange is bent three times at an angle, with horizontal reinforcing bars led out of the upper flange (8) (9) and reinforcing bars-stirrups Q0), as well as inside the beam, there are cables, which in the lower flange (7) and web (5) are coupling cables (1) with a rectilinear run, and cables (2, 3, 4) with a curvilinear course.

2. The beam according to claim The beam as claimed in claim 1, characterized in that it has holes (11) in the support zone in the webs and holes (12) in the middle zones of the beams.