Mikilvæg tækni- og öryggistilkynning: Þetta er fræðslutexti til skjala, ekki burðarvirki, kyrrstöðuútreikningar, viðeigandi staðall, samskeyti eða leiðbeiningar um smíði, suðu, uppsteypu, stuðning, forspennu eða endurhæfingu. Allar upprunalegar formúlur, merkingar, mál, efni, verklag og fullyrðingar eru fluttar án sannprófunar samkvæmt reglum í dag. Hönnun og framkvæmd samtengdra stál-steypumannvirkja tilheyrir eingöngu viðurkenndum byggingarverkfræðingum, burðarvirkishönnuðum, verktökum og eftirlit byggt á tilteknum hlut, álagi, jarðvegi, efni og gildandi stöðlum.
Tengdar byggingar eru ekki sérstök þjónusta í núverandi opinberu tilboði Savo Kusić. Núverandi áhersla er viðargluggar, viðar-álgluggar og sérsniðnar hurðir. Fyrir glugga- eða hurðaverkefni geturðu sent beiðni um tilboð.
Inngangur
Í sumum framkvæmdum eru notaðar járnbentri steinsteypuplötur á stálstoðum, svo sem gangstéttarplötur brúa á I-lengdar- og þverbitum eða loft í byggingum á I-grindum. Áður voru slík kerfi máluð með þeirri forsendu að þessir tveir þættir gætu hreyfst hver við annan og að augnablik í átt að meginspönninni tækju aðeins við stálstoðum. Steypuplatan flutti álagið yfir á stálbitana en tók ekki þátt í að fá samsvarandi stöðugildi (mynd.1).
Mynd 1 — Tengdur burðarbúnaður, kerfi
Við þessa byggingaraðferð er gert ráð fyrir þverskiptingum í steypuplötu með reglulegu millibili, til að gera járnbentri rýrnun kleift og forðast óæskilegar sprungur, þ.e.a.s. aukaálag. Hins vegar hefur reynslan sýnt að raunverulegir kraftar í slíku kerfi eru verulega frábrugðnir þeim sem reiknaðir eru út. Við snertingu milli járnbentri steypuplötu og stálstuðnings verður mikill núningur (viðloðunarálag) þannig að báðir þættirnir vinna alltaf saman.
Ókosturinn við óvænt tengiáhrif er útlitið af hakáhrifum á samskeyti steypuplötunnar. Skurálag meðfram stoðfleti eykst verulega nálægt samskeyti, svipað og skurðspenna á endum hliðarsauma. Þar sem staðsetning núlllínunnar við samskeytin breytist nánast ekki, getur eðlilegt álag í stálstuðningnum verið verulega hærra en reiknað er fyrir samræmda tengingu. Byrjað er á þessu hak, viðloðun getur átt sér stað sem dreifist enn frekar. Þess vegna uppfylla samskeytin í gangstéttinni ekki hlutverki sínu og skila ekki árangri.
Tengdar sviga
Þegar um er að ræða tengdar stoðir er gert ráð fyrir að skurðkraftar á snertiflöturinn milli stálstuðnings og steypuplötu geti borist á öruggan hátt (kraftar í bitunum). Reglan er sú að steypuplatan hvíli beint á efra belti stálstuðnings og að engar hlutfallslegar hreyfingar séu. Við þessa svokölluðu Með stífa tengingu eru sérstakar tengingar notaðar (snældur, stíflur, akkeri) sem eru felldar inn í steinsteypu.
Við munum íhuga tilvikið um tengdan bjálka með steyptri plötu án þverskipa. Ef ákveðið álag (t.d. beygjumoment) virkar aðeins í stuttan tíma, samsvarar álagi og aflögun Δσ, resp. Δε samkvæmt grunnstyrkvísindum, svipað og járnbentri steinsteypu. Álag í stáli og steinsteypu, við ákveðna lengingu, stendur í tengslum við mýktarstuðul þeirra: σst/σb = Est/Eb = n. Ef álagið er langvarandi verða aflögun steypunnar vegna rýrnunar og flæðis. Ef með ε0= σ/E0 merkið aflögun vegna skammtímaálags í augnablikinu t =0, aflögunin eykst við varanlegt álag vegna núnings þar til augnablikinu t í gildið εt = ε0(t + φt). Við sömu aðstæður eru afkastanir reiknaðar eins og þær væru í réttu hlutfalli við álag. Þess vegna er sagt að lögmál Hooke gildi um aflögun vegna flæðis. Rennslisstuðullinn φt fer eftir tíma, flokki steypu, ytra hitastigi, rakastigi lofts, hleðslustund frumefnisins o.s.frv.
Í stað þess að beygja samkvæmt Bernoulli\ og Navier\ koma fram mismunadreifing, þ.e.a.s. álagsdreifinguna á að ákvarða út frá mismunajöfnunni fyrir flæði. Vegna flæðis minnkar álagið í steypunni en álagið í stálinu eykst. Þessar álagsbreytingar eru, auk þversniðsmálanna, háðar teygjumálunum og álagsmomentinu. Svipaðar afleiðingar og frá flæði verða vegna rýrnunar steypu. Magn rýrnunarráðstafana εs fer eftir steypunni, framleiðsluaðferðinni sem og loftslagsskilyrðum. Steinsteypa rýrnun er ekki háð álaginu sem lagt er á frumefnið.
Tenging þýðir
Tengibúnaðurinn ætti að flytja alla klippikrafta á öruggan hátt í steypu- og stálflöt í snertingu, vegna álagsins sem verður, og koma þannig í veg fyrir að renni. Auk þess ættu þeir að fá ská meginspennukrafta, ef steypuhlutinn sjálfur getur ekki tekið við þeim vegna stærðar. Stærð kraftanna er ákvörðuð samkvæmt grunnbeygjukenningunni. Eftirfarandi er talið vera tenging:
- Tengifestingar: Þetta eru kringlóttar eða flatar járnplötur, soðnar á efra belti stálstuðnings, sem virka svipað og beygð styrking á járnbentri steinsteypu. Þeir eru gerðir sem krókar eða stigar, á ská eða lóðrétt. Þessi akkeri virka aðeins í eina átt og eru ekki áhrifarík ef skurðkrafturinn breytir um tákn.
- Sviga: Þeir eru festir við efra yfirborð stálstuðningsins, þeir geta tekið á móti skurðkrafti í báðar áttir. Gera skal greinarmun á mjúkum og stífum heila í áttina að klippikraftinum. Mjúkar heilafrumur þjást af verulegum aflögun og dreifa klippikraftinum ójafnt yfir yfirborð þeirra. Stífir heilar gefa betri dreifingu krafta með minni aflögun.
Mynd 2 — Brú yfir Ruhr-ána nálægt Herdecke
- Spíralstyrking: Það hvílir á stálstuðningi og er soðið við snertipunkta. Spíralar eru ekki hentugir fyrir verulegan tengikrafta. Sama gildir um bylgjupappa kringlótt stál. Sem dæmi um leiðir til að tengja á brýr, á mynd. 2 eru sýndir burðarbitar brúarinnar yfir Ruhr nálægt Herdecka (grindar 60x40 með lóðréttum stípum ϕ12, sem eru soðnar í röð við suðuna sjálfir; á mynd. 3 leiðir til að tengja þverbára einnar brúar, allt eftir stærð þverkraftsins, var beitt hliðarsoðnum stíflum fyrir rimla, sem og beint soðnum stíflum fyrir efra beltið með sérstökum stíflum. Ef um er að ræða langar stíflur má einnig sjóða stíurnar á gagnstæðar hliðar, mynd. 4a. Í mynd. 4b er sýnd lausn með hallandi stíflum.
Mynd 3 — Þverstuðningur einnar brúar
Mynd 4 — Heili með stigum
Í húsasmíði eru einnig notaðar stífar stíflur með stíflum eða bara stíflur, en einnig koma upp lausnir með mjúkum stípum, eins og t.d. hnoðað horn. Af hagkvæmnisástæðum eru oftar notaðar tengifestingar sem eru rasssoðnar á stálstoð (mynd 5a), eða hvíla á stuðningnum með einum beygðum enda (mynd 5b). Í mynd. 5c sýnir samsvarandi lausn með tilfærðum krókum. Í mynd. 6 sýnir eðlilega lausn fyrir loftstoðir í byggingarframkvæmdum, nefnilega a) tengda stoð úr I-bitum, b) úr T-bitum sem myndast við að klippa I-bitana. Á endum stoðanna ætti alltaf að vera sérstaklega sterkar endaspelkur (mynd 7). Hallandi akkeri eru notuð til að koma álagi frá rýrnun og hitastigi inn í plötuna.
Mynd5— Tengja akkeri
Mynd6— Stuðningur við millibyggingu
Stærð búnaðar fyrir tengingu fer fram í samræmi við grunnreglur. Einstaklingar ættu að fá skurðkraft sem samsvarar bili þeirra. Við stærð á soðnu tengingu heilans skal taka tillit til veltandi augnabliks.
Mynd7— a) Enda heili með akkeri; b) akkeri
Teygjanleg tenging
Fyrri kynningar hafa vísað til stífa tengingar, þar sem hlutfallsleg tilfærsla milli stálstuðnings og plötu er jöfn núlli og tengibúnaðurinn virkar stöðugt. Vanrækt var aflögun tengibúnaðarins, staðbundin aflögun steypu og stálstuðnings.
Mynd8— Krappi með teygjutengingu
Ef gengið er út frá stífri tengingu eru kraftarnir sem sendir eru með einstökum tengingum í réttu hlutfalli við þverkraftinn og bil heilans. Ef verulegar hlutfallslegar hreyfingar verða á milli stálstuðnings og steypuplötu á ákveðnum svæðum veldur það áberandi endurflokkun krafta. Steinsteypa getur að hluta hætt að virka sem þrýstiplata á tengdum geisla, þar sem hámarksgildi skurðkrafta minnka verulega. Í mynd.8gefið er dæmi um byggingu með teygjutengingu, svipað og á brúnni yfir Rín, Koln-Rodenkirchen. Í mynd.9áhrif teygjanlegrar tengingar á samfelldan stuðning eru sýnd, fyrir einbeittan kraft og fullkomlega jafndreifðan álag. Tilfærslan ψ, sem er mælikvarði á stífleika tengisins fyrir móttökuklippingu, er skilgreind á mynd.8. Áhrif teygjanlegrar tengingar eru því mjög mikil, ef eiginleikar tengingarinnar eru valdir markvisst til að taka á móti klippingu.
Mynd9— Dæmi um brú með teygjutengingu
Útreikningur á tengdum byggingum
Í grundvallaratriðum er hagkvæmt að þykkt steypuplötunnar sé eins lítil og mögulegt er, en fylgt verði lágmarksþykktum sem reglurnar ákveða.
Statískt ákveðnar mannvirki
Þegar um er að ræða statískt ákveðnar byggingar (td einfalda geisla) eru kyrrstöðuáhrifin í sameiginlega hlutanum fyrir ákveðið álag stöðug, eða óháð tíma. Aðeins beygjukraftar og eðlilegir kraftar á ákveðnum hlutum kaflans eru breytilegir vegna áhrifa flæðis og rýrnunar.
Áhrif rýrnunar má tákna sem samsvarandi hitamun á stálstuðningi og steypuplötu. Vegna rýrnunar á steypu koma fram innri álag í tengda hlutanum, þ.e. togspennur vegna rýrnunar í steypunni, en rýrnun hennar er fyrirbyggt með áhrifum stálstuðningsins (sem og styrkingarinnar sjálfrar), en samsvarandi þrýstispennur eiga sér stað í stálhlutanum (mynd 10). Rýrnun eykst með tímanum að lokagildi samkvæmt einni veldisfalli. Þar sem rýrnunarálag eykst einnig við rýrnunaraflögun leiðir það til svokallaðs rýrnunarflæðis.
Mynd 10 — a) Samdráttur á lausri plötu án tengingar; b) álag vegna rýrnunar í tengdum stoðum
Það fer eftir kyrrstöðukerfinu sem gerir ráð fyrir sjálfsþyngd steypuplötunnar, það er munur: tenging fyrir hreyfanlegt álag eingöngu (sjálfsþyngd er aðeins gert ráð fyrir af stálstuðningnum og tengt kerfið tekur aðeins við álaginu sem verkar á fullbúið burðarvirki), tenging fyrir eigin þyngd og hreyfanlega þunga og hreyfanlegt álag (sjálfþyngd á hreyfingu) kerfi).
Fyrsta tilvikið á sér stað þegar stálbitarnir þjóna sem mótunarstoðir, án þess að vera studdir, og við uppsteypu geta þeir beygst á sviði (mynd 11a). Í þessu tilviki tekur stálstuðningurinn sjálfur þyngd steypu og mótunar. Líming á sér stað aðeins þegar steypan er nógu hörð (mynd 11b), þannig að ekki má hlaða stuðninginn strax eftir steypu, til að forðast skemmdir eða of mikið flæði steypunnar.
Í öðru tilvikinu, þegar sjálfsþyngd steypuplötunnar er einnig móttekin af tengda kerfinu (mynd 11c), er gert ráð fyrir að stálstuðningurinn sé studdur við uppsteypu á nægum stöðum, þannig að hún fái ekki marktæk beygjukraft. Spennudreifingin eftir að vinnupallan hefur verið fjarlægð er sýnd á mynd. 11d.
Mynd 11 — Tenging fyrir hreyfingu og dauðálag, með spennudreifingu fyrir og eftir að vinnupallar eru fjarlægðir
Forhlaða
Ef um er að ræða einfalda bita myndast minni togspenna í steypu eingöngu vegna rýrnunar og hitamunar. Veruleg togspenna verður í yfirhangandi bitum, samfelldum burðarvirkjum og öðrum mannvirkjum og getur það valdið sprungum í steypunni. Ef sprungur koma fram á svæði neikvæðra augnablika tapast tengiáhrifin. Þess vegna er gagnlegt að framkalla smá þrýstiálag í steypuplötuna fyrirfram til að koma í veg fyrir sprungumyndun vegna rýrnunar steypu. Hægt er að draga úr togspennu í steypuplötu tengdra bita:
1. Með samsvarandi neikvæðu forálagi á stálgrind (forspenning á efri brún). Röð uppsteypu skal rannsaka vandlega.
2. Með því að hækka og lækka miðstoð samfelldra stuðnings. þar sem, með viðeigandi aðferð, getur þrýstispenna myndast í steypuplötu hins tengda stuðnings.
3. Með forspennu. Einfaldasta tilvikið er þegar laus steypuplata er forspennt, og aðeins í kjölfarið tengd við stálstuðning. Kosturinn við þessa aðferð er tiltölulega lítill forspennukraftur þar sem þjappað belti stálstuðningsins er ekki forspennt. Þessi burðarbiti fær aðeins beygjustundir vegna flæðis og rýrnunar steypuplötunnar, þannig að hann helst beint vegna forspennukraftsins. Í mynd.12og streitudreifingin fyrir þetta tilfelli af forspennu er sýnd (t=0), og á mynd.12b lokaástand í lok flæðis (t=tE) og á mynd.12c beygjuálag vegna skammtímaálags á augnabliki (t=a). Í mynd.12d sýnir spennudreifinguna fyrir t=0 ef um er að ræða forspenningu á bundnu steypuplötunni.
Mynd12— Forspenning á frístandandi steypuplötu með síðari tengingu
Statískt óákveðnar byggingar
Samfelldir rimlar og álíka mannvirki fá neikvæða beygjukrafta sem oft veldur mikilli togspennu í járnbentri steypuplötu. Sprungur eru óæskilegar, sérstaklega í brýr, með hliðsjón af endingartíma tengdra burðarlaga og áhrifum skora á sprungurnar. Statískt óákveðin kerfi eru reiknuð fyrir skammtímaálag (hreyfandi álag) samkvæmt venjulegum aðferðum kyrrstöðu fyrir óbreytt kerfi. Samsvarandi kyrrstöðumagn og aflögun eru þau sömu og í fullkomlega teygjanlegu kerfi. Undir áhrifum stöðugrar hleðslu, sérstaklega mikillar forspennu, verður alltaf mikið flæði. Þegar forspennukrafturinn er ákvarðaður skal taka tillit til núningsins á beygðu forspennuþáttunum. Á meðan á byggingu stendur ætti að velja yfirhengi tengdra brúa vandlega. Tilbúnar, tengdar stoðir eru mjög stífar, svo það er næstum ómögulegt að gera síðari leiðréttingar á hæðarstöðu. Lokastigi næst aðeins eftir nokkur ár, miðað við flæði. Sú jöfnun er að einhverju leyti óviss þar sem áhrif rýrnunar og flæðis eru breytileg eftir veðurfari sem ekki er hægt að spá fyrir um.
Niðurstaða
Notkun tengibúnaðar er ekki takmörkuð við plötubita heldur geta einnig falið í sér stuðning til að stífa Langer-bita, hengibrýr o.fl. sem og grindargrind með akbraut upp eða niður. Grindabrýr - miklar togspennur verða í veghellum nálægt akbrautinni fyrir neðan þar sem þær þurfa að fylgja að meira eða minna leyti lengingu á spenntu belti aðalgrindarinnar. Nauðsynlegt er að forspenna á lengd til að forðast sprungur. Í mynd. 13 er landamæratilvik þar sem stálgrindin er ekki lengur með lægra belti og hlutverk þess er algjörlega tekið af járnbentri steinsteypuplötu sem er forspennt í báðar áttir. Í mynd. 13b þú getur séð þversniðsrásirnar 60x180 mm í stuðningnum sjálfum.
Mynd 13 — Gahle Bridge: a) hluti; b) mótum á neðra beltinu, til vinstri á aðalstöðinni, til hægri við Vešaljka