重要な技術的および安全性に関する通知: これはアーカイブされた教育テキストであり、構造設計、静的計算、適用される規格、接合部の詳細、または建設、溶接、コンクリート、支保工、プレストレス、またはリハビリテーションに関する指示ではありません。すべてのオリジナルの配合、マーキング、寸法、材料、手順、クレームは、今日の規制に従って検証なしで転送されます。鉄骨コンクリート結合構造の設計と施工は、認定された土木技術者、構造設計者、請負業者にのみ属し、特定の物体、荷重、土壌、材料、および適用される基準に基づいて監督されます。
接続された建設は、サボ・クシッチの現在の公募では特別なサービスではありません。現在注目しているのは木製窓、木製アルミ窓、カスタムドアです。窓やドアのプロジェクトの場合は、見積依頼を送信できます。
紹介
一部の構造では、I 縦および横桁上の橋の舗装スラブや I 桁上の建物の天井など、鋼製支持体の鉄筋コンクリート スラブが使用されます。以前は、このようなシステムの寸法は、これら 2 つの要素が相互に移動可能であり、主スパン方向のモーメントは鋼製サポートのみで受け止められるという想定に基づいて設計されていました。コンクリートスラブは荷重を鋼桁に伝達しましたが、対応する静的値の受け取りには関与しませんでした（図1）。
図 1 — 結合キャリア、システム
この工法では、鉄筋コンクリートの収縮を可能にし、望ましくない亀裂、つまり追加応力を回避するために、コンクリートスラブに一定の間隔で横継ぎ目が見込まれます。しかし、経験上、そのようなシステムにおける実際の力は、計算された力とは大きく異なることがわかっています。鉄筋コンクリートスラブと鋼製支持体の接触部には大きな摩擦（付着応力）が発生し、常に両者が協働します。
予期せぬ結合効果の欠点は、コンクリートスラブの接合部にノッチ効果が現れることです。接合面に沿ったせん断応力は、サイドシームの端でのせん断応力と同様に、接合部付近で急激に増加します。接合部のゼロ線の位置は実質的に変化しないため、鋼製サポートの法線応力は、均一な結合について計算された応力よりも大幅に高くなる可能性があります。このノッチを起点として接着マスタリングが発生し、さらに広がります。したがって、舗装版の目地はその役割を果たさず、効果がありません。
連結ブラケット
連結支柱の場合、鋼製支柱とコンクリートスラブ間の接触面にかかるせん断力（梁内力）が安全に伝達できると想定されます。ルールは、コンクリート スラブが鋼製サポートの上部ベルトに直接置かれ、相対的な動きがないことです。このいわゆる「剛体カップリング」では、コンクリートに埋め込まれた特別な接続手段 (スピンドル、スターラップ、アンカー) が使用されます。
横継手のないコンクリートスラブの連結梁の場合を観察します。特定の荷重 (曲げモーメントなど) が短時間だけ作用する場合、対応する応力と変形はそれぞれ Δσ になります。 Δε は初等強度科学によると、鉄筋コンクリートと同様です。鋼とコンクリートの応力は、特定の伸びにおける弾性率に関係します: σst/σb = Est/Eb = n。荷重が長期間かかると、コンクリートの収縮や流動により変形が生じます。 ε0 = σ/E0 で、瞬間 t = 0、 における短期荷重による変形をマークすると、瞬間 t の値 εt = ε0 (t + φt) になるまで、摩擦による永久荷重下で変形が増加します。同じ条件下では、降伏変形は応力に比例するかのように計算されます。流れによる変形にはフックの法則が適用されると言われるのはこのためです。流量係数_φt_は、時間、コンクリートの種類、外部温度、空気湿度、要素負荷モーメントなどに依存します
Bernoulli\ と Navier\ に従って曲げる代わりに、微分関係が現れます。つまり、応力分布は流れの微分方程式から決定する必要があります。流動の結果、コンクリートの応力は減少しますが、鋼材の応力は増加します。これらの応力変化は、断面寸法に加えて、弾性寸法と負荷モーメントにも依存します。流れによるものと同様の結果がコンクリートの収縮からも発生します。収縮量_εs_は、コンクリート、その製造方法、および気候条件によって異なります。コンクリートの収縮はエレメントにかかる荷重には依存しません。
カップリング
カップリング手段は、負荷の発生により接触するコンクリートと鋼の表面に生じるすべてのせん断力を安全に伝達し、滑りを防止する必要があります。さらに、そのサイズによりコンクリート部分自体が斜めの主引張力を受け入れることができない場合は、斜めの主引張力を受ける必要があります。力の大きさは、基本的な曲げ理論に従って決定されます。結合手段としては以下が考えられます:
- カップリングアンカー: これらは、鋼製サポートの上部ベルトに溶接された円形または平らな鉄板で、鉄筋コンクリート梁の曲げ鉄筋と同様の役割を果たします。それらはフックまたはあぶみとして斜めまたは垂直に作られます。これらのアンカーは一方向にのみ作用し、せん断力の符号が変わると効果がありません。
- ブラケット: スチールサポートの上面に取り付けられており、両方向のせん断力を受けることができます。剪断力の方向において、柔らかい脳と硬い脳を区別する必要があります。柔らかい脳細胞は著しく変形し、その表面に剪断力が不均一に分布します。硬い脳は、より小さな変形で力をより適切に分散させます。
画像 2 — ヘルデッケ近くのルール川にかかる橋
- スパイラル補強: スチール製のサポート上にあり、接触点が溶接されています。スパイラルは大きな結合力には適していません。波形丸鋼についても同様です。ブリッジ上の結合手段の例として、図に示します。 2は、ヘルデッカ近くのルール川に架かる橋の橋桁を示しています（桁60x40には、垂直あばら部ϕ12が付いており、溶接によるさらなるノッチを避けるために、桁自体に溶接されています）。図の。 3 1つの橋の横桁を接続する手段は、横力の大きさに応じて、桁の横溶接あばら骨と、特別な桁を備えた上部ベルトのあばら骨の直接溶接が適用されました。長いあばらの場合、あばらの反対側を溶接することもできます (図 1)。 4a.図では。 4b は、傾斜したスターラップを備えた図のソリューションです。
図3 — 1 つの橋の横方向のサポート
画像 4 — 鐙付き脳
建築建設では、あばら筋を備えた剛体あばら筋またはあばら筋のみも使用されますが、柔らかいあばら筋を備えたソリューションも使用されます。リベット留めされた角。経済的な理由から、鋼製サポートに突合せ溶接するか (図 5a)、一方の端を曲げてサポート上に置くカップリング アンカー (図 5b) がより頻繁に使用されます。図では。 5c は、フックが移動された対応するソリューションを示しています。図では。 6 は、建築建設における天井サポートの通常のソリューション、つまり a) I ビームで作られた結合サポート、b) I ビームを切断して作成された T ビームで作られたものを示しています。サポートの端には、特に強力な端ブレースを常に提供する必要があります (図 7)。傾斜アンカーは、収縮と温度による応力をスラブに導入するために使用されます。
画像 5 — カップリングアンカー
イメージ 6 — メザニン構造のサポート
結合手段の寸法決定は基本原理に従って行われます。個々の手段は、その間隔に応じたせん断力を受ける必要があります。脳幹の溶接接続の寸法を決めるときは、転倒モーメントを考慮する必要があります。
画像 7 — a) アンカリングで脳を終わらせる。 b) アンカリング
弾性カップリング
以前のプレゼンテーションは、鋼製サポートとプレートの間の相対変位がゼロに等しく、結合手段が連続的に作用する「剛体結合」に関連したものでした。結合手段の変形、コンクリートおよび鋼製支持体の局所的な変形は無視されます。
画像8 — 弾性カップリング付きブラケット
剛結合の仮定の下では、個々の結合手段によって伝達される力は横力と脳の距離に比例します。鋼製サポートとコンクリート スラブの間で特定の領域で大きな相対移動が発生すると、力の顕著な再編成が発生します。コンクリートは結合梁の圧力板としての機能を部分的に停止する可能性があり、それによってせん断力の最大値が大幅に減少します。図では。 8 は、ライン川に架かるケルン・ローデンキルヒェン橋と同様、弾性カップリングを備えた構造の一例です。図では。 9 は、集中した力と完全に均等に分散された荷重に対する、連続サポートに対する弾性カップリングの効果を示しています。せん断を受けるカップリングの剛性の尺度である変位 ψ は、図で定義されます。 8。したがって、カップリングの特性がせん断を受けるように意図的に選択されている場合、弾性カップリングの影響は非常に大きくなります。
図9 — 弾性カップリングを備えたブリッジの例
結合構造の計算
原則として、コンクリートスラブの厚さはできるだけ薄い方が経済的ですが、規制で定められた最小厚さは遵守する必要があります。
静的に決定された構造
静的に決定された構造（単純な梁など）の場合、特定の荷重に対する共通セクションの静的な影響は一定です。時間に依存しない。断面の特定の部分の曲げモーメントと垂直抗力のみが、流動と収縮の影響により変化します。
収縮の影響は、鋼製支持体とコンクリートスラブ間の対応する温度差として表すことができます。コンクリートの収縮の結果、結合部分に内部応力、つまりコンクリートの収縮による引張応力が発生しますが、その収縮は鋼製支持体（および鉄筋自体）の影響によって妨げられ、対応する圧縮応力が鋼製部分に発生します（図10）。収縮は、単一の指数関数に従って最終値まで時間の経過とともに増加します。収縮変形に伴って収縮応力も増加するため、いわゆる「収縮流れ」が発生します。
図10 — a) カップリングなしのフリープレートの収縮。 b) 結合サポートの収縮による応力
コンクリートスラブの自重を想定した静的系により、移動荷重のみのカップリング（自重は鋼製支持体のみで負担し、連結系は完成構造物に作用する荷重のみを受ける）、自重と移動荷重のカップリング（自重全体と移動荷重が連結系に作用する）の違いがあります。
最初のケースは、鋼桁が支持されずに型枠のサポートとして機能し、コンクリート打設中に現場で曲がる可能性がある場合に発生します（図11a）。この場合、鋼製サポート自体がコンクリートと型枠の重量を負担します。接着はコンクリートが十分に硬い場合にのみ発生します（図 11b）。そのため、コンクリートの損傷や過度の流動を避けるために、コンクリート打設直後にサポートに荷重を加えないでください。
2 番目のケースでは、コンクリートスラブの自重も結合システムで受ける場合 (図 11c)、鉄骨支持体はコンクリート打設中に十分な場所で支持され、重大な曲げモーメントを受けないと仮定されます。足場を撤去した後の電圧分布を図に示します。 11d.
図11 — 移動負荷および死荷重用のカップリング、足場の取り外し前後の電圧分布
プリロード
単純梁の場合、収縮と温度差によりコンクリートのみに小さな引張応力が発生します。張り出し梁や連続桁などの構造物には大きな引張応力が発生し、コンクリートに亀裂が発生することがあります。負のモーメントの領域に亀裂が発生すると、カップリング効果が失われます。したがって、コンクリートの収縮による亀裂の形成を安全に回避するには、事前にコンクリートスラブに小さな圧縮応力を誘発することが有用です。結合梁のコンクリートスラブの引張応力を軽減できます:
1\。対応する鋼桁の負の予荷重 (上端の予張力) によって。コンクリート打設の順序は慎重に検討する必要があります。
2\。連続支柱の中間支柱を昇降させます。これにより、適切な手順を使用すると、結合サポートのコンクリート スラブに圧縮応力を発生させることができます。
3\。プレストレスをかけることによって。最も単純なケースは、フリー コンクリート スラブにプレストレスを与え、その後にのみ鋼製支持体に接続する場合です。この手順の利点は、鋼支持体の圧縮ベルトにはプレストレスがかからないため、プレストレス力が比較的小さいことです。この桁はコンクリートスラブの流動と収縮による曲げモーメントのみを受けるため、プレストレス力により真っ直ぐな状態を保ちます。図では。 12a は、このプレストレス (t=0) の場合の応力分布を示しています。 12b フロー終了時の最終状態 (t=tE) と図。 12c 短期モーメント荷重 (t=a) による曲げ応力。図では。 12d は、接着コンクリートスラブにプレストレスを与えた場合の t=0 の応力分布を示します。
図 12 — 自立型コンクリートスラブのプレストレスとその後の結合
静的不定構造
連続桁や同様の構造物は負の曲げモーメントを受け、これにより鉄筋コンクリートスラブに高い引張応力が生じることがよくあります。結合桁の耐用年数や亀裂に対するノッチの影響を考慮すると、亀裂は特に橋では望ましくありません。静的に不定なシステムは、変化しないシステムの通常の静的方法に従って、短期負荷 (移動負荷) について計算されます。対応する静的な量と変形は、理想的な弾性システムと同じです。一定の荷重、特に高いプレストレスの影響下では、常に大きな流れが発生します。プレストレス力を決定するときは、曲げられたプレストレス要素の摩擦を考慮する必要があります。建設中、連結橋のオーバーハングは慎重に選択する必要があります。既製の連結サポートは非常に剛性が高いため、後から高さ位置を修正することはほとんど不可能です。流れを考えると数年経ってようやく最終レベルに到達する。収縮と流れの影響は予測できない気候条件に応じて変化するため、そのレベリングはある程度不確実です。
結論
カップリングの用途は板金梁に限らず、ランガー梁や吊り橋などの補強用サポートや車道上下の格子桁などにも使用できます。格子橋 - 下の道路近くの道路スラブでは、多かれ少なかれ主桁の張力のかかったベルトの伸びに追随する必要があるため、高い引張応力が発生します。亀裂を避けるためには、適切な縦方向のプレストレスが必要です。図では。 13 は、鋼鉄格子に下部ベルトがなくなり、その役割が両方向にプレストレスを与えられた鉄筋コンクリートスラブによって完全に引き継がれる境界例です。図では。 13b サポート自体の断面チャネル60x180 mm が確認できます。
画像 13 — ゲール橋: a) セクション。 b) 下部ベルトの分岐点、左は中央駅、右は Vešaljka