Важно техничко и безбедносно известување: Ова е архивски едукативен текст, а не конструктивен дизајн, статичка пресметка, применлив стандард, споен детал или упатство за изградба, заварување, бетонирање, потпора, преднапрегање или рехабилитација. Сите оригинални формули, ознаки, димензии, материјали, процедури и барања се пренесуваат без верификација според денешните прописи. Проектирањето и изведбата на споени челично-бетонски конструкции им припаѓа исклучиво на овластени градежни инженери, конструктори, изведувачи и надзор врз основа на конкретниот објект, оптоварување, почва, материјал и важечки стандарди.
Поврзаните конструкции не се посебна услуга во тековната јавна понуда на Саво Кусиќ. Тековниот фокус е дрвени прозорци, дрво-алуминиумски прозорци и прилагодени врати. За проект за прозорец или врата, можете да испратите барање за понуда.
Вовед
Во некои конструкции се користат армирано-бетонски плочи на челични носачи, како што се тротоарните плочи на мостовите на I-надолжни и попречни носачи или тавани во згради на I-носачи. Претходно, ваквите системи беа димензионирани под претпоставка дека овие два елементи можат да се движат еден со друг и дека моментите во насока на главниот распон се примале само со челични потпори. Бетонската плоча го префрли товарот на челичните носачи, но не учествуваше во примањето на соодветните статички вредности (сл. 1).
Слика1— Споен носач, систем
За овој начин на градба се предвидуваат попречни споеви во бетонската плоча во редовни интервали, со цел да се овозможи собирање на армиран бетон и да се избегнат несакани пукнатини, односно дополнителни напрегања. Сепак, искуството покажа дека вистинските сили во таков систем значително се разликуваат од пресметаните. На допирот помеѓу армирано-бетонската плоча и челичната потпора се јавува големо триење (напрегање на адхезијата), така што двата елементи секогаш соработуваат.
Недостаток на непредвидениот ефект на спојување е појавата на засечен ефект на споеви на бетонската плоча. Напрегањата на смолкнување долж површината на абатментот нагло се зголемуваат во близина на спојот, слично на напрегањата на смолкнување на краевите на страничните шевови. Бидејќи позицијата на нултата линија на спојницата практично не се менува, нормалните напрегања во челичната потпора можат да бидат значително повисоки од оние пресметани за рамномерно спојување. Почнувајќи од овој засек, може да дојде до совладување на адхезијата што се шири понатаму. Според тоа, спојниците во тротоарната плоча не ја исполнуваат својата улога и не се ефективни.
Споени загради
Во случај на споени носачи, се претпоставува дека силите на смолкнување на контактната површина помеѓу челичниот носач и бетонската плоча можат безбедно да се пренесат (сили во гредите). Правилото е бетонската плоча да лежи директно на горниот појас на челичната потпора и да нема релативни движења. Кај оваа таканаречена Со ригидна спојка се користат специјални средства за поврзување (шипки, увозници, котви), кои се вградуваат во бетон.
Ќе го разгледаме случајот на споен зрак со бетонска плоча без попречни споеви. Ако одредено оптоварување (на пр. момент на свиткување) делува само кратко, соодветните напрегања и деформации Δσ, односно. Δε според науката за елементарна сила, слично на армиран бетон. Напрегањата кај челикот и бетонот, при одредено издолжување, стојат во однос на нивниот модул на еластичност: σst/σb = Est/Eb = n. Ако оптоварувањето е долгорочно, се јавуваат деформации на бетонот поради собирање и проток. Ако со ε0= σ/E0 означете ја деформацијата поради краткотрајно оптоварување во моментот t =0, деформацијата се зголемува при трајно оптоварување поради триење до моментот t до вредноста εt = ε0(t + φt). Под истите услови, деформациите на приносот се пресметуваат како да се пропорционални на напрегањата. Затоа се вели дека законот на _Хук се однесува на деформации поради проток. Коефициентот на проток φt зависи од времето, класата на бетон, надворешната температура, влажноста на воздухот, моментот на оптоварување на елементот итн.
Наместо свиткување според Bernoulli\ и Navier, се појавуваат диференцијални односи, односно распределбата на напрегањето треба да се одреди од диференцијалната равенка за проток. Како резултат на протокот, напрегањата во бетонот се намалуваат, додека напрегањата во челикот се зголемуваат. Овие промени на напрегањата зависат, покрај димензиите на напречниот пресек, од димензиите на еластичноста и моментот на оптоварување. Слични последици како и од протокот се јавуваат од собирањето на бетонот. Количината на мерките за собирање εs зависи од бетонот, начинот на неговото производство, како и од климатските услови. Смалувањето на бетонот не зависи од оптоварувањето кое се применува на елементот.
Спојки
Средствата за спојување треба безбедно да ги пренесат сите сили на смолкнување на бетонските и челичните површини во контакт, поради настанатите оптоварувања и на тој начин да се спречи лизгање. Покрај тоа, тие треба да ги примат косите главни затегнувачки сили, доколку поради нивната големина самиот бетонски пресек не може да ги прими. Големината на силите се одредува според елементарната теорија на свиткување. Се земаат предвид следните средства за спојување:
- Сидра за спојување: Тие се тркалезни или рамни железни, заварени на горниот појас на челичната потпора, кои делуваат слично на свитканата арматура на армирано-бетонските греди. Тие се направени како куки или узенгии, дијагонално или вертикално. Овие котви дејствуваат само во една насока и не се ефективни ако силата на смолкнување го промени знакот.
- Носачи: Тие се прицврстени на горната површина на челичната потпора, можат да примаат сили на смолкнување во двете насоки. Треба да се направи разлика помеѓу меки и крути мозоци во насока на силата на смолкнување. Меките мозочни клетки трпат значителни деформации и нерамномерно ги распределуваат силите на смолкнување на нивната површина. Цврстите загради обезбедуваат подобра распределба на силите при помали деформации.
Слика2— Мост над реката Рур кај Хердеке
- Спирално засилување: Се потпира на челична потпора и се заварува на допирните точки. Спиралите не се погодни за значителни сили на спојување. Истото важи и за брановиден круг челик. Како пример за средства за спојување на мостови, на сл.2прикажани се мозокот на мостот на реката Рур кај Хердеке (мозоци60x40со вертикални узни ϕ12, кои се заваруваат на самите мозоци, со цел да се избегнат понатамошни исеченици од заварувањето); на сл.3средства за спојување на попречните носачи на еден мост, во зависност од големината на попречната сила, за носачите се користеле странично заварени увозници, како и директно заварени увозници за горниот појас со посебни носачи. Во случај на долги узенгии, увозниците може да се заваруваат и од спротивни страни, сл.4а. На сл.4b покажува решение со коси узенгии.
Слика 3 — Попречен носач на еден мост
Слика 4 — Мозоци со узенгии
Во градежништвото се користат и крути узенгии со узенгии или само увозници, но се среќаваат и раствори со меки увозници како на пр. заковани агли. Од економски причини, почесто се користат котви за спојување, кои се заварени со задник на челична потпора (сл. 5a), или се потпираат на носачот со еден свиткан крај (сл. 5b). На сл. 5c го прикажува соодветното решение со поместени куки. На сл. 6 покажува нормално решение за потпорите на таванот во градежната конструкција, имено а) споена потпора направена од I-зраци, б) направена од T-зраци, која се создава со сечење на I-зраците. На краевите на потпорите, секогаш треба да се обезбедат особено силни краеви загради (сл. 7). Наклонетите сидра се користат за внесување напрегања од собирање и температура во плочата.
Слика 5 — Сидра за спојување
Слика 6 — Поддршка на мезанинска структура
Димензионирањето на средствата за спојување се врши според елементарни принципи. Поединечните средства треба да добијат сила на смолкнување што одговара на нивното растојание. При димензионирање на заварената врска на мозочното стебло треба да се земе предвид моментот на превртување.
Слика 7 — а) Крај на мозокот со закотвување; б) закотвување
Еластична спојка
Претходните презентации беа поврзани со цврстата спојка, каде релативното поместување помеѓу челичната потпора и плочата е еднакво на нула, а средствата за спојување дејствуваат континуирано. Се игнорира деформацијата на средствата за спојување, локалната деформација на бетонот и челичната потпора.
Слика 8 — Држач со еластична спојка
Под претпоставка за круто спојување, силите што се пренесуваат со поединечни средства за спојување се пропорционални на попречната сила и растојанието на мозокот. Доколку се појават значителни релативни движења помеѓу челичната потпора и бетонската плоча во одредени области, тоа предизвикува забележливо прегрупирање на силите. Бетонот делумно може да престане да делува како плоча под притисок на споена греда, при што максималните вредности на силите на смолкнување се значително намалени. На сл.8даден е пример за конструкција со еластична спојка, слична на мостот на Рајна, Келн-Роденкирхен. На сл.9е прикажан ефектот на еластичното спојување на континуирана потпора, за концентрирана сила и целосно рамномерно распределено оптоварување. Поместувањето ψ, кое е мерка за крутоста на спојката за примање на смолкнување, е дефинирано на сл.8. Затоа, влијанието на еластичната спојка е многу големо, доколку карактеристиките на спојката се намерно избрани за да се добие смолкнување.
Слика9— Пример за мост со еластична спојка
Пресметка на споени конструкции
Во принцип, економично е дебелината на бетонската плоча да биде што помала, а да се почитуваат минималните дебелини утврдени со прописите.
Статички определени структури
За статички определени конструкции (на пр. едноставни греди), статичките влијанија во заедничкиот дел за одредено оптоварување се константни или независни од времето. Само моментите на свиткување и нормалните сили во одредени делови од делот се променливи поради ефектите од протокот и собирањето.
Ефектот на собирање може да се претстави како соодветна температурна разлика помеѓу челичната потпора и бетонската плоча. Како резултат на собирањето на бетонот, во споениот дел се појавуваат внатрешни напрегања, имено напрегања на истегнување од собирање во бетонот, чие собирање се спречува со влијание на челичната потпора (како и самата арматура), додека соодветните напрегања на притисок се јавуваат во челичниот пресек (сл. 10). Смалувањето се зголемува со текот на времето до крајна вредност според една експоненцијална функција. Бидејќи напрегањата на собирање исто така се зголемуваат со деформациите на собирање, се јавува таканаречениот проток на собирање.
Слика 10 — а) Смалување на слободната плоча без спојка; б) напрегања поради собирање во споени носачи
Во зависност од статичкиот систем кој ја презема само-тежината на бетонската плоча, тој се разликува: спојување само за подвижниот товар (само челичната потпора ја зема сопствената тежина, а споениот систем ги прима само оптоварувањата што дејствуваат на завршената конструкција), спојката за сопствената тежина и товарот што се движи (целата само-тежина и движечкиот систем делуваат на двојката).
Првиот случај се јавува кога челичните носачи служат како кофражни носачи, без да бидат потпрени, а при бетонирање можат да се виткаат на терен (сл.11а). Во овој случај, самата челична потпора ја зема тежината на бетонот и кофражот. Врзувањето се јавува само кога бетонот е доволно тврд (Сл.11б), а носачот не смее да се оптоварува веднаш по бетонирањето, за да се избегне оштетување или прекумерно течење на бетонот.
Во вториот случај, кога само-тежината на бетонската плоча ја прима споениот систем (Сл11в), се претпоставува дека челичната потпора е потпрена при бетонирање на доволни места, за да не добива значителни моменти на свиткување. Распределбата на напонот по отстранувањето на скелето е прикажана на сл.11г.
Слика11— Спојка за поместување и самооптоварување, со распределба на напон пред и по отстранувањето на скелето
Вчитај однапред
Во случај на едноставни греди, помали напрегања на истегнување се јавуваат во бетонот само поради собирање и температурна разлика. Значителни напрегања на истегнување се јавуваат кај гредите на надвиснатост, непрекинати носачи и други конструкции, и тие можат да предизвикаат пукнатини во бетонот. Ако се појават пукнатини во областа на негативни моменти, ефектот на спојување се губи. Затоа, корисно е однапред да се предизвикаат мали напрегања на притисок во бетонската плоча со цел безбедно да се избегне формирање на пукнатини поради собирање на бетонот. Напрегањата на истегнување во бетонската плоча на споените греди може да се намалат:
1. Со соодветно негативно предоптоварување на челичниот носач (пред-затегнување на горниот раб). Во исто време, редоследот на бетонирање треба внимателно да се проучува.
2. Со подигање и спуштање на средните носачи на континуираните носачи. при што со соодветна постапка може да се предизвикаат напрегања на притисок во бетонската плоча на споената потпора.
3. Со преднапрегање. Наједноставниот случај е кога слободна бетонска плоча е преднапрегнат, и само последователно поврзана со челична потпора. Предноста на оваа постапка е релативно мала сила на преднапрегање, бидејќи компримираниот појас на челичната потпора не е преднапрегнат. Овој носач добива моменти на свиткување само поради течењето и собирањето на бетонската плоча, па затоа останува исправен поради силата на преднапрегање. На сл.12и е прикажана распределбата на напрегањето за овој случај на преднапрегање (t=0), а на сл.12б конечна состојба на крајот од протокот (t=tE) и на сл.12c напрегања на свиткување поради краткотрајно оптоварување на моментот (t=a). На сл.12d ја прикажува распределбата на напонот за t=0 во случај на преднапрегање на залепената бетонска плоча.
Слика12— Преднапрегање на самостоечка бетонска плоча со последователна спојка
Статички неопределени конструкции
Континуираните носачи и слични конструкции добиваат негативни моменти на свиткување, кои често предизвикуваат високи затегнувачки напрегања во армирано-бетонската плоча. Пукнатините се непожелни особено кај мостовите, со оглед на работниот век на споените греди и ефектот на засеците на пукнатините. Статички неопределените системи се пресметуваат за краткорочни оптоварувања (подвижни оптоварувања) според вообичаените методи на статика за непроменет систем. Соодветните статички големини и деформации се исти како во идеално еластичен систем. Под дејство на постојано оптоварување, особено високо преднапрегање, секогаш се јавува голем проток. При определување на силата на преднапрегање треба да се земе предвид триењето на свитканите елементи за преднапрегање. За време на изградбата, настрешницата на споените мостови треба внимателно да се избере. Готовите споени потпори се многу цврсти, така што е речиси невозможно да се направат последователни корекции на висинската положба. Конечното ниво се постигнува дури по неколку години, со оглед на протокот. Тоа израмнување е до одреден степен неизвесно, бидејќи ефектите од собирањето и втечнувањето се променливи, во зависност од климатските услови кои не можат да се предвидат.
Заклучок
Примената на спојката не е ограничена само на греди од лим, туку може да вклучува и носачи за зацврстување на греди Лангер, висечки мостови итн., како и решетки носачи со коловоз нагоре или надолу. Решетки мостови - високи напрегања на затегнување се јавуваат во коловозните плочи во близина на коловозот долу, бидејќи овие плочи треба во поголема или помала мера да го следат издолжувањето на затегнатиот појас на главниот носач. Потребно е соодветно надолжно преднапрегање за да се избегнат пукнатини. На сл.13постои граничен случај во кој челичната решетка веќе воопшто нема долен појас, а нејзината улога целосно ја презема армирано-бетонска плоча преднапрегната во двете насоки. На сл.13b видливи се каналите на делницата60x180mm во самата потпора.
Слика13— мост Гале: а) делница; б) јазол на долниот појас, лево на главната станица, десно кај Вешаљка