Важнае тэхнічнае заўвага і заўвага па бяспецы: Гэта архіўны навучальны тэкст, а не канструктыўны праект, статычны разлік, дзеючы стандарт, дэталь злучэння або інструкцыя па будаўніцтве, зварцы, бетанаванні, апорах, папярэднім напружанні або аднаўленні. Усе арыгінальныя формулы, маркіроўкі, памеры, матэрыялы, працэдуры і прэтэнзіі перадаюцца без праверкі ў адпаведнасці з сучаснымі правіламі. Праектаванне і выкананне злучаных сталёва-бетонных канструкцый належыць выключна ўпаўнаважаным інжынерам-будаўнікам, праекціроўшчыкам, падрадчыкам і нагляду ў залежнасці ад канкрэтнага аб’екта, нагрузкі, глебы, матэрыялу і дзеючых стандартаў.
Злучаныя канструкцыі не з’яўляюцца спецыяльнай паслугай у цяперашняй публічнай прапанове Саво Кусіча. Цяпер у цэнтры ўвагі драўляныя вокны, дрэва-алюмініевыя вокны і дзверы на заказ. Для праекта вокнаў або дзвярэй вы можаце адправіць запыт цытаты.
Уводзіны
У некаторых канструкцыях прымяняюцца жалезабетонныя пліты на сталёвых апорах, напрыклад пліты тратуараў мастоў на падоўжных і папярочных бэльках або перакрыцці ў будынках на двутавровых бэльках. Раней памеры такіх сістэм вызначаліся зыходзячы з таго, што гэтыя два элементы могуць рухацца адзін з адным і што моманты ў напрамку галоўнага пралёта атрымліваюцца толькі на сталёвыя апоры. Бетонная пліта перадавала нагрузку на сталёвыя бэлькі, але не ўдзельнічала ў атрыманні адпаведных статычных значэнняў (мал. 1).
Выява 1 — Спалучаная перавозка, сістэма
Для гэтага спосабу будаўніцтва ў бетоннай пліце праз рэгулярныя інтэрвалы прадугледжаны папярочныя швы, каб забяспечыць усаджванне жалезабетону і пазбегнуць непажаданых расколін, г.зн. дадатковых напружанняў. Аднак вопыт паказаў, што рэальныя сілы ў такой сістэме значна адрозніваюцца ад разліковых. Пры кантакце паміж жалезабетоннай плітой і сталёвай апорай узнікае вялікае трэнне (напружанне счаплення), так што абодва элементы заўсёды ўзаемадзейнічаюць.
Недахопам непрадбачанага эфекту счаплення з’яўляецца з’яўленне эфекту выемкі на стыках бетоннай пліты. Напружання зруху ўздоўж паверхні прымыкання рэзка ўзрастаюць каля злучэння, падобна напружанням зруху на канцах бакавых швоў. Паколькі становішча нулявой лініі ў месцы злучэння практычна не змяняецца, то нармальныя напружання ў сталёвай апоры могуць быць значна вышэй, чым разлічаныя на раўнамернае злучэнне. Пачынаючы з гэтай выемкі, можа адбыцца засваенне знітовак, якія распаўсюджваюцца далей. Такім чынам, швы ў тратуарнай пліце не выконваюць сваю ролю і не з’яўляюцца эфектыўнымі.
Спалучаныя дужкі
У выпадку злучаных апор мяркуецца, што сілы зруху на паверхні кантакту паміж сталёвай апорай і бетоннай плітой могуць бяспечна перадавацца (сілы ў бэльках). Правіла заключаецца ў тым, што бетонная пліта абапіраецца непасрэдна на верхні пояс сталёвай апоры і што няма адносных рухаў. Пры гэтым так званым цвёрдым злучэнні выкарыстоўваюцца спецыяльныя сродкі злучэння (стрыжні, стрэмя, анкеры), якія ўбудоўваюцца ў бетон.
Мы разгледзім выпадак спалучэння бэлькі з бетоннай плітой без папярочных злучэнняў. Калі пэўная нагрузка (напрыклад, згінальны момант) дзейнічае толькі на працягу кароткага часу, адпаведныя напружання і дэфармацыі Δσ, адпаведна. Δε паводле элементарнай трываласці, падобны да жалезабетону. Напружанне ў сталі і бетоне пры пэўным падаўжэнні залежыць ад іх модуля пругкасці: σst/σb = Est/Eb = n. Пры працяглай нагрузцы ўзнікаюць дэфармацыі бетону з-за ўсаджвання і цячэння. Калі ε0 = σ/E0 пазначыць дэфармацыю з-за кароткачасовай нагрузкі ў момант t = 0,, то дэфармацыя ўзрастае пад пастаяннай нагрузкай з-за трэння да моманту t да значэння εt = ε0 (t + φt). Пры тых жа ўмовах дэфармацыі цякучасці разлічваюцца так, як калі б яны былі прапарцыйныя напружанням. Вось чаму кажуць, што закон Гука прымяняецца да дэфармацый, выкліканых цячэннем. Каэфіцыент расходу φt залежыць ад часу, класа бетону, вонкавай тэмпературы, вільготнасці паветра, нагрузачнага моманту элемента і г.д.
Замест выгібу ў адпаведнасці з Бернулі\ і Навье\ з’яўляюцца дыферэнцыяльныя суадносіны, г.зн. размеркаванне напружання павінна быць вызначана з дыферэнцыяльнага ўраўнення для цячэння. У выніку цячэння напружання ў бетоне памяншаюцца, а ў сталі ўзрастаюць. Гэтыя змены напружання залежаць, акрамя памераў папярочнага перасеку, ад пругкіх памераў і моманту нагрузкі. Аналагічныя наступствы, як ад цячэння, адбываюцца ад ўсаджвання бетону. Велічыня ўсаджвання εs залежыць ад бетону, спосабу яго вытворчасці, а таксама ад кліматычных умоў. Ўсаджванне бетону не залежыць ад нагрузкі на элемент.
Муфты
Сродак злучэння павінен бяспечна перадаваць усе сілы зруху ў бетонных і сталёвых паверхнях, якія знаходзяцца ў кантакце, з-за ўзнікаючых нагрузак, і такім чынам прадухіляць слізгаценне. Акрамя таго, яны павінны ўспрымаць нахільныя асноўныя сілы нацяжэння, калі з-за іх памеру бетонны ўчастак не можа іх прыняць. Велічыня сіл вызначаецца ў адпаведнасці з элементарнай тэорыяй выгібу. Разглядаюцца наступныя злучальнікі:
- Злучальныя анкеры: гэта круглыя або плоскія жалезныя пласціны, прывараныя да верхняга пояса сталёвай апоры, якія дзейнічаюць падобна на сагнутую арматуру жалезабетонных бэлек. Іх робяць у выглядзе гаплікаў або стрэмя, па дыяганалі або вертыкалі. Гэтыя анкеры дзейнічаюць толькі ў адным кірунку і не дзейнічаюць, калі сіла зруху мяняе знак.
- Кранштэйны: яны прымацоўваюцца да верхняй паверхні сталёвай апоры, могуць прымаць сілы зруху ў абодвух напрамках. Варта адрозніваць мяккія і цвёрдыя мазгі па напрамку сілы зруху. Мяккія клеткі мозгу церпяць значныя дэфармацыі і нераўнамерна размяркоўваюць сілы зруху па сваёй паверхні. Жорсткія мазгі даюць лепшае размеркаванне сіл пры меншых дэфармацыях.
Выява 2 — Мост праз раку Рур каля Хердэке
- Спіральнае ўзмацненне: яно абапіраецца на сталёвую апору і зварваецца ў кропках кантакту. Спіралі не падыходзяць для значных сіл счаплення. Тое ж самае справядліва і для гафрыраванай круглай сталі. У якасці прыкладу сродкаў для счаплення на мастах, на мал. 2 паказаны бэлькі моста праз Рур каля Хердэкі (бэлкі 60x40 з вертыкальнымі стрэмямі ϕ12, якія прывараны да саміх бэлек, каб пазбегнуць далейшых шчарбін ад зваркі); на мал. 3 для злучэння папярочных бэлек аднаго моста ў залежнасці ад велічыні папярочнай сілы прымяняліся бакавыя зварныя стрэмя для бэлек, а таксама непасрэдна зварныя стрэмя для верхняга пояса са спецыяльнымі бэлькамі. У выпадку доўгіх страмёнаў страмёны таксама могуць быць прывараны з процілеглых бакоў, мал. 4a. На мал. 4b - паказанае рашэнне з нахіленымі страмёнамі.
Малюнак 3 — Папярочная апора аднаго моста
Выява 4 — Мазгі са стрэмкамі
У будаўніцтве таксама выкарыстоўваюцца цвёрдыя страмёны са страмёнамі або проста стрэмёны, але сустракаюцца і рашэнні з мяккімі стрэмякамі, як напр. заклепаныя куткі. Па эканамічных меркаваннях часцей выкарыстоўваюцца сцяжныя анкеры, якія прывараны ўсутыч да сталёвай апоры (мал. 5a) або абапіраюцца на апору адным загнутым канцом (мал. 5b). На мал. 5c паказвае адпаведнае рашэнне са зрушанымі кручкамі. На мал. 6 паказвае звычайнае рашэнне для апор столі ў будаўніцтве, а менавіта а) злучаную апору з двутаўравых бэлек, б) вырабленую з Т-бэлек, якая ствараецца шляхам выразання двутаўравых бэлек. На канцах апор заўсёды павінны быць устаноўлены асабліва моцныя канцавыя раскосы (мал. 7). Нахільныя анкеры выкарыстоўваюцца для ўвядзення ў пліту напружання ад усаджвання і тэмпературы.
Выява 5 — Муфтавыя анкеры
Выява 6 — Падтрымка мезаніннай канструкцыі
Памеры сродкаў злучэння выконваюцца ў адпаведнасці з элементарнымі прынцыпамі. Асобныя сродкі павінны атрымліваць сілу зруху, якая адпавядае іх адлегласці. Пры вызначэнні памераў зварнога злучэння ствала галаўнога мозгу неабходна ўлічваць момант перакульвання.
Выява 7 — а) Канцавы мозг з замацаваннем; б) замацаванне
Эластычная муфта
Папярэднія прэзентацыі былі звязаны з жорсткім злучэннем, дзе адноснае зрушэнне паміж сталёвай апорай і пласцінай роўна нулю, а злучальныя сродкі дзейнічаюць бесперапынна. Дэфармацыяй сродкаў счаплення, мясцовай дэфармацыяй бетону і сталёвай апоры грэбуем.
Малюнак 8 — Кранштэйн з пругкай муфтай
Пры здагадцы аб жорсткай сувязі, сілы, якія перадаюцца асобнымі сродкамі сувязі, прапарцыйныя папярочнай сіле і адлегласці мозгу. Калі ў пэўных месцах адбываюцца значныя адносныя перамяшчэнні паміж сталёвай апорай і бетоннай плітой, гэта выклікае прыкметную перагрупоўку сіл. Бетон можа часткова перастаць выконваць ролю прыціскной пліты злучанай бэлькі, у выніку чаго максімальныя значэння сіл зруху значна зніжаюцца. На мал. 8 - прыклад канструкцыі з пругкай муфтай, падобнай да моста праз Рэйн, Кёльн-Радэнкірхен. На мал. 9 паказвае эфект пругкай сувязі на бесперапыннай апоры для сканцэнтраванай сілы і цалкам раўнамерна размеркаванай нагрузкі. Перамяшчэнне ψ, якое з’яўляецца мерай калянасці муфты для атрымання зруху, вызначана на мал. 8. Такім чынам, уплыў пругкай сувязі вельмі вялікі, калі ўласцівасці сувязі мэтанакіравана выбіраюцца для атрымання зруху.
Малюнак 9 — Прыклад моста з пругкай муфтай
Разлік звязаных структур
У прынцыпе, эканамічна, каб таўшчыня бетоннай пліты была як мага меншай, у той час як мінімальныя таўшчыні, вызначаныя нарматывамі, павінны выконвацца.
Статычна дэтэрмінаваныя канструкцыі
Для статычна вызначаных канструкцый (напрыклад, простых бэлек) статычныя ўздзеянні ў агульным перасеку для пэўнай нагрузкі пастаянныя, адпаведна. незалежна ад часу. Толькі згінальныя моманты і нармальныя сілы ў некаторых частках сячэння зменлівыя з-за эфекту цячэння і ўсаджвання.
Эфект ўсаджвання можа быць прадстаўлены як адпаведная розніца тэмператур паміж сталёвай апорай і бетоннай плітой. У выніку ўсаджвання бетону ў злучаным сячэнні ўзнікаюць унутраныя напружанні, а менавіта расцягваючыя напружанні ад усадкі ў бетоне, усадку якога прадухіляе ўздзеянне сталёвай апоры (а таксама самой арматуры), у той час як у сталёвым сячэнні ўзнікаюць адпаведныя напружання сціску (мал. 10). Ўсаджванне павялічваецца з часам да канчатковага значэння ў адпаведнасці з адной экспанентнай функцыяй. Паколькі напружанне ўсаджвання таксама павялічваецца з дэфармацыямі ўсаджвання, гэта прыводзіць да так званага ўсаджвальнага патоку.
Малюнак 10 — а) Скарачэнне свабоднай пласціны без счаплення; б) напружання з-за ўсаджвання ў злучаных апорах
У залежнасці ад статычнай сістэмы, якая прымае на сябе ўласную вагу бетоннай пліты, існуе розніца: сувязь толькі для рухомай нагрузкі (уласная вага прымаецца толькі на сталёвую апору, а злучаная сістэма атрымлівае толькі нагрузкі, якія дзейнічаюць на гатовую канструкцыю), сувязь для ўласнай вагі і рухомай нагрузкі (уся ўласная вага і рухомая нагрузка дзейнічаюць на злучаную сістэма).
Першы выпадак адбываецца, калі сталёвыя бэлькі служаць апорамі для апалубкі, не падтрымліваючы іх, і падчас бетанавання яны могуць сагнуцца ў полі (мал. 11a). У гэтым выпадку сталёвая апора сама бярэ на сябе вагу бетону і апалубкі. Склейванне адбываецца толькі тады, калі бетон дастаткова цвёрды (мал. 11b), таму нельга нагружаць апору адразу пасля бетанавання, каб пазбегнуць пашкоджання або празмернага цячэння бетону.
У другім выпадку, калі ўласная вага бетоннай пліты таксама ўспрымаецца злучанай сістэмай (мал. 11c), мяркуецца, што сталёвая апора падтрымліваецца падчас бетанавання ў дастатковай колькасці, так што яна не атрымлівае значных момантаў выгібу. Размеркаванне напружання пасля зняцця рыштаванняў паказана на мал. 11d.
Малюнак 11 — Муфта для рухомай і нерухомай нагрузкі з размеркаваннем напружання да і пасля зняцця рыштаванняў
Папярэдняя загрузка
У выпадку простых бэлек меншыя расцягваючыя напружанні ўзнікаюць у бетоне толькі з-за ўсаджвання і розніцы тэмператур. Значныя напружання расцяжэння ўзнікаюць у навісных бэльках, суцэльных бэльках і іншых канструкцыях, і гэта можа выклікаць расколіны ў бетоне. Калі ў зоне адмоўных момантаў з’яўляюцца расколіны, губляецца эфект счаплення. Такім чынам, карысна загадзя стварыць у бетоннай пліце невялікія напружання сціску, каб бяспечна пазбегнуць адукацыі расколін з-за ўсаджвання бетону. Напружанне расцяжэння ў бетоннай пліце злучаных бэлек можа быць зменшана:
1. Шляхам адпаведнай адмоўнай папярэдняй нагрузкі на сталёвую бэльку (папярэдняе нацяжэнне верхняга краю). Пры гэтым варта ўважліва вывучыць паслядоўнасць бетанавання.
2. Уздымам і апусканнем сярэдніх апор суцэльных апор. у выніку чаго пры адпаведнай працэдуры ў бетоннай пліце злучанай апоры могуць узнікнуць напружання сціску.
3. Шляхам папярэдняга напружання. Самы просты выпадак, калі свабодную бетонную пліту папярэдне напружваюць і толькі пасля злучаюць са сталёвай апорай. Перавагай гэтай працэдуры з’яўляецца адносна невялікая сіла папярэдняга напружання, так як сціснуты пояс сталёвай апоры не напружаны. Гэтая бэлька атрымлівае выгінальныя моманты толькі за кошт цячэння і ўсаджвання бетоннай пліты, таму яна застаецца прамой за кошт сілы папярэдняга напружання. На мал. 12a паказвае размеркаванне напружання для гэтага выпадку папярэдняга напружання (t=0), а на мал. 12b канчатковы стан у канцы патоку (t=tE) і на мал. 12c напружанне выгібу з-за кароткачасовай нагрузкі момантам (t=a). На мал. 12d паказвае размеркаванне напружання для t=0 у выпадку папярэдняга напружання злепленай бетоннай пліты.
Малюнак 12 — Папярэдняе напружанне асобна стаячай бетоннай пліты з наступным злучэннем
Статычна нявызначаныя канструкцыі
Неперарыўныя бэлькі і падобныя канструкцыі атрымліваюць адмоўны момант выгібу, што часта выклікае высокія напружання расцяжэння ў жалезабетоннай пліце. Расколіны непажаданыя, асабліва ў мастах, улічваючы тэрмін службы злучаных бэлек і ўплыў насяканняў на расколіны. Статычна нявызначаныя сістэмы разлічваюцца на кароткачасовыя нагрузкі (рухомыя нагрузкі) у адпаведнасці са звычайнымі метадамі статыкі для нязменнай сістэмы. Адпаведныя статычныя велічыні і дэфармацыі такія ж, як і ў ідэальна пругкай сістэме. Пад дзеяннем пастаяннай нагрузкі, асабліва высокага папярэдняга напружання, заўсёды ўзнікае вялікі паток. Пры вызначэнні сілы папярэдняга напружання варта ўлічваць трэнне сагнутых элементаў папярэдняга напружання. Пры будаўніцтве трэба старанна падбіраць навісь счэпленых мастоў. Гатовыя счэпленыя апоры адрозніваюцца вялікай жорсткасцю, таму наступную карэкцыю становішча па вышыні ўнесці практычна немагчыма. Канчатковы ўзровень дасягаецца толькі праз некалькі гадоў, улічваючы паток. Такое выраўноўванне ў некаторай ступені нявызначанае, паколькі наступствы ўсаджвання і плыні зменлівыя ў залежнасці ад кліматычных умоў, якія немагчыма прадбачыць.
Заключэнне
Прымяненне злучэння не абмяжоўваецца бэлькамі з ліставога металу, але можа таксама ўключаць апоры для ўзмацнення калянасці бэлек Лангера, падвесных мастоў і г.д., а таксама кратаваныя бэлькі з праезнай часткай уверх ці ўніз. Рашэцістыя масты - высокія напружання расцяжэння ўзнікаюць у дарожных плітах каля праезнай часткі ўнізе, так як гэтыя пліты павінны ў большай ці меншай ступені прытрымлівацца падаўжэння нацягнутага пояса асноўнай бэлькі. Каб пазбегнуць расколін, патрабуецца адпаведнае падоўжнае папярэдняе напружанне. На мал. 13 - памежны выпадак, калі сталёвая рашотка больш не мае ніжняга пояса, а яго ролю цалкам бярэ на сябе жалезабетонная пліта, папярэдне напружаная ў абодвух напрамках. На мал. 13b вы можаце ўбачыць папярочныя каналы 60x180 мм у самой апоры.
Выява 13 — Мост Гале: а) разрэз; б) скрыжаванне ніжняга пояса, злева на галоўнай станцыі, справа на Vešaljka