الإنشاءات المزدوجة

إشعار هام بشأن التقنية والسلامة: هذا نص تعليمي أرشيفي، وليس تصميمًا هيكليًا أو حسابًا ثابتًا أو معيارًا قابلاً للتطبيق أو تفاصيل مشتركة أو تعليمات للبناء أو اللحام أو صب الخرسانة أو الدعم أو الإجهاد المسبق أو إعادة التأهيل. يتم نقل جميع الصيغ والعلامات والأبعاد والمواد والإجراءات والمطالبات الأصلية دون التحقق منها وفقًا للوائح الحالية. يعود تصميم وتنفيذ الهياكل الخرسانية الفولاذية المقترنة حصريًا إلى المهندسين المدنيين المعتمدين ومصممي الإنشاءات والمقاولين والإشراف على أساس الكائن المحدد والحمل والتربة والمواد والمعايير المعمول بها.

الإنشاءات المتصلة ليست خدمة خاصة في العرض العام الحالي لـ Savo Kusic. التركيز الحالي هو النوافذ الخشبية، نوافذ الخشب والألمنيوم والأبواب المخصصة. لمشروع نافذة أو باب، يمكنك إرسال طلب عرض أسعار.

المقدمة

في بعض الإنشاءات يتم استخدام ألواح خرسانية مسلحة على دعامات فولاذية، مثل ألواح رصف الجسور على عوارض طولية وعرضية أو أسقف في المباني على عوارض I. في السابق، تم تحديد أبعاد هذه الأنظمة على أساس افتراض أن هذين العنصرين يمكن أن يتحركا مع بعضهما البعض وأن العزوم في اتجاه المدى الرئيسي يتم استقبالها فقط عن طريق الدعامات الفولاذية. قامت البلاطة الخرسانية بنقل الحمولة إلى العوارض الفولاذية، لكنها لم تشارك في استلام القيم الثابتة المقابلة (شكل 1).

الشكل 1 — الناقل المقترن، النظام

بالنسبة لطريقة البناء هذه، يتم توفير وصلات عرضية في البلاطة الخرسانية على فترات منتظمة، وذلك لتمكين انكماش الخرسانة المسلحة وتجنب الشقوق غير المرغوب فيها، أي الضغوط الإضافية. ومع ذلك، فقد أظهرت التجربة أن القوى الفعلية في مثل هذا النظام تختلف بشكل كبير عن تلك المحسوبة. عند التلامس بين البلاطة الخرسانية المسلحة والدعامة الفولاذية، يحدث احتكاك كبير (إجهاد الالتصاق)، بحيث يتعاون كلا العنصرين دائمًا.

عيب تأثير الاقتران غير المتوقع هو ظهور تأثير الحز على مفاصل البلاطة الخرسانية. تزداد ضغوط القص على طول سطح الدعامة بشكل حاد بالقرب من المفصل، على غرار ضغوط القص عند نهايات اللحامات الجانبية. نظرًا لأن موضع خط الصفر عند المفصل لا يتغير عمليًا، فإن الضغوط الطبيعية في الدعامة الفولاذية يمكن أن تكون أعلى بكثير من تلك المحسوبة للاقتران الموحد. بدءًا من هذه الدرجة، يمكن أن يحدث إتقان الالتصاق الذي ينتشر أكثر. ولذلك فإن المفاصل الموجودة في بلاطة الرصف لا تقوم بدورها وليست فعالة.

الأقواس المزدوجة

في حالة الدعامات المقترنة، من المفترض أن قوى القص على سطح التلامس بين الدعامة الفولاذية والبلاطة الخرسانية يمكن أن تنتقل بأمان (القوى في الكمرات). القاعدة هي أن البلاطة الخرسانية تستقر مباشرة على الحزام العلوي للدعامة الفولاذية ولا توجد أي تحركات نسبية. في هذا ما يسمى بـ الاقتران الصلب، يتم استخدام وسائل اتصال خاصة (مغازل، ركاب، مراسي) مثبتة في الخرسانة.

سوف نلاحظ حالة العارضة المقترنة مع بلاطة خرسانية بدون وصلات عرضية. إذا كان حمل معين (مثل لحظة الانحناء) يعمل لفترة قصيرة فقط، فإن الضغوط والتشوهات المقابلة Δσ، resp. Δε حسب علم القوة الأولية وهي تشبه الخرسانة المسلحة. تقف الإجهادات في الفولاذ والخرسانة، عند استطالة معينة، بالنسبة إلى معامل المرونة: σst/σb = Est/Eb = n. إذا كان الحمل طويل الأمد، تحدث تشوهات في الخرسانة بسبب الانكماش والتدفق. إذا وضعنا ε0 = σ/E0 علامة على التشوه بسبب الحمل قصير المدى في الوقت الحالي t = 0, فإن التشوه يزداد تحت الحمل الدائم بسبب الاحتكاك حتى اللحظة t إلى القيمة εt = ε0 (t + φt). وفي ظل نفس الظروف، يتم حساب تشوهات العائد كما لو كانت متناسبة مع الضغوط. ولهذا يقال أن قانون هوك ينطبق على التشوهات الناتجة عن التدفق. معامل التدفق φt يعتمد على الوقت، فئة الخرسانة، درجة الحرارة الخارجية، رطوبة الهواء، لحظة تحميل العنصر، الخ.

بدلاً من الانحناء حسب Bernoulli\ و Navier\، تظهر العلاقات التفاضلية، أي يجب تحديد توزيع الإجهاد من المعادلة التفاضلية للتدفق. نتيجة للتدفق، تقل الضغوط في الخرسانة، بينما تزيد الضغوط في الفولاذ. تعتمد تغيرات الإجهاد هذه، بالإضافة إلى أبعاد المقطع العرضي، على الأبعاد المرنة وعزم التحميل. عواقب مماثلة لتلك الناجمة عن التدفق تحدث من انكماش الخرسانة. تعتمد كمية مقاييس الانكماش εs على الخرسانة وطريقة إنتاجها وكذلك على الظروف المناخية. لا يعتمد انكماش الخرسانة على الحمل المطبق على العنصر.

الوصلات

يجب أن تنقل وسائل التوصيل بشكل آمن جميع قوى القص في الأسطح الخرسانية والفولاذية المتلامسة، بسبب الأحمال التي تحدث، وبالتالي تمنع الانزلاق. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يحصلوا على قوى الشد الرئيسية المائلة، إذا كان القسم الخرساني نفسه لا يستطيع استقبالها بسبب حجمها. يتم تحديد حجم القوى وفقًا لنظرية الانحناء الأولية. يعتبر ما يلي وسيلة اقتران:

- مثبتات التوصيل: عبارة عن صفائح حديدية مستديرة أو مسطحة، ملحومة بالحزام العلوي للدعامة الفولاذية، والتي تعمل بشكل مشابه للتعزيز المنحني للعوارض الخرسانية المسلحة. وهي مصنوعة على شكل خطافات أو ركاب، قطريًا أو رأسيًا. تعمل هذه المراسي في اتجاه واحد فقط ولا تكون فعالة إذا تغيرت قوة القص.

- الأقواس: يتم تثبيتها على السطح العلوي للدعامة الفولاذية، يمكنها استقبال قوى القص في كلا الاتجاهين. وينبغي التمييز بين العقول الناعمة والصلبة في اتجاه قوة القص. تعاني خلايا الدماغ الرخوة من تشوهات كبيرة وتوزع قوى القص بشكل غير متساو على سطحها. تعطي الأدمغة الصلبة توزيعًا أفضل للقوى مع تشوهات أصغر.

الصورة 2 — جسر فوق نهر الرور بالقرب من هيرديك

- التسليح الحلزوني: يرتكز على دعامة فولاذية ويتم لحامه عند نقاط التلامس. اللوالب ليست مناسبة لقوى الاقتران الكبيرة. وينطبق الشيء نفسه على الفولاذ المستدير المموج. كمثال على وسائل الاقتران على الجسور، في الشكل. 2 تظهر عوارض الجسر فوق الرور بالقرب من هيرديكا (عوارض 60x40 مع ركاب رأسي ϕ12، ملحومة بالعوارض نفسها، لتجنب المزيد من الشقوق من اللحام)؛ في الشكل. 3 وسيلة لربط العوارض المستعرضة لجسر واحد، اعتمادًا على حجم القوة العرضية، تم استخدام ركائب ملحومة جانبيًا للعوارض، بالإضافة إلى ركائب ملحومة مباشرة للحزام العلوي بعوارض خاصة. في حالة الركاب الطويلة، يمكن أيضًا لحام الركاب على الجانبين المتقابلين، الشكل. 4a. في الشكل. 4b هو الحل الموضح مع الركاب المائلة.

الشكل 3 — الدعم العرضي لجسر واحد

الصورة 4 — أدمغة ذات ركاب

في تشييد المباني، تُستخدم أيضًا الركابات الصلبة مع الركاب أو الركاب فقط، ولكن يتم أيضًا استخدام الحلول ذات الركاب الناعمة، مثل على سبيل المثال. زوايا مثبتة. لأسباب اقتصادية، يتم استخدام مثبتات التوصيل في كثير من الأحيان، والتي يتم لحامها بعقب على دعامة فولاذية (الشكل 5a)، أو تستقر على الدعامة بنهاية منحنية واحدة (الشكل 5b). في الشكل. يُظهر 5c الحل المقابل باستخدام الخطافات المُزاحة. في الشكل. يُظهر 6 الحل الطبيعي لدعم السقف في تشييد المباني، أي أ) دعامة مزدوجة مصنوعة من عوارض I، ب) مصنوعة من عوارض T، والتي يتم إنشاؤها عن طريق قطع عوارض I. في نهايات الدعامات، يجب دائمًا توفير دعامات نهائية قوية بشكل خاص (الشكل 7). يتم استخدام المراسي المائلة لإدخال الضغوط الناتجة عن الانكماش ودرجة الحرارة إلى البلاطة.

الصورة 5 — مثبتات الاقتران

الصورة 6 — دعم هيكل الميزانين

يتم تنفيذ أبعاد وسائل الاقتران وفقًا للمبادئ الأولية. يجب أن تتلقى الوسائل الفردية قوة قص تتوافق مع التباعد بينها. عند تحديد أبعاد الوصلة الملحومة لجذع الدماغ، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار لحظة الانقلاب.

الصورة 7 — أ) نهاية الدماغ مع التثبيت؛ ب) التثبيت

اقتران مرن

العروض السابقة كانت تتعلق بـ الاقتران الصلب، حيث الإزاحة النسبية بين الدعامة الفولاذية واللوحة تساوي الصفر، وتعمل وسائل الاقتران بشكل مستمر. يتم إهمال تشوه وسائل الاقتران والتشوه المحلي للخرسانة والدعامات الفولاذية.

الصورة 8 — حامل مزود بوصلة مرنة

في ظل افتراض الاقتران الصلب، تتناسب القوى المنقولة بواسطة وسائل الاقتران الفردية مع القوة العرضية ومسافة الدماغ. إذا حدثت تحركات نسبية كبيرة بين الدعامة الفولاذية والبلاطة الخرسانية في مناطق معينة، فإن ذلك يؤدي إلى إعادة تجميع القوى بشكل ملحوظ. يمكن أن تتوقف الخرسانة جزئيًا عن العمل كلوحة ضغط للعارضة المزدوجة، حيث يتم تقليل القيم القصوى لقوى القص بشكل كبير. في الشكل. 8 هو مثال على هيكل ذو اقتران مرن، مشابه للجسر فوق نهر الراين، كولن رودنكيرشن. في الشكل. يُظهر 9 تأثير الاقتران المرن على الدعم المستمر، من أجل قوة مركزة وحمل موزع بالتساوي بالكامل. يتم تعريف الإزاحة ψ، وهو مقياس لصلابة أداة التوصيل لاستقبال القص، في الشكل. 8. وبالتالي فإن تأثير أدوات التوصيل المرنة يكون كبيرًا جدًا، إذا تم اختيار خصائص أدوات التوصيل بشكل مقصود لتلقي القص.

الشكل 9 — مثال لجسر مزود بوصلة مرنة

حساب الهياكل المزدوجة

من حيث المبدأ، من الاقتصادي أن تكون سماكة البلاطة الخرسانية صغيرة قدر الإمكان، في حين يجب مراعاة الحد الأدنى من السماكة التي تحددها اللوائح.

الإنشاءات المحددة بشكل ثابت

بالنسبة للإنشاءات المحددة بشكل ثابت (مثل العوارض البسيطة)، تكون التأثيرات الساكنة في القسم المشترك لحمل معين ثابتة، بشكل متكرر. مستقلة عن الزمن. فقط لحظات الانحناء والقوى العمودية في أجزاء معينة من القسم هي المتغيرة بسبب تأثير التدفق والانكماش.

يمكن تمثيل تأثير الانكماش على أنه اختلاف في درجة الحرارة بين الدعامة الفولاذية والبلاطة الخرسانية. نتيجة لانكماش الخرسانة تظهر اجهادات داخلية في المقطع المزدوج وهي اجهادات الشد الناتجة عن الانكماش في الخرسانة والتي يتم منع انكماشها بتأثير الدعامة الفولاذية (وكذلك التسليح نفسه)، بينما تحدث اجهادات الضغط المقابلة في المقطع الفولاذي (شكل 10). يزداد الانكماش مع مرور الوقت إلى القيمة النهائية وفقًا لدالة أسية واحدة. وبما أن ضغوط الانكماش تزداد أيضًا مع تشوهات الانكماش، فإن هذا يؤدي إلى ما يسمى بـ تدفق الانكماش.

الشكل 10 — أ) انكماش الصفيحة الحرة دون اقتران؛ ب) الضغوط بسبب الانكماش في الدعامات المزدوجة

اعتمادًا على النظام الثابت الذي يفترض الوزن الذاتي للبلاطة الخرسانية، هناك فرق: اقتران للحمل المتحرك فقط (يتم افتراض الوزن الذاتي فقط من خلال الدعم الفولاذي، ويستقبل النظام المزدوج فقط الأحمال التي تعمل على الهيكل النهائي)، اقتران للوزن الخاص والحمل المتحرك (يعمل الوزن الذاتي بالكامل والحمل المتحرك على النظام المزدوج).

الحالة الأولى تحدث عندما تكون العوارض الفولاذية بمثابة دعامات لقوالب صب الخرسانة، دون أن تكون مدعومة، ويمكن أن تنحني أثناء صب الخرسانة في الحقل (شكل 11a). في هذه الحالة، فإن الدعم الفولاذي نفسه يتحمل وزن الخرسانة والقوالب. يحدث الترابط فقط عندما تكون الخرسانة صلبة بدرجة كافية (شكل 11b)، لذا يجب عدم تحميل الدعامة مباشرة بعد صب الخرسانة، وذلك لتجنب تلف الخرسانة أو التدفق الزائد لها.

في الحالة الثانية، عندما يتم أيضًا استقبال الوزن الذاتي للبلاطة الخرسانية بواسطة النظام المزدوج (شكل 11c)، من المفترض أن يتم دعم الدعامة الفولاذية أثناء صب الخرسانة في أماكن كافية، بحيث لا تتلقى لحظات انحناء كبيرة. يظهر الشكل توزيع الجهد بعد إزالة السقالات. 11د.

الشكل 11 — اقتران للحمل المتحرك والحمل الميت، مع توزيعات الجهد قبل وبعد إزالة السقالات

التحميل المسبق

في حالة الكمرات البسيطة، تحدث إجهادات شد أصغر في الخرسانة فقط بسبب الانكماش واختلاف درجات الحرارة. تحدث ضغوط الشد الكبيرة في الكمرات المتدلية والعوارض المستمرة وغيرها من الهياكل، ويمكن أن تسبب تشققات في الخرسانة. إذا ظهرت الشقوق في منطقة اللحظات السلبية، فسيتم فقد تأثير الاقتران. لذلك، من المفيد إحداث ضغوط ضغط صغيرة في البلاطة الخرسانية مسبقًا لتجنب تكوين الشقوق بسبب انكماش الخرسانة بشكل آمن. يمكن تقليل ضغوط الشد في البلاطة الخرسانية للكمرات المزدوجة:

1. من خلال التحميل المسبق السلبي المقابل للعارضة الفولاذية (شد الحافة العلوية). يجب دراسة تسلسل صب الخرسانة بعناية.

2. عن طريق رفع وخفض الدعامات الوسطى للدعامات المستمرة. حيث، مع الإجراء المناسب، يمكن أن تحدث ضغوط ضغط في البلاطة الخرسانية للدعم المزدوج.

3. عن طريق الإجهاد المسبق. أبسط الحالات هي عندما يتم إجهاد بلاطة خرسانية حرة، ولا يتم توصيلها إلا لاحقًا بدعامة فولاذية. ميزة هذا الإجراء هي قوة الإجهاد المسبق الصغيرة نسبيًا، نظرًا لأن الحزام المضغوط للدعامة الفولاذية غير مضغوط مسبقًا. تتلقى هذه العارضة لحظات انحناء فقط بسبب تدفق وانكماش البلاطة الخرسانية، لذلك تظل مستقيمة بسبب قوة الإجهاد المسبق. في الشكل. 12a يوضح توزيع الإجهاد لهذه الحالة من الإجهاد المسبق (t=0)، وفي الشكل. 12b الحالة النهائية في نهاية التدفق (t=tE) وفي الشكل. 12c ضغوط الانحناء بسبب التحميل اللحظي قصير المدى (t=a). في الشكل. 12d يوضح توزيع الضغط لـ t=0 في حالة الإجهاد المسبق للبلاطة الخرسانية المترابطة.

الشكل 12 — الضغط المسبق للبلاطة الخرسانية القائمة بذاتها مع أدوات التوصيل اللاحقة

الإنشاءات غير المحددة بشكل ثابت

تتلقى العوارض المستمرة والهياكل المماثلة لحظات انحناء سلبية، والتي غالبًا ما تسبب ضغوط شد عالية في البلاطة الخرسانية المسلحة. الشقوق غير مرغوب فيها، خاصة في الجسور، مع الأخذ في الاعتبار العمر التشغيلي للعوارض المقترنة وتأثير الشقوق على الشقوق. يتم حساب الأنظمة غير المحددة إحصائيًا للأحمال قصيرة المدى (الأحمال المتحركة_) وفقًا للطرق الإحصائية المعتادة لنظام غير متغير. الكميات والتشوهات الساكنة المقابلة هي نفسها الموجودة في النظام المرن المثالي. تحت تأثير التحميل المستمر، وخاصة الإجهاد المسبق العالي، يحدث تدفق كبير دائمًا. عند تحديد قوة الإجهاد المسبق، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار احتكاك عناصر الإجهاد المسبق المنحنية. أثناء البناء، ينبغي اختيار الجسور المتدلية بعناية. تعتبر الدعامات المزدوجة الجاهزة صلبة للغاية، لذلك يكاد يكون من المستحيل إجراء تصحيحات لاحقة لموضع الارتفاع. ولا يتم الوصول إلى المستوى النهائي إلا بعد عدة سنوات، مع الأخذ في الاعتبار التدفق. هذا التسوية غير مؤكدة إلى حد ما، لأن تأثيرات الانكماش والتدفق متغيرة، اعتمادًا على الظروف المناخية التي لا يمكن التنبؤ بها.

خاتمة

لا يقتصر تطبيق أدوات التوصيل على عوارض الصفائح المعدنية، بل يمكن أن يشمل أيضًا دعامات لتقوية عوارض لانجر، والجسور المعلقة، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى عوارض شبكية بمسار لأعلى أو لأسفل. الجسور الشبكية - تحدث ضغوط شد عالية في ألواح الطريق بالقرب من الطريق أدناه، حيث يجب أن تتبع هذه الألواح إلى حد أكبر أو أقل استطالة الحزام المشدود للعارضة الرئيسية. مطلوب الإجهاد الطولي الكافي لتجنب الشقوق. في الشكل. 13 عبارة عن حالة حدودية حيث لم تعد الشبكة الفولاذية تحتوي على حزام سفلي، ويتم الاستيلاء على دورها بالكامل بواسطة بلاطة خرسانية مسلحة مسبقة الإجهاد في كلا الاتجاهين. في الشكل. 13b يمكنك رؤية قنوات المقطع العرضي 60x180 mm في الدعامة نفسها.

الصورة 13 — جسر جاهل: أ) القسم؛ ب) تقاطع الحزام السفلي، يسارًا عند المحطة الرئيسية، يمينًا عند Vešaljka