중요 기술 및 안전 공지: 이는 보관된 교육 텍스트이며 구조 설계, 정적 계산, 적용 가능한 표준, 조인트 세부 사항 또는 건설, 용접, 콘크리트, 버팀목, 프리스트레싱 또는 재활에 대한 지침이 아닙니다. 모든 원래 공식, 표시, 치수, 재료, 절차 및 주장은 오늘의 규정에 따라 확인 없이 전송됩니다. 결합된 철근 콘크리트 구조물의 설계 및 실행은 특정 대상, 하중, 토양, 재료 및 해당 표준을 기반으로 공인 토목 기술자, 구조 설계자, 계약자 및 감독자에게만 속합니다.
연결 구축은 현재 Savo Kusić의 공개 제안에서 특별한 서비스가 아닙니다. 현재 주력하고 있는 분야는 목창, 목재-알루미늄 창, 맞춤형 문입니다. 창호나 문 공사의 경우 견적요청을 보내주세요.
소개
일부 건축물에서는 I형 세로 및 횡형 거더의 교량 포장 슬래브 또는 I형 거더의 건물 천장과 같이 강철 지지대에 철근 콘크리트 슬래브가 사용됩니다. 이전에는 이러한 두 요소가 서로 움직일 수 있고 주 경간 방향의 모멘트가 강철 지지대에 의해서만 수신된다는 가정하에 이러한 시스템의 크기가 결정되었습니다. 콘크리트 슬라브는 강거더에 하중을 전달했지만 해당 정적 값을 받는 데에는 참여하지 않았습니다(그림 1).
그림 1 — 결합 캐리어, 시스템
이 공법에서는 철근 콘크리트의 수축을 가능하게 하고 바람직하지 않은 균열, 즉 추가 응력을 방지하기 위해 콘크리트 슬래브에 일정한 간격으로 횡방향 접합이 예상됩니다. 그러나 경험에 따르면 이러한 시스템의 실제 힘은 계산된 힘과 크게 다릅니다. 철근콘크리트 슬라브와 철골지지대의 접촉부에서는 큰 마찰(접착응력)이 발생하여 두 요소가 항상 협력하게 된다.
예상치 못한 결합효과의 단점은 콘크리트 슬라브의 접합부에 노치효과가 나타난다는 점입니다. 접합부 표면을 따른 전단 응력은 측면 솔기 끝의 전단 응력과 유사하게 접합부 근처에서 급격히 증가합니다. 접합부에서 영점선의 위치는 실질적으로 변하지 않기 때문에 강철 지지대의 수직 응력은 균일한 결합에 대해 계산된 것보다 상당히 높을 수 있습니다. 이 노치에서 시작하여 더 확산되는 접착 마스터링이 발생할 수 있습니다. 따라서 포장슬라브의 접합부는 제 역할을 하지 못하고 효과적이지 않습니다.
결합 브래킷
결합형 지지부의 경우 철골 지지부와 콘크리트 슬래브의 접촉면에 전단력(보에 작용하는 힘)이 안전하게 전달될 수 있다고 가정합니다. 규칙은 콘크리트 슬래브가 강철 지지대의 상부 벨트에 직접 놓이고 상대적인 움직임이 없다는 것입니다. 소위 _리지드 커플링_에서는 콘크리트에 매립되는 특수한 연결 수단(스핀들, 등자, 앵커)이 사용됩니다.
횡방향 조인트 없이 콘크리트 슬래브와 결합된 보의 경우를 살펴보겠습니다. 특정 하중(예: 굽힘 모멘트)이 짧은 시간 동안만 작용하는 경우 해당 응력 및 변형 Δσ, resp. Δε 기초 강도 과학에 따르면 철근 콘크리트와 유사합니다. 강철과 콘크리트의 응력은 특정 신장률에서 탄성 계수와 관련이 있습니다. σst/σb = Est/Eb = n. 하중이 장기간 지속되면 수축 및 유동에 따른 콘크리트의 변형이 발생합니다. _ε0 = σ/E0_를 사용하여 t = 0 순간의 단기 하중으로 인한 변형을 표시하면 t 순간까지 마찰로 인해 영구 하중 하에서 변형이 εt = ε0(t + ψt) 값까지 증가합니다. 동일한 조건에서 항복 변형은 마치 응력에 비례하는 것처럼 계산됩니다. 그래서 유동에 의한 변형에는 훅의 법칙이 적용된다고 하는 것입니다. 유량 계수 _ψt_는 시간, 콘크리트 종류, 외부 온도, 공기 습도, 요소 부하 모멘트 등에 따라 달라집니다.
Bernoulli\ 및 Navier\에 따른 굽힘 대신 미분 관계가 나타납니다. 즉, 응력 분포는 흐름에 대한 미분 방정식에서 결정되어야 합니다. 유동의 결과로 콘크리트의 응력은 감소하는 반면 강철의 응력은 증가합니다. 이러한 응력 변화는 단면 치수 외에도 탄성 치수 및 하중 모멘트에 따라 달라집니다. 콘크리트의 수축으로 인해 흐름과 유사한 결과가 발생합니다. 수축 측정량 _εs_은 콘크리트, 생산 방법 및 기후 조건에 따라 다릅니다. 콘크리트 수축은 요소에 가해지는 하중에 의존하지 않습니다.
커플링
결합수단은 콘크리트 및 철골 접촉면에 발생하는 하중으로 인해 발생하는 모든 전단력을 안전하게 전달하여 미끄러짐을 방지해야 합니다. 또한 크기로 인해 콘크리트 단면 자체가 이를 받을 수 없는 경우 경사진 주 인장력을 받아야 합니다. 힘의 크기는 기본 굽힘 이론에 따라 결정됩니다. 다음은 결합 수단으로 간주됩니다.
- 커플링 앵커: 강철 지지대의 상부 벨트에 용접된 원형 또는 편평한 철판으로 철근 콘크리트 빔의 굽은 보강재와 유사한 역할을 합니다. 대각선이나 수직으로 후크나 등자로 만들어집니다. 이 앵커는 한 방향으로만 작용하며 전단력의 부호가 바뀌면 효과가 없습니다.
- 브래킷: 강철 지지대 상부 표면에 부착되며 양방향으로 전단력을 받을 수 있습니다. 전단력의 방향에 따라 연질 뇌와 경질 뇌를 구별해야 합니다. 연질 뇌 세포는 심각한 변형을 겪고 표면에 전단력이 고르지 않게 분산됩니다. 단단한 두뇌는 작은 변형으로 힘을 더 잘 분산시킵니다.
이미지 2 — Herdecke 근처 루르 강을 가로지르는 다리
- 나선형 보강재: 강철 지지대 위에 놓이고 접촉 지점에 용접됩니다. 나선형은 상당한 결합력에 적합하지 않습니다. 골판지 원형 강철의 경우에도 마찬가지입니다. 브리지 연결 수단의 예는 그림 1과 같습니다.2Herdecke 근처의 Ruhr 강 위에 있는 다리의 두뇌가 표시됩니다(뇌60엑스40수직 스터럽 포함 ф12, 용접으로 인한 추가 절단을 피하기 위해 뇌 자체에 용접됩니다); 그림에서.3한 교량의 횡형 거더를 연결하는 수단은 횡력의 크기에 따라 거더에 측면 용접 등자를 사용하고 특수 거더를 사용하여 상부 벨트에 직접 용접 등자를 사용했습니다. 긴 스트럽의 경우 스트럽을 반대쪽에서도 용접할 수 있습니다(그림).4에이. 그림에서.4b는 기울어진 등자가 있는 솔루션을 보여줍니다.
그림3— 한 교량의 크로스빔
그림4— 등자가 있는 두뇌
건설에서는 등자가 있는 단단한 등자 또는 등자만 사용되지만 리벳 모서리와 같이 부드러운 등자가 있는 솔루션도 있습니다. 경제적인 이유로 강철 지지대에 맞대기 용접되는 커플링 앵커가 더 자주 사용됩니다(그림 2).5a) 또는 한쪽 끝이 구부러진 지지대 위에 얹어 놓습니다(그림.5비). 그림에서.5c는 대체된 후크가 있는 해당 솔루션을 보여줍니다. 그림에서.6건물 건설에서 천장 지지대의 일반적인 솔루션은 다음과 같습니다. 즉, a) I-빔으로 만든 결합 지지, b) I-빔을 절단하여 생성된 T-빔으로 만든 것입니다. 지지대의 끝 부분에는 특히 강력한 끝 버팀대가 항상 제공되어야 합니다(그림 2).7). 경사 앵커는 수축 및 온도로 인한 응력을 슬래브에 도입하는 역할을 합니다.
이미지 5 — 커플링 앵커
이미지 6 — 메자닌 구조 지원
결합 수단의 치수 측정은 기본 원칙에 따라 수행됩니다. 개별 수단은 간격에 해당하는 전단력을 받아야 합니다. 뇌간의 용접 연결 치수를 측정할 때 뒤집히는 순간을 고려해야 합니다.
이미지 7 — a) 고정으로 뇌를 종료합니다. b) 앵커링
탄성 커플링
이전 프리젠테이션은 강철 지지대와 플레이트 사이의 상대 변위가 0이고 결합 수단이 연속적으로 작용하는 _강성 결합_에 관한 것입니다. 결합 수단의 변형, 콘크리트 및 강철 지지대의 국부적 변형은 무시됩니다.
이미지 8 — 탄성 커플링이 있는 브래킷
강성 결합을 가정하면 개별 결합 수단에 의해 전달되는 힘은 횡방향 힘과 뇌의 거리에 비례합니다. 강철 지지대와 콘크리트 슬래브 사이에 상당한 상대적 움직임이 특정 영역에서 발생하면 이로 인해 힘이 눈에 띄게 재편성됩니다. 콘크리트는 결합된 보의 압력판 역할을 부분적으로 중단할 수 있으며, 이로 인해 전단력의 최대값이 크게 감소됩니다. 그림에서. 8은 라인 강 교량인 Koln-Rodenkirchen과 유사한 탄성 결합 구조의 예입니다. 그림에서. 9는 집중된 힘과 완전히 균일하게 분산된 하중에 대해 연속 지지대에 대한 탄성 결합의 효과를 보여줍니다. 전단력을 받는 커플링의 강성을 측정하는 변위 ψ는 그림에 정의됩니다. 8. 따라서 커플링의 특성이 의도적으로 전단력을 받도록 선택한 경우 탄성 커플링의 영향은 매우 큽니다.
그림 9 — 탄성 커플링이 있는 브리지의 예
결합 구조 계산
콘크리트 슬라브의 두께는 최대한 얇게 하는 것이 원칙적으로 경제적이며, 규정에서 정한 최소 두께를 준수해야 합니다.
정적으로 결정된 구성
정적으로 결정된 구조(예: 단순 빔)의 경우 특정 하중에 대한 공통 단면의 정적 영향은 일정합니다. 시간에 구애받지 않습니다. 유동과 수축의 영향으로 단면의 특정 부분에서 굽힘 모멘트와 수직력만 가변됩니다.
수축 효과는 철골 지지대와 콘크리트 슬라브의 온도 차이에 따라 표현됩니다. 콘크리트 수축의 결과로 결합된 단면에 내부 응력, 즉 콘크리트의 수축으로 인한 인장 응력이 나타나고 철근 지지대(및 철근 자체)의 영향으로 수축이 방지되는 반면 철골 단면에서는 해당 압축 응력이 발생합니다(그림 10). 수축은 단일 지수 함수에 따라 시간이 지남에 따라 최종 값으로 증가합니다. 수축 변형에 따라 수축 응력도 증가하므로 소위 _수축 흐름_이 발생합니다.
그림 10 — a) 커플링 없이 자유판의 수축; b) 결합 지지대의 수축으로 인한 응력
콘크리트 슬라브의 자중을 가정하는 정적 시스템에 따라 이동하중만을 위한 커플링(자중은 철골 지지대만 가정하고 결합시스템은 완성구조물에 작용하는 하중만 받음), 자중과 이동하중을 모두 받는 커플링(전체 자중과 이동하중은 결합시스템에 작용함)의 차이가 있습니다.
첫 번째 경우는 강철 거더가 지지 없이 거푸집 지지대 역할을 하고 콘크리트 타설 중에 현장에서 구부러질 수 있는 경우입니다(그림 11a). 이 경우 철제 지지대 자체가 콘크리트와 거푸집의 무게를 지탱하게 됩니다. 접합은 콘크리트가 충분히 단단한 경우에만 발생하므로(그림 11b), 콘크리트의 손상이나 과도한 흐름을 방지하기 위해 콘크리트 타설 직후 지지대를 적재하지 마십시오.
두 번째의 경우, 콘크리트 슬라브의 자중도 결합시스템에 의해 전달되는 경우(그림 11c), 콘크리트 타설 시 철골 지지대가 충분한 위치에서 지지되어 큰 굽힘 모멘트를 받지 않는 것으로 가정한다. 비계를 제거한 후의 전압 분포는 그림 1에 나와 있습니다. 11d.
그림 11 — 비계 제거 전후의 전압 분포가 있는 이동 및 고정 하중용 커플링
사전 로드
단순보의 경우 수축 및 온도차로 인해 콘크리트에만 인장응력이 더 적게 발생합니다. 오버행 빔, 연속 거더 및 기타 구조물에는 상당한 인장 응력이 발생하며 이로 인해 콘크리트에 균열이 발생할 수 있습니다. 음의 모멘트 영역에 균열이 나타나면 결합 효과가 상실됩니다. 따라서 콘크리트 수축으로 인한 균열 발생을 안전하게 회피하기 위해서는 콘크리트 슬래브에 작은 압축응력을 미리 유도하는 것이 유용하다. 결합된 보의 콘크리트 슬래브의 인장 응력을 줄일 수 있습니다:
1. 강철 대들보의 상응하는 음의 예압(상부 가장자리의 사전 인장)에 의해. 콘크리트의 순서를 주의 깊게 연구해야 합니다.
2. 연속 지지대의 중간 지지대를 올리고 내림으로써. 이에 따라 적절한 절차를 통해 결합 지지대의 콘크리트 슬래브에 압축 응력이 발생할 수 있습니다.
3. 압축을 가하여. 가장 간단한 경우는 자유 콘크리트 슬래브에 사전 응력을 가한 후 강철 지지대에만 연결하는 경우입니다. 이 절차의 장점은 강철 지지대의 압축된 벨트가 프리스트레싱을 받지 않기 때문에 프리스트레싱 힘이 상대적으로 작다는 것입니다. 이 거더는 콘크리트 슬래브의 유동과 수축에 의해서만 굽힘 모멘트를 받기 때문에 프리스트레싱력에 의해 직선 상태를 유지하게 됩니다. 그림에서. 12a는 이 프리스트레싱(t=0)에 대한 응력 분포를 보여주며, 그림. 12b 흐름 끝(t=tE) 및 그림의 최종 상태. 12c 단기 모멘트 하중으로 인한 굽힘 응력(t=a). 그림에서. 12d는 접착 콘크리트 슬라브에 프리스트레싱을 가한 경우 _t=0_에 대한 응력 분포를 나타냅니다.
그림 12 — 후속 결합을 통한 자립 콘크리트 슬래브의 프리스트레싱
정적으로 불확정 구조
연속 거더 및 유사한 구조물은 음의 굽힘 모멘트를 받으며, 이는 종종 철근 콘크리트 슬래브에 높은 인장 응력을 유발합니다. 균열은 특히 교량에서 결합된 거더의 수명과 균열에 대한 노치의 영향을 고려할 때 바람직하지 않습니다. 정적으로 불확정 시스템은 변경되지 않은 시스템에 대한 일반적인 정역학 방법에 따라 단기 하중(이동 하중)에 대해 계산됩니다. 해당 정적 수량 및 변형은 이상적으로 탄성 시스템에서와 동일합니다. 일정한 하중, 특히 높은 프리스트레싱의 영향으로 항상 큰 흐름이 발생합니다. 프리스트레싱 힘을 결정할 때 구부러진 프리스트레싱 요소의 마찰을 고려해야 합니다. 건설 중에 결합교량의 돌출부를 신중하게 선택해야 합니다. 기성 결합 지지대는 매우 단단하므로 이후에 높이 위치를 수정하는 것이 거의 불가능합니다. 흐름을 고려하면 최종 수준은 몇 년이 지나야 달성된다. 예측할 수 없는 기후 조건에 따라 수축과 흐름의 영향이 다양하기 때문에 그 평준화는 어느 정도 불확실합니다.
결론
커플링의 적용은 판금 빔에만 국한되지 않고 랭거 빔, 현수교 등을 보강하기 위한 지지대뿐만 아니라 차도가 위아래로 있는 격자 거더도 포함할 수 있습니다. 격자 교량 - 아래 도로 근처의 도로 슬래브에서는 높은 인장 응력이 발생합니다. 왜냐하면 이 슬래브는 주 대들보의 인장 벨트의 신장을 어느 정도 따라야 하기 때문입니다. 균열을 방지하려면 적절한 세로방향 프리스트레싱이 필요합니다. 그림에서. 13은 강철 그리드에 더 이상 하부 벨트가 없고 그 역할이 양방향으로 프리스트레스된 철근 콘크리트 슬래브로 완전히 대체되는 경계선 사례입니다. 그림에서. 13b 지지대 자체에서 단면 채널 60x180 mm를 볼 수 있습니다.
이미지 13 — 갈레 다리: a) 구간; b) 하부 벨트 교차점, 중앙역에서 왼쪽, Vešaljka