Svarbus techninis ir saugos pranešimas: Tai yra archyvinis mokomasis tekstas, o ne konstrukcijos projektas, statinis skaičiavimas, taikomas standartas, jungties detalė ar instrukcijos, skirtos statybai, suvirinimui, betonavimui, tvirtinimui, išankstiniam įtempimui ar rekonstrukcijai. Visos originalios formulės, ženklinimai, matmenys, medžiagos, procedūros ir pretenzijos perduodamos be patikrinimo pagal šiandienos taisykles. Sujungtų plieninių-betoninių konstrukcijų projektavimas ir vykdymas priklauso tik įgaliotiems statybos inžinieriams, konstrukcijų projektuotojams, rangovams ir priežiūra pagal konkretų objektą, apkrovą, gruntą, medžiagą ir taikomus standartus.
Sujungtos konstrukcijos nėra speciali paslauga dabartiniame viešajame Savo Kusić pasiūlyme. Šiuo metu dėmesio centre yra mediniai langai, mediniai-aliuminio langai ir standartinės durys. Jei norite sukurti langų ar durų projektą, galite siųsti prašymą dėl kainos pasiūlymo.
Įvadas
Kai kuriose konstrukcijose naudojamos gelžbetoninės plokštės ant plieninių atramų, pavyzdžiui, tiltų grindinio plokštės ant I išilginių ir skersinių sijų arba perdangos pastatuose ant I sijų. Anksčiau tokios sistemos buvo matuojamos darant prielaidą, kad šie du elementai gali judėti vienas su kitu ir kad momentus pagrindinio tarpatramio kryptimi gaudavo tik plieninės atramos. Betoninė plokštė perkėlė apkrovą į plienines sijas, bet nedalyvavo gaunant atitinkamas statines vertes (1 pav.).
Paveikslas 1 – prijungtas laikiklis, sistema
Šiam statybos būdui betono plokštėje reguliariais intervalais numatomos skersinės siūlės, kad gelžbetonis susitrauktų ir būtų išvengta nepageidaujamų įtrūkimų, t. y. papildomų įtempių. Tačiau patirtis parodė, kad tikrosios jėgos tokioje sistemoje gerokai skiriasi nuo apskaičiuotųjų. Gelžbetoninės plokštės ir plieninės atramos sąlytyje susidaro didelė trintis (sukibimo įtempis), todėl abu elementai visada bendradarbiauja.
Netikėto sukabinimo efekto trūkumas yra įpjovos efektas ant betoninės plokštės siūlių. Šlyties įtempiai išilgai atramos paviršiaus smarkiai padidėja šalia jungties, panašiai kaip šlyties įtempiai šoninių siūlių galuose. Kadangi nulinės linijos padėtis ties jungtimi praktiškai nesikeičia, įprastiniai įtempiai plieninėje atramoje gali būti žymiai didesni, nei apskaičiuoti tolygiam sukabinimui. Pradedant nuo šios įpjovos, gali įvykti sukibimo įvaldymas, kuris plinta toliau. Todėl grindinio plokštės siūlės neatlieka savo funkcijos ir nėra veiksmingos.
Sukabinti skliaustai
Sujungtų atramų atveju daroma prielaida, kad plieninės atramos ir betoninės plokštės kontaktinio paviršiaus kirpimo jėgos gali būti saugiai perduodamos (jėgos sijose). Taisyklė yra ta, kad betono plokštė remiasi tiesiai į viršutinį plieninės atramos diržą ir nėra santykinių judesių. Prie šios vadinamosios Su standžiąja mova naudojamos specialios sujungimo priemonės (verpstės, balnakilpės, inkarai), kurios įdedamos į betoną.
Mes apsvarstysime sujungtos sijos su betonine plokšte be skersinių jungčių atvejį. Jei tam tikra apkrova (pvz., lenkimo momentas) veikia tik trumpai, atitinkami įtempiai ir deformacijos Δσ, resp. Δε pagal elementarų stiprumo mokslą, panašus į gelžbetonį. Plieno ir betono įtempiai, esant tam tikram pailgėjimui, priklauso nuo jų tamprumo modulio: σst/σb = Est/Eb = n. Jei apkrova yra ilgalaikė, atsiranda betono deformacijų dėl susitraukimo ir tekėjimo. Jei su ε0= σ/E0 pažymėkite deformaciją dėl trumpalaikės apkrovos momentu t =0, deformacija didėja esant nuolatinei apkrovai dėl trinties iki momento t iki reikšmės εt = ε0(t + φt). Tomis pačiomis sąlygomis takumo deformacijos skaičiuojamos taip, lyg jos būtų proporcingos įtempiams. Štai kodėl sakoma, kad Hooke dėsnis galioja deformacijoms dėl tėkmės. Srauto koeficientas φt priklauso nuo laiko, betono klasės, išorės temperatūros, oro drėgmės, elemento apkrovos momento ir kt.
Vietoj lenkimo pagal Bernoulli\ ir Navier\ atsiranda diferencialiniai ryšiai, ty įtempių pasiskirstymas turi būti nustatytas pagal srauto diferencialinę lygtį. Dėl tėkmės įtempiai betone mažėja, o pliene didėja. Šie įtempių pokyčiai, be skerspjūvio matmenų, priklauso ir nuo tamprumo matmenų bei apkrovos momento. Betono susitraukimo pasekmės yra panašios kaip ir tekėjimo. Susitraukimo priemonių kiekis εs priklauso nuo betono, jo gamybos būdo, taip pat nuo klimato sąlygų. Betono susitraukimas nepriklauso nuo elementui taikomos apkrovos.
Sukabinimas reiškia
Sukabinimo priemonės turi saugiai perduoti visas kirpimo jėgas, susijusias su betonu ir plieniniais paviršiais, dėl atsirandančių apkrovų ir taip apsaugoti nuo slydimo. Be to, jie turėtų gauti įstrižąsias pagrindines įtempimo jėgas, jei dėl savo dydžio jų negali priimti pati betono sekcija. Jėgų dydis nustatomas pagal elementariąją lenkimo teoriją. Sujungimo priemonėmis laikomos šios:
- Sukabinimo inkarai: tai apvalios arba plokščios geležinės plokštės, privirintos prie viršutinės plieninės atramos juostos, kurios veikia panašiai kaip lenkta gelžbetoninių sijų armatūra. Jie gaminami kaip kabliukai arba balnakilpės, įstrižai arba vertikaliai. Šie inkarai veikia tik viena kryptimi ir nėra veiksmingi, jei šlyties jėga keičia ženklą.
- Laikikliai: jie tvirtinami prie viršutinio plieninės atramos paviršiaus, gali priimti šlyties jėgas abiem kryptimis. Šlyties jėgos kryptimi reikia atskirti minkštas ir standžias smegenis. Minkštosios smegenų ląstelės patiria didelių deformacijų ir netolygiai paskirsto šlyties jėgas savo paviršiuje. Standžios smegenys geriau paskirsto jėgas su mažesnėmis deformacijomis.
Vaizdas 2 – Tiltas per Rūro upę netoli Herdecke
- Spiralinis sutvirtinimas: jis remiasi į plieninę atramą ir yra suvirintas sąlyčio vietose. Spiralės netinka didelėms sukabinimo jėgoms. Tas pats pasakytina apie gofruotą apvalų plieną. Kaip priemonių, skirtų sukabinimui ant tiltų, pavyzdys, pav. 2 parodytos tilto per Rūrą prie Herdeckos sijos (sijos 60x40 su vertikaliomis balnakilpomis ϕ12, kurios yra suvirinamos nuo sijų, kad būtų išvengta tolesnio sijų suvirinimo); pav. 3 vieno tilto skersinių sijų sujungimo priemonės, priklausomai nuo skersinės jėgos dydžio, buvo pritaikytos iš šono suvirintos sijos, taip pat tiesiogiai suvirintos viršutinės juostos sijos specialiomis sijomis. Esant ilgoms balnakilpėms, balnakilpės gali būti virinamos ir iš priešingų pusių, pav. 4a. Fig. 4b yra parodytas sprendimas su nuožulniomis kojelėmis.
Paveikslas 3 – vieno tilto skersinė atrama
Vaizdas 4 – smegenys su balnakilpėmis
Pastatų statyboje taip pat naudojamos standžios balnakilpės su balnakilpėmis arba tiesiog balnakilpės, tačiau pasitaiko ir sprendimų su minkštomis balnakilpėmis, kaip pvz. kniedyti kampai. Ekonominiais sumetimais dažniau naudojami movos inkarai, kurie yra privirinami prie plieninės atramos (5a pav.) arba remiasi į atramą vienu sulenktu galu (5b pav.). Fig. 5c rodo atitinkamą sprendimą su perstumtais kabliukais. Fig. 6 parodytas įprastas lubų atramų sprendimas pastatų konstrukcijoje, būtent a) sukabinta atrama iš I sijų, b) pagaminta iš T sijų, kuri sukuriama nupjaunant I sijas. Atramų galuose visada turi būti ypač tvirtos galinės apkabos (7 pav.). Pasvirieji inkarai naudojami į plokštę įtempti dėl susitraukimo ir temperatūros.
Vaizdas 5 – sukabinimo inkarai
Vaizdas 6 – antresolės konstrukcijos palaikymas
Sukabinimo priemonių matmenų nustatymas atliekamas pagal elementarius principus. Atskiros priemonės turi gauti šlyties jėgą, atitinkančią jų atstumą. Nustatant suvirintos smegenų kamieno jungties matmenis, reikia atsižvelgti į apvertimo momentą.
Vaizdas 7 — a) Smegenų pabaiga su inkaravimu; b) tvirtinimas
Elastinė mova
Ankstesni pristatymai buvo susiję su standžia mova, kai santykinis poslinkis tarp plieninės atramos ir plokštės yra lygus nuliui, o sukabinimo priemonės veikia nuolat. Neatsižvelgiama į sukabinimo priemonių deformaciją, vietinę betono ir plieninės atramos deformaciją.
Vaizdas 8 – laikiklis su elastine mova
Darant prielaidą, kad jungtis yra standi, jėgos, perduodamos atskiromis sukabinimo priemonėmis, yra proporcingos skersinei jėgai ir smegenų tarpui. Jei tam tikrose vietose atsiranda reikšmingų santykinių judesių tarp plieninės atramos ir betoninės plokštės, tai sukelia pastebimą jėgų pergrupavimą. Betonas gali iš dalies nustoti veikti kaip sujungtos sijos slėgio plokštė, todėl maksimalios šlyties jėgų vertės žymiai sumažėja. Fig.8pateiktas konstrukcijos su elastine mova pavyzdys, panašus į tilto per Reiną, Koln-Rodenkirchen. Fig.9parodytas elastinės movos poveikis ištisinei atramai koncentruotai jėgai ir visiškai tolygiai paskirstytai apkrovai. Poslinkis ψ, kuris yra šlyties priėmimo movos standumo matas, yra apibrėžtas fig.8. Todėl tampriosios movos įtaka yra labai didelė, jei movos savybės parenkamos tikslingai, kad gautų šlytį.
Paveikslėlis9— Tilto su elastine mova pavyzdys
Sujungtų konstrukcijų skaičiavimas
Iš esmės ekonomiška, kad betoninės plokštės storis būtų kuo mažesnis, laikantis minimalių normatyvų nustatytų storių.
Statiškai nustatytos struktūros
Statiškai nulemtų konstrukcijų (pvz., paprastų sijų) atveju statiniai poveikiai bendrame ruože tam tikrai apkrovai yra pastovūs arba nepriklausomi nuo laiko. Dėl srauto ir susitraukimo poveikio kinta tik lenkimo momentai ir normaliosios jėgos tam tikrose sekcijos dalyse.
Susitraukimo poveikį galima pavaizduoti kaip atitinkamą temperatūrų skirtumą tarp plieninės sijos ir betoninės plokštės. Dėl betono susitraukimo susietoje sekcijoje atsiranda vidiniai įtempiai, būtent tempimo įtempiai dėl susitraukimo betone, kurių susitraukimui neleidžia plieninė atrama (taip pat ir pati armatūra), o atitinkami gniuždymo įtempiai atsiranda plieno sekcijoje (1 pav.).10). Susitraukimas laikui bėgant didėja iki galutinės vertės pagal vieną eksponentinę funkciją. Kadangi susitraukimo įtempiai taip pat didėja su susitraukimo deformacijomis, dėl to susidaro vadinamasis susitraukimo srautas.
Paveikslėlis10— a) laisvos plokštės susitraukimas be sukabinimo; b) įtempiai dėl susitraukimo sujungtose atramose
Priklausomai nuo statinės sistemos, kuri prisiima betoninės plokštės savaiminį svorį, ji skiriasi: sukabinimas tik judančiajai apkrovai (savo svorį ima tik plieninė atrama, o sujungtoji sistema gauna tik tas apkrovas, kurios veikia gatavą konstrukciją), sukabinimas pagal savo svorį ir judančią apkrovą (visas savaiminis svoris ir judanti apkrova veikia sujungtą sistemą).
Pirmasis atvejis pasitaiko, kai plieninės sijos tarnauja kaip klojinių sijos, neatremtos, o betonuojant jos gali išsilenkti lauke (pav.11a). Šiuo atveju pati plieninė atrama atima betono ir klojinio svorį. Sukibimas vyksta tik tada, kai betonas yra pakankamai kietas (Pav.11b), o atrama neturi būti apkrauta iš karto po betonavimo, kad būtų išvengta žalos ar per didelio betono tekėjimo.
Antruoju atveju, kai betoninės plokštės savaiminį svorį taip pat priima sujungtoji sistema (pav. 11c), daroma prielaida, kad plieninė atrama betonuojant yra palaikoma pakankamai vietose, kad negautų reikšmingų lenkimo momentų. Įtampos pasiskirstymas nuėmus pastolius parodytas fig. 11d.
Paveikslėlis 11 – Judančios ir tuščiosios apkrovos mova su įtampos paskirstymu prieš ir po pastolių nuėmimo
Iš anksto įkelti
Paprastų sijų atveju mažesni tempimo įtempiai betone atsiranda tik dėl susitraukimo ir temperatūrų skirtumo. Dideli tempimo įtempiai atsiranda sijose, ištisinėse sijose ir kitose konstrukcijose, ir dėl to gali atsirasti betono įtrūkimų. Jei neigiamų momentų srityje atsiranda įtrūkimų, sujungimo efektas prarandamas. Todėl naudinga iš anksto sukelti betono plokštėje nedidelius gniuždymo įtempius, kad būtų išvengta įtrūkimų susidarymo dėl betono susitraukimo. Sujungtų sijų betono plokštės tempimo įtempiai gali būti sumažinti:
1. Atitinkamu neigiamu išankstiniu plieninės sijos apkrovimu (viršutinio krašto išankstinis įtempimas). Betonavimo seka turi būti atidžiai išnagrinėta.
2. Keliant ir nuleidžiant ištisinių atramų vidurines atramas. taigi, taikant atitinkamą procedūrą, sujungtos atramos betoninėje plokštėje gali atsirasti gniuždymo įtempių.
3. Iš anksto įtempiant. Paprasčiausias atvejis, kai laisva betono plokštė yra iš anksto įtempta ir tik vėliau prijungiama prie plieninės atramos. Šios procedūros pranašumas yra palyginti maža išankstinio įtempimo jėga, nes suspaustas plieninės atramos diržas nėra iš anksto įtemptas. Ši sija lenkimo momentus gauna tik dėl betoninės plokštės tekėjimo ir susitraukimo, todėl dėl išankstinio įtempimo jėgos išlieka tiesi. Fig. 12a rodo įtempių pasiskirstymą šiuo išankstinio įtempimo atveju (t=0), o pav. 12b galutinė būsena srauto pabaigoje (t=tE) ir pav. 12c lenkimo įtempiai dėl trumpalaikės momentinės apkrovos (t=a). Fig. 12d rodo įtempių pasiskirstymą, kai t=0 yra surištos betoninės plokštės išankstinis įtempimas.
Paveikslas 12 – Laisvai stovinčios betoninės plokštės išankstinis įtempimas su vėlesniu sujungimu
Statiškai neapibrėžtos konstrukcijos
Ištisinės sijos ir panašios konstrukcijos gauna neigiamus lenkimo momentus, kurie dažnai sukelia didelius gelžbetonio plokštės tempimo įtempius. Įtrūkimai yra nepageidautini, ypač tiltuose, atsižvelgiant į sujungtų sijų tarnavimo laiką ir įpjovų poveikį plyšiams. Statiškai neapibrėžtos sistemos apskaičiuojamos trumpalaikėms apkrovoms (judančios apkrovos) pagal įprastus nepakitusios sistemos statikos metodus. Atitinkami statiniai dydžiai ir deformacijos yra tokie patys kaip idealiai elastingoje sistemoje. Esant nuolatinei apkrovai, ypač dideliam išankstiniam įtempimui, visada susidaro didelis srautas. Nustatant išankstinio įtempimo jėgą, reikia atsižvelgti į sulenktų išankstinio įtempimo elementų trintį. Statybos metu reikia atidžiai parinkti sujungtų tiltų iškyšas. Paruoštos sujungtos atramos yra labai standžios, todėl vėliau atlikti aukščio padėties pataisymus beveik neįmanoma. Galutinis lygis pasiekiamas tik po kelerių metų, įvertinus srautą. Tas išlyginimas tam tikru mastu yra neaiškus, nes susitraukimo ir srauto poveikis yra įvairus, priklausomai nuo klimato sąlygų, kurių negalima numatyti.
Išvada
Movos taikymas neapsiriboja lakštinio metalo sijomis, bet taip pat gali apimti atramas Langer sijų standinimui, pakabinamus tiltus ir kt., taip pat grotelių sijas su važiuojamąja dalimi aukštyn arba žemyn. Grotelių tiltai – kelio plokštėse šalia važiuojamosios dalies atsiranda dideli tempimo įtempiai, nes šios plokštės turi daugiau ar mažiau pailgėti pagrindinės sijos įtempto diržo pailgėjimui. Norint išvengti įtrūkimų, reikalingas tinkamas išilginis išankstinis įtempimas. Fig. 13 yra ribinis atvejis, kai plieno tinklelis nebeturi apatinio diržo, o jo vaidmenį visiškai perima abiem kryptimis iš anksto įtempta gelžbetonio plokštė. Fig. 13b galite matyti skerspjūvio kanalus 60x180 mm pačioje atrama.
Vaizdas 13 — Gahle tiltas: a) atkarpa; b) apatinės juostos sankryža, kairėje prie pagrindinės stoties, dešinėje ties Vešaljka