युग्मित निर्माण

महत्वपूर्ण तकनीकी और सुरक्षा सूचना: यह एक अभिलेखीय शैक्षिक पाठ है, न कि संरचनात्मक डिजाइन, स्थैतिक गणना, लागू मानक, संयुक्त विवरण या निर्माण, वेल्डिंग, कंक्रीटिंग, शोरिंग, प्रीस्ट्रेसिंग या पुनर्वास के लिए निर्देश। सभी मूल सूत्र, चिह्न, आयाम, सामग्री, प्रक्रियाएं और दावे आज के नियमों के अनुसार सत्यापन के बिना स्थानांतरित किए जाते हैं। युग्मित स्टील-कंक्रीट संरचनाओं का डिजाइन और निष्पादन विशिष्ट वस्तु, भार, मिट्टी, सामग्री और लागू मानकों के आधार पर विशेष रूप से अधिकृत सिविल इंजीनियरों, संरचनात्मक डिजाइनरों, ठेकेदारों और पर्यवेक्षण से संबंधित है।

सावो कुसिक की वर्तमान सार्वजनिक पेशकश में कनेक्टेड निर्माण कोई विशेष सेवा नहीं है। वर्तमान फोकस लकड़ी की खिड़कियां, लकड़ी-एल्यूमीनियम खिड़कियां और कस्टम दरवाजे है। खिड़की या दरवाज़े के प्रोजेक्ट के लिए, आप कोटेशन के लिए अनुरोध.

परिचय

कुछ निर्माणों में, स्टील सपोर्ट पर प्रबलित कंक्रीट स्लैब का उपयोग किया जाता है, जैसे आई-अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ गर्डर्स पर पुलों के फुटपाथ स्लैब या आई-गर्डर्स पर इमारतों में छत। पहले, ऐसी प्रणालियों को इस धारणा के तहत आयाम दिया गया था कि ये दोनों तत्व एक-दूसरे के साथ आगे बढ़ सकते हैं और मुख्य स्पैन की दिशा में क्षण केवल स्टील समर्थन द्वारा प्राप्त किए जाते थे। कंक्रीट स्लैब ने लोड को स्टील गर्डर्स में स्थानांतरित कर दिया, लेकिन संबंधित स्थिर मान प्राप्त करने में भाग नहीं लिया (चित्र)।1).

चित्र 1 — युग्मित वाहक, सिस्टम

निर्माण की इस पद्धति के लिए, प्रबलित कंक्रीट के संकोचन को सक्षम करने और अवांछित दरारों, यानी पूरक तनावों से बचने के लिए, नियमित अंतराल पर कंक्रीट स्लैब में अनुप्रस्थ जोड़ लगाए जाते हैं। हालाँकि, अनुभव से पता चला है कि ऐसी प्रणाली में वास्तविक बल गणना की गई ताकतों से काफी भिन्न होते हैं। प्रबलित कंक्रीट स्लैब और स्टील समर्थन के बीच संपर्क पर, एक बड़ा घर्षण (आसंजन तनाव) होता है, जिससे दोनों तत्व हमेशा सहयोग करते हैं।

अप्रत्याशित युग्मन प्रभाव का नुकसान कंक्रीट स्लैब के जोड़ों पर एक पायदान प्रभाव की उपस्थिति है। एबटमेंट सतह पर कतरनी तनाव जोड़ के पास तेजी से बढ़ता है, साइड सीम के सिरों पर कतरनी तनाव के समान। चूँकि जोड़ पर शून्य रेखा की स्थिति व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है, स्टील सपोर्ट में सामान्य तनाव एकसमान युग्मन के लिए गणना की तुलना में काफी अधिक हो सकता है। इस पायदान से शुरू होकर, आसंजन मास्टरिंग हो सकती है जो आगे फैलती है। इसलिए, फुटपाथ स्लैब में जोड़ अपनी भूमिका को पूरा नहीं करते हैं और प्रभावी नहीं होते हैं।

युग्मित वाहक

युग्मित समर्थन के मामले में, यह माना जाता है कि स्टील समर्थन और कंक्रीट स्लैब के बीच संपर्क सतह पर कतरनी बलों को सुरक्षित रूप से प्रसारित किया जा सकता है (बीम में बल)। नियम यह है कि कंक्रीट स्लैब सीधे स्टील सपोर्ट के ऊपरी बेल्ट पर टिका होता है और इसमें कोई सापेक्ष हलचल नहीं होती है। इस तथाकथित कठोर युग्मन में, कनेक्शन के विशेष साधनों (स्पिंडल, रकाब, एंकर) का उपयोग किया जाता है, जो कंक्रीट में एम्बेडेड होते हैं।

हम अनुप्रस्थ जोड़ों के बिना कंक्रीट स्लैब के साथ युग्मित बीम के मामले का निरीक्षण करेंगे। यदि एक निश्चित भार (जैसे झुकने वाला क्षण) केवल थोड़े समय के लिए कार्य करता है, तो संबंधित तनाव और विकृतियाँ Δσ, सम्मान। Δε प्राथमिक शक्ति विज्ञान के अनुसार, प्रबलित कंक्रीट के समान। स्टील और कंक्रीट में तनाव, एक निश्चित बढ़ाव पर, उनके लोच के मापांक के संबंध में खड़े होते हैं: σst/σb = Est/Eb = n। यदि भार दीर्घकालिक है, तो सिकुड़न और प्रवाह के कारण कंक्रीट का विरूपण होता है। यदि ε0 = σ/E0 के साथ हम क्षण t = 0, पर अल्पकालिक भार के कारण विरूपण को चिह्नित करते हैं, तो घर्षण के कारण स्थायी भार के तहत विकृति तब तक बढ़ जाती है जब तक t मान εt = ε0 (t + φt) तक नहीं पहुंच जाता। समान परिस्थितियों में, उपज विकृतियों की गणना इस प्रकार की जाती है जैसे कि वे तनाव के समानुपाती हों। इसीलिए कहा जाता है कि हुक का नियम प्रवाह के कारण होने वाली विकृति पर लागू होता है। प्रवाह का गुणांक φt समय, कंक्रीट की श्रेणी, बाहरी तापमान, वायु आर्द्रता, तत्व लोड क्षण आदि पर निर्भर करता है।

बर्नौली और नेवियर के अनुसार झुकने के बजाय, अंतर संबंध दिखाई देते हैं, यानी प्रवाह के लिए अंतर समीकरण से तनाव वितरण निर्धारित किया जाना चाहिए। प्रवाह के परिणामस्वरूप, कंक्रीट में तनाव कम हो जाता है, जबकि स्टील में तनाव बढ़ जाता है। ये तनाव परिवर्तन, क्रॉस-सेक्शन आयामों के अलावा, लोचदार आयामों और लोड क्षण पर निर्भर करते हैं। प्रवाह के समान परिणाम कंक्रीट के सिकुड़न से भी होते हैं। संकोचन माप εs की मात्रा कंक्रीट, इसके उत्पादन की विधि, साथ ही जलवायु परिस्थितियों पर निर्भर करती है। कंक्रीट का सिकुड़न तत्व पर लगाए गए भार पर निर्भर नहीं करता है।

कपलिंग

युग्मन साधन को भार के कारण संपर्क में आने वाली कंक्रीट और स्टील सतहों में सभी कतरनी बलों को सुरक्षित रूप से स्थानांतरित करना चाहिए, और इस प्रकार फिसलन को रोकना चाहिए। इसके अलावा, उन्हें तिरछी मुख्य तनावकारी ताकतें प्राप्त होनी चाहिए, यदि उनके आकार के कारण, ठोस खंड स्वयं उन्हें प्राप्त नहीं कर सकता है। बलों का आकार प्राथमिक झुकने सिद्धांत के अनुसार निर्धारित किया जाता है। निम्नलिखित को युग्मन के साधन के रूप में माना जाता है:

- कपलिंग एंकर: ये गोल या सपाट लोहे की प्लेटें होती हैं, जिन्हें स्टील सपोर्ट के ऊपरी बेल्ट में वेल्ड किया जाता है, जो प्रबलित कंक्रीट बीम के मुड़े हुए सुदृढीकरण के समान कार्य करती हैं। इन्हें तिरछे या लंबवत रूप से हुक या रकाब के रूप में बनाया जाता है। ये एंकर केवल एक दिशा में कार्य करते हैं और यदि कतरनी बल संकेत बदलता है तो प्रभावी नहीं होते हैं।

- ब्रैकेट: वे स्टील सपोर्ट की ऊपरी सतह से जुड़े होते हैं, वे दोनों दिशाओं में कतरनी बल प्राप्त कर सकते हैं। कतरनी बल की दिशा में नरम और कठोर मस्तिष्क के बीच अंतर किया जाना चाहिए। नरम मस्तिष्क कोशिकाएं महत्वपूर्ण विकृतियों से पीड़ित होती हैं और उनकी सतह पर कतरनी बलों को असमान रूप से वितरित करती हैं। कठोर मस्तिष्क छोटी विकृतियों के साथ बलों का बेहतर वितरण देते हैं।

छवि 2 — हर्डेके के पास रूहर नदी पर पुल

- सर्पिल सुदृढीकरण: यह स्टील के समर्थन पर टिका होता है और संपर्क के बिंदुओं पर वेल्ड किया जाता है। सर्पिल महत्वपूर्ण युग्मन बलों के लिए उपयुक्त नहीं हैं। नालीदार गोल स्टील के लिए भी यही सच है। पुलों पर युग्मन के साधन के उदाहरण के रूप में, अंजीर में।2हेर्डेके के निकट रूहर नदी पर बने पुल के मस्तिष्क दिखाए गए हैं (दिमाग)।60एक्स40ऊर्ध्वाधर रकाब के साथ ϕ12, जो वेल्डिंग से आगे की कटौती से बचने के लिए, स्वयं मस्तिष्क से वेल्डेड होते हैं); अंजीर में.3एक पुल के अनुप्रस्थ गर्डर्स को जोड़ने के लिए, अनुप्रस्थ बल के आकार के आधार पर, गर्डर्स के लिए पार्श्व वेल्डेड रकाब का उपयोग किया जाता था, साथ ही विशेष गर्डर्स के साथ ऊपरी बेल्ट के लिए सीधे वेल्डेड रकाब का उपयोग किया जाता था। लंबे रकाब के मामले में, रकाब को विपरीत दिशा में भी वेल्ड किया जा सकता है, अंजीर।4एक। अंजीर में.4बी तिरछी रकाब के साथ एक समाधान दिखाता है।

चित्र3- एक पुल का क्रॉस बीम

चित्र4- रकाब वाला दिमाग

निर्माण में, रकाब या सिर्फ रकाब के साथ कठोर रकाब का भी उपयोग किया जाता है, लेकिन नरम रकाब वाले समाधान भी सामने आते हैं, जैसे कि कीलक वाले कोने। आर्थिक कारणों से, कपलिंग एंकर, जो स्टील सपोर्ट के लिए बट-वेल्डेड होते हैं, अधिक बार उपयोग किए जाते हैं (चित्र)।5ए), या एक मुड़े हुए सिरे के साथ समर्थन पर आराम करें (अंजीर)।5बी)। अंजीर में.5सी विस्थापित हुक के साथ संबंधित समाधान दिखाता है। अंजीर में.6भवन निर्माण में छत के समर्थन का सामान्य समाधान दिखाया गया है, अर्थात् ए) आई-बीम से बना युग्मित समर्थन, बी) टी-बीम से बना है, जो आई-बीम को काटकर बनाया गया है। समर्थन के सिरों पर, विशेष रूप से मजबूत अंत ब्रेसिज़ हमेशा प्रदान किए जाने चाहिए (चित्र)।7). झुके हुए एंकरों का उपयोग स्लैब में सिकुड़न और तापमान से तनाव लाने के लिए किया जाता है।

चित्र5— युग्मन एंकर

चित्र6- मेजेनाइन संरचना का समर्थन

युग्मन के साधनों का आयाम प्राथमिक सिद्धांतों के अनुसार किया जाता है। व्यक्तिगत साधनों को उनके अंतर के अनुरूप कतरनी बल प्राप्त होना चाहिए। मस्तिष्क के वेल्डेड कनेक्शन को आयाम देते समय, पलटने वाले क्षण को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

चित्र7- ए) मस्तिष्क को एंकरिंग से समाप्त करें; बी) एंकरिंग

लोचदार युग्मन

पिछली प्रस्तुतियों में कठोर युग्मन का उल्लेख किया गया है, जहां स्टील समर्थन और प्लेट के बीच सापेक्ष विस्थापन शून्य के बराबर है, और युग्मन साधन लगातार कार्य करते हैं। युग्मन के विरूपण का अर्थ है, कंक्रीट और स्टील समर्थन के स्थानीय विरूपण की उपेक्षा की गई।

चित्र8-लोचदार युग्मन के साथ ब्रैकेट

कठोर युग्मन की धारणा के तहत, युग्मन के व्यक्तिगत माध्यमों से प्रेषित बल अनुप्रस्थ बल और मस्तिष्क के अंतर के समानुपाती होते हैं। यदि कुछ क्षेत्रों में स्टील सपोर्ट और कंक्रीट स्लैब के बीच महत्वपूर्ण सापेक्ष हलचलें होती हैं, तो यह बलों के ध्यान देने योग्य पुनर्समूहन का कारण बनता है। कंक्रीट आंशिक रूप से युग्मित बीम की दबाव प्लेट के रूप में कार्य करना बंद कर सकता है, जिससे कतरनी बलों के अधिकतम मूल्य काफी कम हो जाते हैं। अंजीर में.8लोचदार युग्मन के साथ एक निर्माण का एक उदाहरण दिया गया है, जो राइन, कोलन-रोडेनकिर्चेन पर पुल के समान है। अंजीर में.9एक संकेंद्रित बल और पूरी तरह से समान रूप से वितरित भार के लिए, निरंतर समर्थन पर लोचदार युग्मन का प्रभाव दिखाया गया है। विस्थापन ψ, जो अपरूपण प्राप्त करने के लिए युग्मन की कठोरता का एक माप है, अंजीर में परिभाषित किया गया है।8. इसलिए लोचदार युग्मन का प्रभाव बहुत बड़ा होता है, यदि युग्मन की विशेषताओं को कतरनी प्राप्त करने के लिए उद्देश्यपूर्ण ढंग से चुना जाता है।

चित्र9- इलास्टिक कपलिंग वाले पुल का उदाहरण

युग्मित निर्माणों की गणना

सिद्धांत रूप में, यह किफायती है कि कंक्रीट स्लैब की मोटाई यथासंभव छोटी होनी चाहिए, जबकि नियमों द्वारा निर्धारित न्यूनतम मोटाई का पालन किया जाना चाहिए।

स्थिर रूप से निर्धारित संरचनाएँ

स्थैतिक रूप से निर्धारित निर्माणों (जैसे साधारण बीम) के मामले में, एक निश्चित भार के लिए सामान्य अनुभाग में स्थैतिक प्रभाव स्थिर होते हैं, या समय से स्वतंत्र होते हैं। प्रवाह और सिकुड़न के प्रभाव के कारण केवल अनुभाग के कुछ हिस्सों में झुकने वाले क्षण और सामान्य बल परिवर्तनशील होते हैं।

सिकुड़न के प्रभाव को स्टील गर्डर और कंक्रीट स्लैब के बीच संबंधित तापमान अंतर के रूप में दर्शाया जा सकता है। कंक्रीट सिकुड़न के परिणामस्वरूप, युग्मित खंड में आंतरिक तनाव दिखाई देते हैं, अर्थात् कंक्रीट में सिकुड़न से तन्य तनाव, जिसका संकोचन स्टील समर्थन (साथ ही सुदृढीकरण) के प्रभाव से रोका जाता है, जबकि संबंधित संपीड़न तनाव स्टील खंड में होता है (चित्र)।10). एकल घातीय फलन के अनुसार सिकुड़न समय के साथ अंतिम मान तक बढ़ती है। चूँकि सिकुड़न विकृति के साथ सिकुड़न तनाव भी बढ़ता है, इसका परिणाम तथाकथित संकुचन प्रवाह होता है।

चित्र10- ए) युग्मन के बिना मुक्त प्लेट का सिकुड़न; बी) युग्मित समर्थनों में सिकुड़न के कारण तनाव

स्थिर प्रणाली के आधार पर जो कंक्रीट स्लैब का स्वयं-भार ग्रहण करती है, यह भिन्न होती है: केवल गतिशील भार के लिए युग्मन (केवल स्टील का समर्थन अपना वजन लेता है, और युग्मित प्रणाली केवल उन भारों को प्राप्त करती है जो तैयार संरचना पर कार्य करते हैं), स्वयं के वजन और गतिशील भार के लिए युग्मन (संपूर्ण स्व-भार और गतिमान भार युग्मित प्रणाली पर कार्य करते हैं)।

पहला मामला तब होता है जब स्टील गर्डर्स बिना किसी सहारे के फॉर्मवर्क गर्डर्स के रूप में काम करते हैं, और कंक्रीटिंग के दौरान, वे क्षेत्र में झुक सकते हैं (चित्र)।11ए)। इस मामले में, स्टील का समर्थन स्वयं कंक्रीट और फॉर्मवर्क का वजन लेता है। बॉन्डिंग तभी होती है जब कंक्रीट काफी सख्त हो (चित्र)।11बी), और कंक्रीट के नुकसान या अत्यधिक प्रवाह से बचने के लिए, कंक्रीटिंग के तुरंत बाद सपोर्ट को लोड नहीं किया जाना चाहिए।

दूसरे मामले में, जब कंक्रीट स्लैब का स्व-भार भी युग्मित प्रणाली द्वारा प्राप्त होता है (चित्र। 11c), तो यह माना जाता है कि पर्याप्त स्थानों पर कंक्रीटिंग के दौरान स्टील समर्थन का समर्थन किया जाता है, ताकि इसे महत्वपूर्ण झुकने वाले क्षण प्राप्त न हों। मचान हटाने के बाद वोल्टेज वितरण चित्र में दिखाया गया है। 11d.

चित्र 11 - मचान हटाने से पहले और बाद में वोल्टेज वितरण के साथ गतिशील और मृत भार के लिए युग्मन

प्रीलोड

सरल बीम के मामले में, कंक्रीट में छोटे तन्य तनाव केवल सिकुड़न और तापमान अंतर के कारण होते हैं। ओवरहैंग बीम, निरंतर गर्डर और अन्य संरचनाओं में पर्याप्त तन्य तनाव उत्पन्न होते हैं, और ये कंक्रीट में दरारें पैदा कर सकते हैं। यदि नकारात्मक क्षणों के क्षेत्र में दरारें दिखाई देती हैं, तो युग्मन प्रभाव खो जाता है। इसलिए, कंक्रीट के सिकुड़न के कारण होने वाली दरारों से सुरक्षित रूप से बचने के लिए कंक्रीट स्लैब में पहले से ही छोटे संपीड़न तनाव उत्पन्न करना उपयोगी होता है। युग्मित बीम के कंक्रीट स्लैब में तन्य तनाव को कम किया जा सकता है:

1. स्टील गर्डर की संगत नकारात्मक प्रीलोडिंग (ऊपरी किनारे का दिखावा) द्वारा। कंक्रीटिंग के क्रम का सावधानीपूर्वक अध्ययन किया जाना चाहिए।

2. निरंतर समर्थनों के मध्य समर्थनों को ऊपर और नीचे करके। जिससे, उचित प्रक्रिया के साथ, युग्मित समर्थन के कंक्रीट स्लैब में संपीड़न तनाव पैदा किया जा सकता है।

3. दबाव डालने से. सबसे सरल मामला तब होता है जब एक मुक्त कंक्रीट स्लैब को पहले से दबाया जाता है, और उसके बाद ही उसे स्टील सपोर्ट से जोड़ा जाता है। इस प्रक्रिया का लाभ अपेक्षाकृत छोटा प्रीस्ट्रेसिंग बल है, क्योंकि स्टील सपोर्ट की संपीड़ित बेल्ट प्रीस्ट्रेस्ड नहीं होती है। यह गर्डर कंक्रीट स्लैब के प्रवाह और सिकुड़न के कारण ही झुकने वाले क्षण प्राप्त करता है, इसलिए यह प्रीस्ट्रेसिंग बल के कारण सीधा रहता है। अंजीर में. 12a प्रेस्ट्रेसिंग के इस मामले के लिए तनाव वितरण दिखाता है (t=0), और अंजीर में। 12b प्रवाह के अंत में अंतिम स्थिति (t=tE) और अंजीर में। 12c अल्पकालिक क्षण लोडिंग (t=a) के कारण झुकने वाला तनाव। अंजीर में. 12d बंधे हुए कंक्रीट स्लैब के प्रीस्ट्रेसिंग के मामले में t=0 के लिए तनाव वितरण को दर्शाता है।

चित्र 12 - बाद में युग्मन के साथ एक मुक्त-खड़े कंक्रीट स्लैब की प्रीस्ट्रेसिंग

स्थिर रूप से अनिश्चित निर्माण

निरंतर गर्डर और समान संरचनाएं नकारात्मक झुकने वाले क्षण प्राप्त करती हैं, जो अक्सर प्रबलित कंक्रीट स्लैब में उच्च तन्यता तनाव का कारण बनती हैं। दरारें अवांछनीय हैं, विशेषकर पुलों में, युग्मित गर्डरों की सेवा अवधि और दरारों पर निशानों के प्रभाव को देखते हुए। स्थैतिक रूप से अनिश्चित प्रणालियों की गणना अपरिवर्तित प्रणाली के लिए स्थैतिक के सामान्य तरीकों के अनुसार अल्पकालिक भार (चलती भार) के लिए की जाती है। संगत स्थैतिक मात्राएँ और विकृतियाँ आदर्श रूप से लोचदार प्रणाली के समान होती हैं। निरंतर लोडिंग के प्रभाव में, विशेष रूप से उच्च प्रेस्ट्रेसिंग के तहत, हमेशा बड़ा प्रवाह होता है। प्रीस्ट्रेसिंग बल का निर्धारण करते समय, मुड़े हुए प्रीस्ट्रेसिंग तत्वों के घर्षण को ध्यान में रखा जाना चाहिए। निर्माण के दौरान, युग्मित पुलों के ओवरहैंग का चयन सावधानीपूर्वक किया जाना चाहिए। तैयार युग्मित समर्थन बहुत कठोर हैं, इसलिए ऊंचाई की स्थिति में बाद में सुधार करना लगभग असंभव है। प्रवाह को ध्यान में रखते हुए अंतिम स्तर कई वर्षों के बाद ही प्राप्त किया जाता है। वह समतलीकरण कुछ हद तक अनिश्चित है, क्योंकि सिकुड़न और प्रवाह के प्रभाव परिवर्तनशील होते हैं, जो जलवायु परिस्थितियों पर निर्भर करते हैं, जिनकी भविष्यवाणी नहीं की जा सकती।

निष्कर्ष

कपलिंग का अनुप्रयोग केवल शीट मेटल बीम तक ही सीमित नहीं है, बल्कि इसमें लैंगर बीम, सस्पेंशन ब्रिज आदि को मजबूत करने के लिए समर्थन के साथ-साथ ऊपर या नीचे कैरिजवे के साथ जाली गर्डर्स भी शामिल हो सकते हैं। जालीदार पुल - नीचे सड़क के पास सड़क स्लैब में उच्च तन्यता तनाव होता है, क्योंकि इन स्लैबों को मुख्य गर्डर के तनावग्रस्त बेल्ट की लम्बाई का अधिक या कम हद तक पालन करना पड़ता है। दरारों से बचने के लिए पर्याप्त अनुदैर्ध्य प्रीस्ट्रेसिंग की आवश्यकता होती है। अंजीर में.13एक सीमा रेखा का मामला है जिसमें स्टील ग्रिड में अब निचला बेल्ट नहीं है, और इसकी भूमिका पूरी तरह से दोनों दिशाओं में प्रबलित कंक्रीट स्लैब द्वारा ली गई है। अंजीर में.13बी अनुभाग की नहरें दिखाई दे रही हैं60एक्स180समर्थन में ही मिमी.

चित्र13- गहले पुल: ए) खंड; बी) निचली बेल्ट का जंक्शन, मुख्य स्टेशन पर बाएँ, वेसलज्का पर दाएँ