Svarīgs tehniskais un drošības paziņojums: Šis ir arhīvu izglītojošs teksts, nevis konstrukcijas projekts, statisks aprēķins, piemērojams standarts, savienojuma detaļa vai instrukcija būvniecībai, metināšanai, betonēšanai, nostiprināšanai, iepriekšējai nospriegošanai vai atjaunošanai. Visas oriģinālās formulas, marķējumi, izmēri, materiāli, procedūras un pretenzijas tiek nodotas bez pārbaudes saskaņā ar šodienas noteikumiem. Savienoto tēraudbetona konstrukciju projektēšana un izpilde ir tikai autorizētu būvinženieru, būvprojektētāju, darbuzņēmēju un uzraudzību, pamatojoties uz konkrēto objektu, slodzi, grunti, materiālu un piemērojamiem standartiem.
Savienotās konstrukcijas nav īpašs pakalpojums pašreizējā Savo Kusić publiskajā piedāvājumā. Pašlaik uzmanība tiek pievērsta koka logi, koka-alumīnija logi un pielāgotas durvis. Logu vai durvju projektam varat nosūtīt pieprasījums pēc piedāvājuma.
Ievads
Dažās konstrukcijās tiek izmantotas dzelzsbetona plātnes uz tērauda balstiem, piemēram, tiltu seguma plātnes uz I-garenvirziena un šķērssijām vai pārsegumi ēkās uz I-sijām. Iepriekš šādas sistēmas tika izmērītas, pieņemot, ka šie divi elementi var kustēties viens ar otru un momentus galvenā laiduma virzienā uztver tikai tērauda balsti. Betona plātne pārnesa slodzi uz tērauda sijām, bet nepiedalījās atbilstošo statisko vērtību saņemšanā (1 att.).
Attēls 1 — savienots nesējs, sistēma
Šai konstrukcijas metodei betona plātnē ar regulāriem starplaikiem ir paredzētas šķērseniskas šuves, lai nodrošinātu dzelzsbetona saraušanos un izvairītos no nevēlamām plaisām, t.i., papildu spriegumiem. Tomēr pieredze rāda, ka faktiskie spēki šādā sistēmā būtiski atšķiras no aprēķinātajiem. Dzelzsbetona plātnes un tērauda balsta saskares vietā rodas liela berze (saķeres spriegums), tāpēc abi elementi vienmēr sadarbojas.
Neparedzētā savienojuma efekta trūkums ir iecirtuma efekta parādīšanās uz betona plātnes šuvēm. Bīdes spriegumi gar abatmenta virsmu krasi palielinās savienojuma tuvumā, līdzīgi kā bīdes spriegumi sānu šuvju galos. Tā kā nulles līnijas pozīcija savienojumā praktiski nemainās, normālie spriegumi tērauda balstā var būt ievērojami lielāki nekā tie, kas aprēķināti vienmērīgai sakabei. Sākot no šī iecirtuma, var notikt adhēzijas apgūšana, kas izplatās tālāk. Tāpēc šuves ietves plātnē nepilda savu lomu un nav efektīvas.
Savienotās iekavas
Savienotu balstu gadījumā tiek pieņemts, ka bīdes spēkus uz saskares virsmu starp tērauda balstu un betona plāksni var droši pārnest (spēki sijās). Noteikums ir tāds, ka betona plāksne balstās tieši uz tērauda atbalsta augšējās jostas un ka nav relatīvas kustības. Pie šī tā sauktā Ar cieto savienojumu tiek izmantoti speciāli savienošanas līdzekļi (vārpstas, kāpšļi, enkuri), kas tiek iestrādāti betonā.
Mēs apsvērsim savienotas sijas gadījumu ar betona plāksni bez šķērseniskiem savienojumiem. Ja noteikta slodze (piem., lieces moments) iedarbojas tikai īsu laiku, attiecīgie spriegumi un deformācijas Δσ, resp. Δε pēc elementārās stiprības zinātnes, līdzīgi kā dzelzsbetons. Spriegumi tēraudā un betonā pie noteikta pagarinājuma ir attiecībā pret to elastības moduli: σst/σb = Est/Eb = n. Ja slodze ir ilgstoša, rodas betona deformācijas saraušanās un plūsmas dēļ. Ja ar ε0= σ/E0 atzīmēt deformāciju īslaicīgas slodzes dēļ momentā t =0, deformācija palielinās pie pastāvīgas slodzes berzes dēļ līdz brīdim t līdz vērtībai εt = ε0(t + φt). Tādos pašos apstākļos tecēšanas deformācijas aprēķina tā, it kā tās būtu proporcionālas spriegumiem. Tāpēc saka, ka _Hūka_likums attiecas uz deformācijām plūsmas dēļ. Plūsmas koeficients φt ir atkarīgs no laika, betona klases, ārējās temperatūras, gaisa mitruma, elementa noslogošanas brīža utt.
Liekšanas vietā pēc Bernoulli\ un Navier\ parādās diferenciālās attiecības, t.i., spriegumu sadalījums jānosaka no plūsmas diferenciālvienādojuma. Plūsmas rezultātā spriegumi betonā samazinās, bet tēraudā palielinās. Šīs sprieguma izmaiņas papildus šķērsgriezuma izmēriem ir atkarīgas no elastīgajiem izmēriem un slodzes momenta. Līdzīgas sekas kā no plūsmas rodas no betona saraušanās. Saraušanās pasākumu apjoms εs ir atkarīgs no betona, tā ražošanas metodes, kā arī no klimatiskajiem apstākļiem. Betona saraušanās nav atkarīga no elementam pieliktās slodzes.
Sakabes līdzekļi
Sakabes līdzekļiem ir droši jāpārnes visi bīdes spēki saskarē esošajās betona un tērauda virsmās radušos slodžu dēļ, tādējādi novēršot slīdēšanu. Turklāt tiem jāsaņem slīpie galvenie spriegošanas spēki, ja to izmēra dēļ pati betona sekcija tos nevar uztvert. Spēku lielumu nosaka saskaņā ar elementāro lieces teoriju. Par savienošanas līdzekļiem tiek uzskatīti šādi:
- Sakabes enkuri: tās ir apaļas vai plakanas dzelzs plāksnes, piemetinātas pie tērauda balsta augšējās jostas, kas darbojas līdzīgi kā dzelzsbetona siju liektais stiegrojums. Tie ir izgatavoti kā āķi vai kāpšļi, pa diagonāli vai vertikāli. Šie enkuri darbojas tikai vienā virzienā un nav efektīvi, ja bīdes spēks maina zīmi.
- Kronšteini: tie ir piestiprināti pie tērauda balsta augšējās virsmas, tie var uztvert bīdes spēkus abos virzienos. Jānošķir mīkstās un stingrās smadzenes bīdes spēka virzienā. Mīkstās smadzeņu šūnas cieš no ievērojamām deformācijām un nevienmērīgi sadala bīdes spēkus pa to virsmu. Stingras smadzenes nodrošina labāku spēku sadalījumu ar mazākām deformācijām.
Attēls 2 — tilts pār Rūras upi netālu no Herdekas
- Spirālveida stiegrojums: tas balstās uz tērauda balsta un ir metināts saskares vietās. Spirāles nav piemērotas ievērojamiem sakabes spēkiem. Tas pats attiecas uz gofrēto apaļo tēraudu. Kā piemēru savienojumam uz tiltiem, attēlā. 2 attēlotas tilta pār Rūru pie Herdeckas sijas (sijas 60x40 ar vertikālām kāpšļiem ϕ12, kas ir metinātas secībā no sijām, lai izvairītos no tālākas piemetināšanas); att. 3 viena tilta šķērsenisko siju savienošanas līdzekļi atkarībā no šķērsspēka lieluma tika uzlikti sijām sāniski metinātie kāpšļi, kā arī tieši metinātie kāpšļi augšējai jostai ar speciālām sijām. Garo kāpšu gadījumā kāpšļus var sametināt arī pretējās pusēs, att. 4a. attēlā. 4b ir parādīts risinājums ar slīpām kāpšļiem.
Attēls 3 — viena tilta šķērsvirziena atbalsts
Attēls 4 — smadzenes ar kāpšļiem
Ēku būvniecībā tiek izmantotas arī stingras kāpšļi ar kāpšļiem vai vienkārši kāpšļi, taču ir sastopami arī risinājumi ar mīkstajām kāpnēm, piemēram, piem. kniedēti stūri. Ekonomisku apsvērumu dēļ biežāk tiek izmantoti sakabes enkuri, kas ir sadurmetināti pie tērauda balsta (att. 5a) vai balstās uz balsta ar vienu saliektu galu (5b att.). attēlā. 5c parāda atbilstošo risinājumu ar pārvietotiem āķiem. attēlā. 6 parāda normālu griestu balstu risinājumu ēku konstrukcijā, proti, a) no I-sijām izgatavotu savienoto balstu, b) no T veida sijām, kas tiek izveidota, griežot I-sijas. Balstu galos vienmēr jānodrošina īpaši stipras gala stiprinājumi (att. 7). Slīpi enkuri tiek izmantoti, lai plātnē radītu spriegumus no saraušanās un temperatūras.
Attēls 5 — savienojuma enkuri
Attēls 6 — starpstāvu struktūras atbalsts
Sakabes līdzekļu izmēru noteikšana tiek veikta pēc elementāriem principiem. Atsevišķiem līdzekļiem jāsaņem bīdes spēks, kas atbilst to attālumam. Izmērot smadzeņu stumbra metināto savienojumu, jāņem vērā apgāšanās moments.
Attēls 7 — a) Smadzeņu gals ar enkurošanu; b) noenkurošana
Elastīgā sakabe
Iepriekšējās prezentācijas bija saistītas ar stingru savienojumu, kur relatīvā nobīde starp tērauda balstu un plāksni ir vienāda ar nulli, un sakabes līdzekļi darbojas nepārtraukti. Sakabes līdzekļu deformācija, betona un tērauda balsta lokālā deformācija ir atstāta novārtā.
Attēls 8 — kronšteins ar elastīgu savienojumu
Pieņemot stingru savienojumu, spēki, ko pārraida ar atsevišķiem sakabes līdzekļiem, ir proporcionāli šķērsvirziena spēkam un smadzeņu attālumam. Ja noteiktās vietās notiek ievērojamas relatīvas kustības starp tērauda balstu un betona plāksni, tas izraisa ievērojamu spēku pārgrupēšanos. Betons var daļēji pārstāt darboties kā savienotās sijas spiediena plāksne, tādējādi ievērojami samazinot bīdes spēku maksimālās vērtības. attēlā.8dots piemērs konstrukcijai ar elastīgo savienojumu, kas ir līdzīgs tiltam pār Reinu, Koln-Rodenkirhen. attēlā.9parādīta elastīgās sakabes ietekme uz nepārtrauktu balstu koncentrētam spēkam un pilnībā vienmērīgi sadalītai slodzei. Nobīde ψ, kas ir savienojuma stingrības mērs bīdes uztveršanai, ir definēts attēlā.8. Tāpēc elastīgās sakabes ietekme ir ļoti liela, ja sakabes īpašības ir mērķtiecīgi izvēlētas tā, lai tā uztvertu bīdes.
Attēls9— Piemērs tiltam ar elastīgo savienojumu
Savienoto konstrukciju aprēķins
Principā ir ekonomiski, lai betona plātnes biezums būtu pēc iespējas mazāks, vienlaikus ievērojot normatīvos noteiktos minimālos biezumus.
Statiski noteiktas struktūras
Statiski noteiktu konstrukciju gadījumā (piem., vienkāršas sijas) statiskās ietekmes kopējā griezumā noteiktai slodzei ir nemainīgas vai neatkarīgi no laika. Tikai lieces momenti un normālie spēki atsevišķās sekcijas daļās ir mainīgi plūsmas un saraušanās ietekmes dēļ.
Saraušanās efektu var attēlot kā atbilstošu temperatūras starpību starp tērauda siju un betona plātni. Betona saraušanās rezultātā savienotajā sekcijā parādās iekšējie spriegumi, proti, stiepes spriegumi no saraušanās betonā, kuru saraušanos novērš tērauda balsta (kā arī paša stiegrojuma) ietekme, savukārt tērauda sekcijā rodas attiecīgi spiedes spriegumi (att.).10). Laika gaitā saraušanās palielinās līdz galīgajai vērtībai saskaņā ar vienu eksponenciālu funkciju. Tā kā saraušanās spriegumi palielinās arī līdz ar saraušanās deformācijām, tas rada tā saukto sarukuma plūsmu.
Attēls10— a) brīvās plāksnes saraušanās bez sakabes; b) spriegumi saraušanās dēļ savienotajos balstos
Atkarībā no statiskās sistēmas, kas uzņemas betona plātnes pašsvaru, tā atšķiras: sakabe tikai kustīgajai slodzei (savu svaru ņem tikai tērauda balsts, un savienotā sistēma saņem tikai tās slodzes, kas iedarbojas uz gatavo konstrukciju), sakabe uz pašu svaru un kustīgo slodzi (uz savienoto sistēmu iedarbojas viss pašsvars un kustīgā slodze).
Pirmais gadījums notiek, kad tērauda sijas bez atbalsta kalpo kā veidņu sijas, bet betonēšanas laikā tās var izlocīties laukā (att.11a). Šajā gadījumā tērauda balsts pats uzņem betona un veidņu svaru. Līmēšana notiek tikai tad, kad betons ir pietiekami ciets (Zīm.11b), un balstu nedrīkst noslogot uzreiz pēc betonēšanas, lai izvairītos no bojājumiem vai pārmērīgas betona plūsmas.
Otrajā gadījumā, kad savienotā sistēma uztver arī betona plātnes pašsvaru (11c att.), tiek pieņemts, ka tērauda balsts betonēšanas laikā tiek atbalstīts pietiekamās vietās, lai tas nesaņemtu būtiskus lieces momentus. Sprieguma sadalījums pēc sastatņu noņemšanas ir parādīts attēlā. 11d.
Attēls 11 — savienojums kustīgai un tukšai slodzei ar sprieguma sadalījumu pirms un pēc sastatņu noņemšanas
Iepriekšēja ielāde
Vienkāršu siju gadījumā mazāki stiepes spriegumi betonā rodas tikai saraušanās un temperatūras starpības dēļ. Ievērojami stiepes spriegumi rodas pārkares sijām, vienlaidu sijām un citās konstrukcijās, kas var radīt plaisas betonā. Ja negatīvo momentu zonā parādās plaisas, savienojuma efekts tiek zaudēts. Tāpēc ir lietderīgi jau iepriekš radīt nelielus spiedes spriegumus betona plātnē, lai droši izvairītos no plaisu veidošanās betona saraušanās dēļ. Stiepes spriegumus savienoto siju betona plātnē var samazināt:
1. Ar atbilstošu negatīvu tērauda sijas priekšslodzi (augšējās malas priekšspriegošana). Rūpīgi jāizpēta betonēšanas secība.
2. Paceļot un nolaižot nepārtraukto balstu vidējos balstus. tādējādi ar atbilstošu procedūru savienotā balsta betona plātnē var radīt spiedes spriegumus.
3. Ar iepriekšēju spriedzi. Vienkāršākais gadījums ir tad, kad brīvā betona plāksne ir iepriekš nospriegota un tikai pēc tam savienota ar tērauda balstu. Šīs procedūras priekšrocība ir salīdzinoši mazs nospriegošanas spēks, jo tērauda balsta saspiestā josta nav iepriekš nospriegota. Šī sija saņem lieces momentus tikai betona plātnes plūsmas un saraušanās dēļ, tāpēc tā paliek taisna, pateicoties iepriekšējai nospriegojuma spēkam. attēlā. 12a parāda spriegumu sadalījumu šim priekšspriegojuma gadījumam (t=0), un att. 12b galīgais stāvoklis plūsmas beigās (t=tE) un att. 12c lieces spriegumi īslaicīgas momentslodzes dēļ (t=a). attēlā. 12d parāda spriegumu sadalījumu t=0 savienotās betona plātnes iepriekšējas nospriegošanas gadījumā.
Attēls 12 — brīvi stāvošas betona plātnes iepriekšēja nospriegošana ar sekojošu savienojumu
Statiski nenoteiktas konstrukcijas
Nepārtrauktas sijas un līdzīgas konstrukcijas saņem negatīvus lieces momentus, kas bieži vien rada lielus stiepes spriegumus dzelzsbetona plātnē. Plaisas ir nevēlamas, īpaši tiltos, ņemot vērā savienoto siju kalpošanas laiku un robu ietekmi uz plaisām. Statiski nenoteiktas sistēmas aprēķina īslaicīgām slodzēm (kustīgām slodzēm) pēc parastajām statikas metodēm nemainīgai sistēmai. Atbilstošie statiskie lielumi un deformācijas ir tādi paši kā ideāli elastīgā sistēmā. Pastāvīgas slodzes, īpaši lielas iepriekšējas slodzes, ietekmē vienmēr notiek liela plūsma. Nosakot spriegojuma spēku, jāņem vērā saliekto spriegojuma elementu berze. Būvniecības laikā rūpīgi jāizvēlas savienoto tiltu pārkare. Gatavie savienotie balsti ir ļoti stingri, tāpēc ir gandrīz neiespējami veikt turpmākas augstuma pozīcijas korekcijas. Galīgais līmenis tiek sasniegts tikai pēc vairākiem gadiem, ņemot vērā plūsmu. Šī izlīdzināšana zināmā mērā ir neskaidra, jo saraušanās un plūsmas ietekme ir mainīga atkarībā no klimatiskajiem apstākļiem, kurus nevar paredzēt.
Secinājums
Sakabes pielietojums neaprobežojas tikai ar lokšņu metāla sijām, bet var ietvert arī balstus Langera siju stingrināšanai, piekaramos tiltus utt., kā arī režģu sijas ar brauktuvi uz augšu vai uz leju. Režģu tilti - ceļa plātnēs pie brauktuves lejā rodas lieli stiepes spriegumi, jo šīm plātnēm lielākā vai mazākā mērā ir jāievēro galvenās sijas nospriegotās jostas pagarinājums. Lai izvairītos no plaisām, ir nepieciešama atbilstoša gareniskā iepriekšēja nospriegošana. attēlā. 13 ir robežgadījums, kurā tērauda režģim vairs nav apakšējās jostas, un tās lomu pilnībā pārņem abos virzienos iepriekš nospriegota dzelzsbetona plāksne. attēlā. 13b pašā balstā var redzēt šķērsgriezuma kanālus 60x180 mm.
Attēls 13 — Gāla tilts: a) sadaļa; b) apakšējās jostas krustojums, pa kreisi pie galvenās stacijas, pa labi pie Vešaljka