Plieninių sijų dizainas (su diagrama)

Perskaitę šį straipsnį, sužinosite apie plieninių sijų konstrukciją pagal diagramas.

Įvadas:

Jei tiltelio denyje yra RC plokštė, kuri paprasčiausiai yra ant kelių plieninių sijų, RC denio plokštė pripildys viršutinę apkrovą ir gyvą apkrovą, padengdama tarp plieninių sijų ir tokiu būdu perkelia apkrovas ant plieninių sijų. Kita vertus, plieninės sijos išilgai išilginės ir perkelia apkrovas iš tilto denio į atramas ar prieplaukas.

Tokiuose tiltų deniuose lenkimo momentas, kurį sukelia tiltų denio apkrovos, savaime atsispiria pačių plieninių sijų, nesuteikiant jokios pagalbos iš denio plokštės tam, kad dėl išilginio pjūvio atsiskyrimas ir slydimas atsirastų denio plokštės ir plieninės sijos. Todėl šie du vienetai reiškia. denio plokštė ir plieninė siena negali monolitiniu būdu veikti kaip vienas vienetas.

Pirmiau minėti du įrenginiai gali būti naudojami kaip vienas blokas, taip užtikrinant didesnį inercijos momentą ir tokiu būdu didesnį sekcijos modulį, jei tam tikru mechaniniu įtaisu yra užkirstas kelias atskyrimui ir slydimui tarp denio plokštės ir plieninių sijų.

Mechaninis įrenginys yra žinomas kaip „šlyties jungtys“, o tokiuose tiltų deniuose sijų gylis skaičiuojamas nuo sijų dugno iki plokštės viršaus, denio plokštė veikia kaip naujų sijų, vadinamų „kompozicinėmis sijos“, flanšas. “. Kadangi denio plokštė užima didžiausią suspaudimo jėgos dalį, plieninės sijos apatinis flanšas turi būti atitinkamai padidintas, kad būtų imtasi tempimo jėgos.

Sudėtinių sijų privalumai:

1. Plieninių sijų apkrovą galima padidinti, jei prie apatinio flanšo pridedamas tam tikras tempiamojo plieno kiekis, o sijos yra monolitinės su denio plokšte.

2. In situ ir surenkamų vienetų derinys, taigi taupo formą ir brangiai kainuoja.

3. Greičiau statant, nes nereikalaujama, kad, jei pageidaujama, paklotų plokščių liejimui būtų reikalingas sustojimas.

Šlyties jungtys:

Yra dviejų tipų šlyties jungtys:. standžios šlyties jungtys susideda iš trumpo ilgio kvadratinių arba stačiakampių strypų, sustandintų kampų, kanalų ar pusių, suvirintų prie plieninių sijų viršaus flanšo (15.1 pav.). Šios šlyties jungtys užkerta kelią slydimui, atsilenkdamos nuo denio plokštės betono.

Kad būtų išvengta vertikalaus atskyrimo tarp sijos viršutinės dalies ir plokštės, turi būti įrengtas tvirtinimo įtaisas, kaip parodyta (Pav. 15.3) visoms šlyties jungtims, parodytoms (Pav. 15.1).

Lankstus šlyties sujungimas susideda iš smeigių, kampų, kanalų ir sriegių, suvirintų ant plieninių sijų viršaus flanšo (15.2 pav.). Šios šlyties jungtys suteikia atsparumą lenkiant. Kaip ir standžiuose šlyties sujungimuose, kai kuriose lanksčiose šlyties jungtyse turi būti įtaisytas tvirtinimo įtaisas, kai būtina užkirsti kelią atskyrimui. (15.2b pav.) ir (15.2d).

Stiebų galvutė (15.2a pav.) Arba horizontali kanalo kojelė (15.2 pav.) Suteikia reikiamą tvirtinimo įtaisą, todėl tokiais atvejais nereikia atskirų tvirtinimo įtaisų.

Dizaino principai:

Nemetalinėje plieninėje plokštėje viršutinis flanšas užima suspaudimo jėgą ir apatinę flanšą, o tempimo jėga, kurią sukelia sijos lenkimas dėl viršutinių apkrovų. Pakloto plokštė nesudaro jokio išilginio įtempio dėl sijos lenkimo.

Tačiau kompozitiniame siete plieninės sijos viršutinis flanšas ir RC denio plokštė priešinasi suspaudimo jėgai, o apatinis flanšas ima tempimo jėgą, kaip įprasta. Dėl didesnės suspaudimo zonos plieninė sijos turi didesnę apkrovą, kai padidėja plieninės sijos apatinės flanšas.

Lygiavertis denio plokštės plotas:

Kadangi plieninės sijos ir RC denio plokštės yra pagamintos iš medžiagų, turinčių skirtingą elastingumo modulį, denio plokštės plotas turi būti konvertuojamas į lygiavertį plieno plotą. Šiuo tikslu plokštės gylis nekeičiamas ir sumažinamas efektyvus flanšo plotis, dalijant efektyvų plotį moduliniu santykiu, m, kurį sudaro: m = E s / E c

Kur E s = sijos plieno elastingumo modulis.

E c = denio plokštės betono elastingumo modulis.

Efektyvus flanšo plotis:

Efektyvus T arba L spindulių flanšo plotis turi būti bent:

a) T-sijų atveju:

i) Ketvirtadalis efektyvaus spindulio pluošto.

ii) Tinklo plotis ir dvylika kartų didesnė plokštės storis.

b) L-sijų atveju:

i) Viena dešimtoji efektyvių sijų span.

ii) Tinklo plotis ir pusė aiškaus atstumo tarp tinklų.

iii) Tinklo plotis ir šešis kartus didesnė plokštės storis.

Lygiavertis skyrius:

Skerspjūvio savybės, reikalingos įtempių vertinimui sijos viduje, gaunamos remiantis lygiagretaus sijų sekcija.

Dizaino prielaidos:

Sudėtinės sijos yra suprojektuotos remiantis viena iš šių prielaidų:

i) Plieniniai sijos yra tinkamai pritvirtinti bent jau viduryje ir ketvirtis tęsiasi prieš formuojant darbą ir dengiant denio plokštę. Kai plytelių plokštė po liejimo padidėjo ne mažiau kaip iki 75 proc. Charakteristikos, ratų apsaugą, pėsčiųjų plokštę, turėklą, dėvėjimą ir pan.

Tokiu atveju ne kompozitinės sekcijos transportuoja tik plieninių sijų savęs svorį, o visos kitos negyvos ir gyvos apkrovos gabenamos kompozitine sekcija.

ii) Po plieninių sijų įrengimo, denio plokščių forma palaikoma ant plieninių sijų (nepaliekama) ir denio plokštė yra išlieta.

Po 75 proc. Denio plokščių betono, kaip antai pėsčiųjų plokštė, ratų apsauga, turėklai ir dėvėti. Tokiu būdu plieninių sijų ir denio plokščių, įskaitant jos formą, nugaišimą atlieka ne kompozitiniai plieniniai sijos, tačiau antrasis nugaišusių apkrovų ir gyvų apkrovų etapas atliekamas sudėtiniu skyriumi.

„Flexure“ dizainas:

Nesudėtinių plieninių sijų apkrovų sukeltus lenkimo momentus turi atspindėti nekompozicinė sekcija, o tie, kurie susidaro dėl kompozicinės sekcijos susidarančių apkrovų, turi būti atsparūs kompozicinei sekcijai. Šiuo tikslu nustatomos kompozicinės sekcijos savybės

Šlyties dizainas:

Vertikalus šlytis turi būti atsparus tik plieninei sijai.

Plieninės sijos ir denio plokštės sąsajos išilginis pjovimas apskaičiuojamas pagal šią formulę: \ t

V L = V. A C. Y / I (15.1)

Kur V L = išilginis pjovimas prie sąsajos vieneto ilgio.

V = vertikalus pjovimas, atsirandantis dėl nugaištos apkrovos, veikiančios po sudėtinio veikimo, ir efektyvi apkrova, įskaitant poveikį.

Ac = transformuota betono suspaudimo sritis virš sąsajos.

Y = atstumas nuo sudėtinės sekcijos neutralios ašies iki aptariamo ploto „Ac“.

I = kompozicinės sekcijos inercijos momentas.

Išilginis pjovimo įtaisas turi būti atsparus šlyties jungtims ir atitinkamam skersiniam šlyties sustiprinimui.

Diferencinis susitraukimas:

Betono denio plytelės, pakeičiančios liejimą ant plieninių sijų, turės tendenciją mažėti, kaip ir visiems betoniniams nariams. Pradiniame etape, kai betonas yra žalias, vyksta tam tikras susitraukimas, bet nuo betono padidėjimo stiprumo susitraukimas yra užkertamas kelioms sąsajoms, esančioms sąsajoje, nes viršutinis plieninės sijos flanšas nesumažėja.

Tai sukelia diferencinį susitraukimą ir tempimo įtempį išilgine denio plokštės kryptimi. Siekiant atsižvelgti į diferencinius susitraukimo įtempius, turi būti įrengta minimali denio plokštės plokštumos išilginė tempimo jėga, kuri turi būti ne mažesnė kaip 0, 2% plokštės skerspjūvio ploto.

Skersinės armatūros dizainas:

Išilginis pjovimas sąsajoje neleidžia šlyties jungtims, kurios sukelia stiprumą arba padengdamos denio plokštės betoną (standžios šlyties jungtys), arba lenkdamos prieš betoną (lanksčios šlyties jungtys).

Bet betonas aplink šlyties jungtis gali nukristi kirpimo būdu formuojant šlyties plokštes, kaip parodyta (Pav. 15.4a – 15.4d). Šio tipo gedimas gali būti užkertamas kelią skersine šlyties armatūra, kaip parodyta 15.4 pav.

Išsamiau:

Mažiausi matmenys, kurie turi būti pateikiami 15.4b pav. Pavaizduotame sudėtiniame denyje.

Pavyzdys:

12 m spindulio greitkelio tiltas turi būti suprojektuotas kaip 200 mm kompozicinis denis. storas. C. denio plokštė iš M 20 betono ir keturių plieninių sijų. Klojimo detalės pateiktos 15.5 pav. Tiltas turi būti suprojektuotas atskirai IRC klasės 70 R juostai arba dviem A klasės pakrovimo juostoms pagal prielaidą.

Atliekami šie elementai: \ t

i) Sudėtinės sijos ir plieninės dalies lankstumo atsparumas.

ii) MS Stud šlyties jungtys, kurias siūloma naudoti tilte.

iii) Skersinis šlyties sustiprinimas.

Sprendimas:

1 žingsnis. Negyvosios apkrovos denio apkrova metrui

2 veiksmas. Dead Load Moments:

Iš viso DL = 4080 + 2795 = 6875 kg / m.

Priimkite plieninės sijos svorį, įskaitant šlyties jungtį: 15% viso DL (apytiksliai) = 985 kg / m.

Iš viso 1 etapas DL = 4080 + 985 = 5065 kg / m.

Iš viso 2 etapas DL = 2795 kg / m.

Darant prielaidą, kad vienodas pasiskirstymas, apkrova už sijas yra 1266 kg / m ir 700 kg / m 1 ir 2 pakopų negyvos apkrovos atveju.

DLM vienam sietui pirmojo etapo DL = 1266 x (12, 0) 2/8 = 22, 780 kg.

DLM vienam porai DL = 700 x (12, 0) 2/8 = 12 600 Kg.

3 veiksmas. „Live Load Moments“:

Kadangi tilto spindulys yra toks pat, kaip ir T-spindulio tilto spindulys, taip pat gali būti priimami pastarojo tilto gyvi apkrovos momentai.

Didžiausias LL momentas su smūgiu vienai 70 R klasės pakrovimo juostai = 1, 87 000 kg.

Vidutinė LL momentas vienam sietui = 1, 87 000/4 = 46, 750 kg.

Išorinės sijos pasiskirstymo koeficientas, gautas T-sijos tiltui, yra 1, 45. Tokiu atveju galima nustatyti 1, 50 reikšmę, nes išorinės sijos atstumas yra daugiau kompoziciniam deniui negu T-sijos denio.

. . . Konstrukcijos LL momentas išoriniam sietui = 1, 5 x 46, 750 = 70, 125 kg.

4 etapas.

Atsižvelgiant į tai, kad denio plokštės forma bus pagaminta iš plieninių sijų, išdėstytų prieš padėklo liejimą, o po plieninėmis sijos nelygios atramos. Todėl plieniniai profiliai turi atsispirti momentui dėl savo svorio ir denio plokštės svorio, įskaitant formų darbo ir statybinės apkrovos svorį.

Todėl ne sudėtinių sekcijų projektavimo momentai yra:

Sudėtinės sekcijos projektavimo momentas:

Plieninės sijos junginio sekcijoje sukeltos įtampos dėl pirmojo etapo DL konstrukcijos momentų turi būti pridedamos prie antrojo etapo mirties apkrovos ir LL momento sukeltos sudėtinės dalies įtempio.

. . . Dizaino momentas = antrasis etapas DL momentas + LL momentas = 12 600 + 70, 125 = 82, 725 kg.

Sudėtinis plieninis sietas turi didesnę apatinio flanšo plotą nei viršutinis flanšas, todėl plieninė dalis bus nesimetriška apie horizontalią ašį. Tai bus pasiekta suteikiant papildomą plokštę į simetriško RSJ apatinį flanšą, kurio sekcija gali būti nustatyta maždaug trečdaliu viso DL ir LL momento, ty,

1/3 x (25, 060 + 82, 725) = 35, 930 kg.

Darant prielaidą, kad plieno įtempis MS plieninei siauraii yra 1500 kg / cm 2,

Simetrinio RSJ sekcijos modulis = 35, 930 x 10 2/1500 = 2395 cm3

ISMB 550 x 190 sekcijos modulis yra 2360 cm 3 . (Plotas = 132 cm 2 ir svoris metre = 104 kg) (15.6 pav.).

JC Hacker pasiūlė šias empirines formules bandomojo plieno sekcijai nustatyti:

Ast. prieinama RSJ = 33, 0 cm 2 (15.5 pav.). Naudojant 40 cm x 2 cm plokštę prie apatinio flanšo, Asb = (40 x 2 + 33) = 113, 0 cm 2, bendras junginio plieninės sijos plotas = (132 + 40 x 2) = 212 cm 2 ir bendras svoris = 167 kg / m.

5 etapas. Sudėtinio plieno skyriaus centrinė ašis:

15.5 pav. Ir momento nuėmimas iš apačios, x X 212 = (40 x 2, 0 x 1, 0 + 132, 0 x 29, 5) = 3974

. . . x = 3974/212 = 18, 75 cm. iš apačios.

6 veiksmas. Junginio sekcijos inercijos momentas:

. . . Z Lg = (1, 05, 370 / 38, 25) = 2755 cm3; Z bg = (1, 05, 370 / 18, 75) = 5620 cm3

7 žingsnis. Sudėtinio plieno sekcijos įtempimai dėl savęs. grotelių, plokščių, formų ir pan.

M DL = 25, 060 x 100 K gcm.

. . . 6 tg = {(25, 060 x 100) / 2755} = (+) 909, 62 kg. 6 bg = {(25, 060 x 100) / 5620} = (-) 445, 91 kg / cm2

Leistinas plieno įtempis = 1500 kg / cm 2 . Todėl plieno įtempiai lieka leistinose ribose, kai junginio sekcija veikia kaip nekompozicinė sekcija.

8 veiksmas. Kompozicinio skyriaus ekvivalentas:

Kompozicinė dalis, sudaryta iš RC denio plokštės ir plieninės sijos, kaip parodyta 15.7 pav., Turi būti paversta lygiaverčiu plieniniu profiliu. Tai vėl priklauso nuo kompozicinės sekcijos efektyvaus flanšo pločio.

Efektyvus flanšo plotis yra mažiausias iš šių:

i) 1/4 x span = ¼ x 12, 0 = 3, 0 m. = 300 cm.

ii) Atstumas tarp pluošto juostos centro = 200 cm.

iii) Plotis + 12 x plokštės storis = 1, 0 + 12 x 20 = 241 cm.

Taigi 200 cm. yra mažiausia vertė ir kaip veiksmingas flanšo plotis.

Lygiavertis plotis nuo Art. 15.3.2 = efektyvus flanšo plotis / m = 200/10 = 20, 0 cm.

Todėl sudėtinės sekcijos plotas = kombinuoto plieno sekcijos plotas + denio plokštės plieno plotas. = 212 + 20 × 20, 0 = 612 cm2

9 etapas. Ekvivalentinės kompozicinės dalies centrinė ašis:

Akimirkos apie sijos apačią, x 1 X 612 = sudėtinio plieno sekcijos plotas x CG atstumas nuo apačios + Betono sekcijos plotas (transformuotas plieno plotas) x jo CG atstumas nuo apačios. = 212 x 18, 75 + 20 x 20 x 67, 0 = 30, 775 cm3.

. . . x 1 = 30, 775 / 612 = 50, 29 cm

10 etapas. Ekvivalentinio sekcijos inercijos momentas:

11 žingsnis. Sudėtinės sekcijos įtampa dėl antrojo etapo „Dead Load“ ir „Live Load Moment“:

12 etapas. Galutiniai įtempimai kompozicinėje šviesoje:

Galutiniai įtempiai sijos ir denio plokštėje dėl išilginio lenkimo, siekiant išlaikyti visas negyvas ir gyvas apkrovas, yra tokie, kaip parodyta 15.1 lentelėje ir 15.8 pav.

13 žingsnis. Šlyties jungčių projektavimas:

Šlyties jungtys pradės veikti, kai denio plokštės betonas įgis brandą. Todėl šlyties galai nukirpti dėl sudėtinių plieninių sijų ir 1-osios nugaišusių apkrovų pakopos, t. Y. Denio plokštės žaliųjų betono svorio, įskaitant jo formą, neturi įtakos šlyties jungtims.

Tik antrojo nugaros apkrovos ir gyvos apkrovos pjovimas sukels išilginį šlyties paviršių ir dėl to reikės šlyties jungčių, kad būtų atsparus slydimui. DL šlytis dėl 2-osios pakopos pakopos = ½ x 2795 x 12, 0 = 16, 770 kg.

Darant prielaidą, kad dalijimasis lygiomis dalimis, šlyties pasiskirstymas pagal sijas = 16, 770 / 4 = 4, 190 kg.

Gyvos apkrovos šlyties (vienos klasės 70R pakrovimas) = ​​56, 670 kg.

12 metrų ilgio plieno ir betono tiltų smūgio faktoriai yra atitinkamai 25 ir 10 procentų. Greitasis tiltas yra plieno ir betono derinys, todėl, projektuojant šlyties jungtis, gali būti atsižvelgiama į vidutinį smūgio koeficientą.

. . . Vidutinis poveikio koeficientas = ½ (10 + 25) = 17, 5%

. . . LL šlyties smūgis = 1, 175 x 56, 670 kg. = 66, 590 kg

Tarpinių sijų pjovimas bus didžiausias. Šlyties pasidalijimas gali būti laikomas 0, 35 kiekvienai tarpinei grotelei = 0, 35 x 66, 590 kg = 23 300 kg.

15.9 pav. Pavaizduota vienos tarpinės sijos SF schema. 15.9c pav. Bendrasis vertikalus pjūvis, susidaręs dėl nugaišusių apkrovų po kompozitinio veikimo, yra efektyvus ir gyva apkrova, turinti smūgį šalia atramos, yra 27.490 kg.

Šlyties jungtis šalia atramos:

Išilginis pjovimas, V L vieneto ilgiui, nurodomas sąsajoje,

Kiekvieno švelnaus plieno saugią šlyties vertę (mažiausia UTS 460 MPa ir 350 MPa ir 20% pailgėjimą) nurodo:

Kur Q = saugus atsparumas kg. ant šlyties jungties.

H = kaiščio aukštis cm.

D = Dia. Iš smeigės cm.

FCk = betono charakteristikos stiprumas kg / cm 2 .

Naudojant 20 mm. dia 100 mm. aukšta stud, Q = 4, 8 x 10 x 2 x200 = 1350 kg.

Jei į vieną skersinę liniją įdedamos dvi šlyties jungtys, 2 šlyties jungčių atsparumas šlyčiai = 2x 1350 = 2700 kg.

Todėl tarpai = 2700 / 167, 19 = 16, 14 cm. Pasakykite 150 mm.

Konstrukcijos šlytis 2, 0 m. iš atramos (15.9c pav.) = 13 500 kg, ty beveik pusė šlyties atramos.

Taigi tarpas tarp šlyties jungčių yra dvigubai didesnis už ankstesnę vertę, ty 300 mm. Tarpas yra 200 mm. gali būti naudojami šiuo atveju.

Šlyties centras - 5500 kg (15.9b pav.).

Vadinasi, tarpai tarp šlyties jungčių (atvirkščiai proporcingi vertikaliai šlyčiai ir tarpai tarp atramos) = 160 x 27, 490 / 5, 500 = 800 mm.

Naudokite 300 mm tarpą. praktiniu požiūriu. Šlyties jungčių tarpai tarp sijos ilgio yra parodyti 15.10 pav., Atsižvelgiant į tai, kad maks. šlyties greitis artėja prie paramos.

14 žingsnis. Skersinės šlyties sustiprinimo projektavimas:

Išilginė pjovimo jėga VL per ilgį, pernešta iš plieninės sijos į denio plokštę per bet kokią šlyties plokštumą, neturi būti didesnė nei viena iš toliau išvardytų ir skersinė šlyties armatūra.

Kur L S = svarstomos plokštumos ilgis, mm, kaip parodyta 15.4 pav.

f ck = betono savybės MPa, bet ne didesnė kaip 45 MPa

A S = visų armatūros strypų, susikertančių šlyties plokštumos pluošto ilgio vienetais, skerspjūvio ploto suma (mm 2 / mm).

6 y = sutvirtinimo strypų, susikertančių šlyties plokštumoje, bet ne daugiau kaip 450 MPa, įtempis (MPa).

Šiuo atveju šlyties plokštumos bus 1-1 ir 2-2, kaip parodyta 15.4a pav. L s šlyties plokštumos 1-1 = 2 x 200 = 400 mm atveju. ir L s, jei šlyties plokštuma 2-2 = (190 + 2 x 100) = 390 mm. Dizainas gali būti vertinamas 400 mm. VL artimoji atrama jau buvo įvertinta, kai projektuojama šlyties jungtis, kuri yra lygi 167, 19 kg / cm = 164 N / mm.

Minimalus skersinis sustiprinimas pateikiamas,

Viršutiniai ir apatiniai strypai, skirti lenkimui plokštės ir sijos tiltu (8.5 pav.), Yra 12 Φ 220 mm. Šiuo atveju strypai bus panašūs.

Išilginis pjovimas V L prie sąsajos vienam mm. yra 164 N / mm. tai yra daug mažesnė nei šlyties plokštumų atsparumas. Taigi saugu.

Skersinės šlyties armatūros detalės pateiktos 15.11 pav.