Dlaczego miałaby być stosowana płyta nośna, która dodatkowo koncentruje obciążenie na małej powierzchni?

11

Oto zdjęcie płyty nośnej, w której belka żelbetowa styka się ze składowiskiem ziemi

Rozpiętość mostu ma około 20 metrów długości i składa się z dwóch żelbetowych belek, z których każda spoczywa na dwóch płytach nośnych, takich jak ta pokazana - jedna płyta na każdym końcu każdej belki, łącznie cztery płyty. Most posiada tor kolejowy zaprojektowany na 25 ton na oś samochodów. Płyta nośna wykonana jest z żeliwa (a może ze stali) i składa się z dwóch dużych części połączonych zawiasem.

25 ton na wagony osi oznacza, że most przejeżdża kilkaset ton, gdy przejeżdża pociąg, co, jak możemy założyć, powoduje co najmniej sto ton na pokazaną płytę nośną. Tak, po prostu zignorowałem wagę mostu.

Nie tylko górna i dolna powierzchnia płyty są raczej małe, ale płyta dodatkowo koncentruje dopuszczalny ładunek i przenosi go na zawias przez jeszcze mniejszą powierzchnię. Zasadniczo sam ten niewielki zawias akceptuje ponad sto ton. I to jest zaprojektowane specjalnie.

Dlaczego ładunek jest celowo skoncentrowany zamiast rozkładany lub przynajmniej przenoszony przez jakąś część o jednolitym przekroju?

— sharptooth
źródło

20

Ponieważ mosty i inne konstrukcje nie są obiektami statycznymi. Muszą mieć możliwość zginania przy różnych obciążeniach, a także uwzględniać zmiany długości wynikające z rozszerzalności cieplnej. Sworzeń zawiasu umożliwia zmianę kąta. a połączenie przesuwne między górną płytą zawiasową a płaską płytą na dole belki umożliwia zmiany długości.

Gdyby połączenia były sztywne, siły te mogłyby z czasem zniszczyć konstrukcję.

— Dave Tweed
źródło

Czy dzieje się tak w przypadkach, gdy most pochyla się w dół z powodu przenoszenia dużych obciążeń?

— sharptooth

@sharptooth Tak. I każdy inny ruch. Zazwyczaj na drugim końcu mostu będzie jakiś rodzaj przesuwnej płyty.

— Dave huh

@sharptooth Możliwe jest, że na niektórych starszych mostach z czymś zwanym łożyskiem wahacza, przy wystarczającej liczbie cykli rozszerzania i kurczenia lub zginania wraz z pewnym zamarzaniem z powodu temperatury lub korozji, wahacze „zejdą” z płytek łożyskowych lub skończą się na liście / przechylaniu tak bardzo, że stają się niestabilne. Obejrzałem kiedyś most, który miał wyrzuconą podkładkę z łożyska i siedział na ziemi w odległości 6 stóp. Początkowo nie wiedziałem, co to jest, kiedy go podniosłem, potem spojrzałem na łożysko i zobaczyłem, że spadło i nie działa zgodnie z przeznaczeniem

— Przekaż Ed

10

Powód jest dość prosty. Stal jest znacznie mocniejsza niż beton.

Obecnie mamy beton o wysokiej wydajności z (i ultra-wysoką wydajność, która jest znacznie wyższa), ale większość zwykłych konstrukcji nie używa betonu o tak dużej wytrzymałości. Ten most wydaje się stosunkowo zwietrzały, więc beton jest prawdopodobnie co najwyżej (prawdopodobnie jeszcze mniej). $f_c > 100~\text{MPa}$ $f_c > 40~\text{MPa}$

Z drugiej strony stal ma obecnie przynajmniej , a często nawet więcej. Nie wierzę, że wytrzymałość stali ewoluowała tak szybko, jak beton (popraw mnie, jeśli się mylę), więc stal zastosowana na tym moście jest prawdopodobnie co najmniej równa. $f_y > 250~\text{MPa}$

Stal na tym moście jest zatem 7-8 razy mocniejsza niż beton. Tak więc, bez względu na obszar, który beton wymaga do bezpiecznego przeniesienia obciążenia na stal (za pomocą płyt), stal faktycznie potrzebuje znacznie mniej, więc może bezpiecznie zmniejszyć swoje wymiary. Wyboczenie jest kontrolowane przez usztywnienie wokół zawiasu.

To, dlaczego w ogóle używany jest zawias, ma to związek z tym, jak zaprojektowano most, jak opisano w odpowiedzi @ DaveTweed.

— Wasabi
źródło

Postęp w wytrzymałości betonu jest zadziwiająco niemonotoniczny: badania w ciągu ostatnich 20 lub 30 lat wykazały, że beton rzymski z BCE jest niesamowicie silny, najwyraźniej z powodu zmieszania popiołu wulkanicznego z materiałem.

— Carl Witthoft,

@CarlWitthoft: Tak, ale kłóciłbym się (bez żadnych źródeł), że kiedy beton został odkryty na nowo po średnim i średnim wieku, a zwłaszcza po rewolucji naukowej, jego siła wzrosła monotonicznie (ale z pewnością nie stała szybkość). Wątpię, czy most, o który prosi OP, ma ponad 50 lat.

— Wasabi

1

Postęp również się zmienił. Istnieją 2 odlewane stale odlewane GPA UTS o wydłużeniu 5-10%, choć są one znacznie droższe niż alternatywy sub 1 GPa, ze względu na wymaganą próżnię lub osłonę argonową podczas topienia i zalewania. Także stale TRIP i TWIP o radykalnie poprawionej udarności i pochłanianiu energii (choć co prawda nie ma to wiele wspólnego z wytrzymałością). TWIP wynosi do 800 MPa lub do 100% wydłużenia. Tak, podwojenie długości przed awarią. Również dość kosztowny ze względu na złożoną kombinowaną obróbkę cieplną i proces formowania przy ścisłej chemii.

— wwarriner

1

@CarlWitthoft: Argumentowałbym, że postęp (lub jego brak) konkretnej technologii ma więcej wspólnego z siłami rynkowymi i kanałami dystrybucji niż innowacjami / odkryciami technicznymi. Na przykład Norwegowie wyprodukowali świdry do drążenia otworów z betonem, a nie stalą. Jednak moje interesy branżowe, tj. Lokalni dostawcy kruszywa, producenci cementu portlandzkiego itp., Oraz obawy dotyczące kosztów są w rzeczywistości jednymi z głównych przeszkód w komercyjnym przyjęciu, moim zdaniem.

— AsymLabs,

0

Jeśli wrócisz do podstawowych kursów inżynieryjnych i spojrzysz na diagramy momentów zginających dla belek, dość często będą one ilustrowane wspornikami rolkowymi. Przypięty z jednego końca tylko umożliwiający obrót, a połączenie wałków na drugim pozwala na obrót i przesunięcie w poziomie. To sprawia, że wiązka jest statycznie determinująca.

Kiedy ten most został pierwotnie zbudowany, elastomerowe / gumowe podkładki łożyskowe i kilka innych nie istniały jako opcja. Ten projekt emuluje nasze formuły, których używamy do projektowania, a raczej formuły działają z tym układem. Ten typ konfiguracji jest dobry. Pozwala nam korzystać z naszych formuł zgodnie z przeznaczeniem, upraszcza projektowanie i korzysta z technologii czasu. Ponadto, jak wspomniano w innych słupkach, pozwala on na obrót na podporze w wyniku obciążenia czynnego, zmian w martwym materiale lub zwisu po usunięciu obudowy (zakładana konstrukcja obudowy. Jeśli dźwigar został podniesiony na miejsce po odlaniu, duży stalowa płyta osadzona w betonie pozwala na pewne niedokładności w pomiarze rozpiętości i równomiernego położenia, a także umożliwia podparcie w przypadku nieznacznego przesunięcia belki z powodu wibracji lub trzęsienia ziemi.

Uwaga: zobaczysz również podobną konfigurację ze stalowymi dźwigarami na różnych typach łożysk. Wierzę, że termin but lub płyta na buty się przyda, choć może to być więcej w przypadku budynków niż mostów.

Na bok

Jeśli chodzi o mosty „RAIL”, zdecydowana większość w Ameryce Północnej zaprojektowana dla AREMA będzie się składać z prostych przęseł, niezależnie od tego, czy będą to mosty jedno-, czy wieloprzęsłowe. Uważam to stwierdzenie za zabawne podczas mojego kursu AREMA, kiedy właśnie skończyłem sprawdzanie około tuzina mostów kolejowych w moim mieście, a zdecydowana większość nie przestrzega tej zasady. W przypadku mostów autostradowych tendencja do ciągłego obserwowania obciążenia czynnego powoduje, że mosty te nie są wyznacznikami statycznymi.

— Prześlij Ed
źródło