Т-луч (или тройник пучок [1] ), используемая в строительстве , является несущей конструкцией из армированного бетона , дерева или металла , с Т - образной поперечное сечением . Верхняя часть Т- образного поперечного сечения служит фланцем или элементом сжатия при сопротивлении сжимающим напряжениям . Стенка (вертикальное сечение) балки под компрессионной полкой служит для противодействия напряжению сдвига.и чтобы обеспечить большее разделение связанных сил изгиба . [2]
Тавровая балка имеет большой недостаток по сравнению с двутавровой балкой ( двутавровой формы), потому что у нее нет нижней полки, которая могла бы выдерживать растягивающие усилия . Один из способов сделать тавровую балку более конструктивной - это использовать перевернутую тавровую балку с плитой перекрытия или мостовым настилом, соединяющим вершины балок. При правильном выполнении плита действует как прижимной фланец.
История [ править ]
Тавровая балка - это конструктивный элемент, способный выдерживать большие нагрузки за счет сопротивления балки или внутренних арматур. В некотором смысле T-образная балка восходит к тому моменту, когда человек впервые построил мост с пирсом и настилом. В конце концов, тавровая балка - это в каком-то смысле не более чем столб с горизонтальной станиной наверху или, в случае перевернутой тавровой балки, внизу. [3]Вертикальная часть, несущая натяжение балки, называется стенкой или штоком, а горизонтальная часть, несущая сжатие, называется фланцем. Однако используемые материалы с годами менялись, но основная структура осталась прежней. {Конструкции с тавровыми балками, такие как путепроводы на автомагистралях, здания и гаражи, имеют дополнительный материал, добавленный на нижней стороне, где стенка соединяется с фланцем, чтобы уменьшить уязвимость тавровой балки к напряжению сдвига. [4] Однако, когда кто-то более глубоко исследует конструкцию тавровых балок, появляются некоторые различия.
Дизайн [ править ]
Тавровая балка, хотя и проста по конструкции, содержит множество интересных конструктивных элементов. В отличие от двутавровой балки, у тавровой балки отсутствует нижняя полка, что обеспечивает экономию материалов, но снижает сопротивление растягивающим силам. [5] В гаражах, однако, отсутствие нижнего фланца на Т-образной балке служит преимуществом, так как шток опирается на полку, делая фланец верхней палубой. Конструкции с тавровыми балками бывают разных размеров, длины и ширины в зависимости от конструкции и необходимого для нее напряжения сжатия. Однако простота Т-образной балки ставится под сомнение теми, кто справедливо протестировал бы более одной сложной конструкции; например, группа исследователей проверила перевернутые тавровые балки с предварительным натяжением и круглыми отверстиями в стенках [6].со смешанными, но в целом благоприятными результатами. Таким образом, в некоторых случаях дополнительное время и усилия, вложенные в создание более сложной структуры, окупаются. Более простой вопрос - это то, из какого материала или материалов составляется конструкция тавровых балок.
Материалы [ править ]
Стальные тавровые балки [ править ]
Процесс производства стальных тавровых балок включает в себя горячую прокатку, экструзию, сварку листов и приварку. Процесс соединения двух стальных пластин большими роликами путем сжатия их вместе, называемый прижимным фитингом, является обычным процессом для ненесущих балок. Реальность такова, что сегодня для большинства проезжих частей и мостов практичнее использовать бетон в конструкции. Большинство конструкций с тавровыми балками состоит не только из стали или бетона, но из их сочетания, а именно из железобетона. [7]Хотя этот термин может относиться к любому из ряда средств армирования, в целом определение ограничивается бетоном, залитым вокруг арматуры. Это показывает, что при рассмотрении материалов, доступных для задачи, инженеры должны учитывать возможность того, что ни один отдельный материал не подходит для работы; скорее, лучшим решением может быть объединение нескольких материалов. Таким образом, сталь и бетон вместе могут оказаться идеальными.
Тавровые балки железобетонные [ править ]
Сам по себе бетон является хрупким и, таким образом, чрезмерно подвержен сдвиговым напряжениям на поверхностях тавровой балки, где встречаются стенка и полка. Это причина того, что сталь сочетается с бетоном в тавровых балках. Проблема напряжения сдвига может привести к отказу фланцев, отсоединяющихся от стенок под нагрузкой. [8] Это могло бы оказаться катастрофическим, если бы это произошло в реальной жизни; следовательно, существует реальная необходимость уменьшить эту возможность с помощью армирования бетонных тавровых балок. В таких композитных конструкциях возникает много вопросов относительно особенностей конструкции, включая то, каким может быть идеальное распределение бетона и стали: «Для оценки целевой функции необходимо соотношение стоимости стали к стоимости бетона». [9]Это демонстрирует, что для всех аспектов проектирования составных тавровых балок уравнения составляются только при наличии соответствующей информации. Тем не менее, есть аспекты дизайна, которые некоторые, возможно, даже не рассматривали, такие как возможность использования внешнего армирования на основе ткани, как описано Chajes et al., Которые говорят о своих испытанных балках: «Все балки не выдержали сдвига и с композитным армированием показали отличные характеристики сцепления. Для балок с внешним армированием достигнуто увеличение предела прочности от 60 до 150 процентов ». [4] Когда дело доходит до сопротивления поперечным силам, можно рассмотреть внешнее армирование. Таким образом, в целом, многочисленные важные аспекты конструкции Т-образной балки впечатляют студентов-инженеров.
Проблемы [ править ]
Проблема с тавровой балкой по сравнению с двутавровой балкой - отсутствие нижней полки. Кроме того, это делает балку не такой универсальной из-за того, что более слабая сторона не имеет фланца, что делает ее менее прочной на разрыв.
Бетонные балки часто заливают как одно целое с плитой, образуя гораздо более прочную Т- образную балку. Эти балки очень эффективны, потому что часть плиты несет сжимающие нагрузки, а арматурные стержни, расположенные в нижней части штанги, несут напряжение. Тавровая балка обычно имеет более узкую штангу, чем обычная прямоугольная балка. Эти стержни обычно расположены на расстоянии от 4 футов-0 дюймов до более 12 футов-0 дюймов. Часть плиты над штоком спроектирована как односторонняя плита, проходящая между штангами. [ необходима цитата ]
Балки двутавровые [ править ]
Балка двутавровая или двутавровая - это несущая конструкция, напоминающая две соединенные друг с другом тавровые балки. Двойные тройники изготавливаются из предварительно напряженного бетона с использованием станины предварительного натяжения длиной от 200 футов (61 м) до 500 футов (150 м). Прочное соединение фланца (горизонтальное сечение) и двух стенок (вертикальных элементов) создает конструкцию, способную выдерживать высокие нагрузки при большом пролете. Типичные размеры двойных тройников составляют до 15 футов (4,6 м) для ширины фланца, до 5 футов (1,5 м) для глубины стенки и до 80 футов (24 м) или более для длины пролета. [10]
Ссылки [ править ]
- ^ «Непрерывный пролёт железобетонный мост с тройником из балки» (PDF) . Департамент транспорта Вирджинии. Декабрь 2011 . Проверено 25 апреля 2015 года . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - Перейти ↑ Ching, Francis DK (1995). Визуальный словарь архитектуры . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 203. ISBN 978-0-471-28451-2.
- ^ Амвросий, Джеймс; Трипени, Патрик (2007). Упрощенное проектирование бетонных конструкций (8-е изд.). Чичестер: Вайли. п. 104. ISBN 978-0-470-04414-8. Проверено 26 апреля 2015 года .
- ^ a b Chajes, Майкл Дж .; Янушка, Тед Ф .; Mertz, Dennis R .; Томсон, Теодор А., младший; Финч, Уильям У. младший (1 мая 1995 г.). «Усиление сдвигом железобетонных балок с использованием композитных материалов наружного применения» . Структурный журнал ACI . 92 (3). DOI : 10.14359 / 1130 . Проверено 26 апреля 2015 года .
- ^ Ферлонг, Ричард В .; Фергюсон, Фил М .; Ма, Джон С. (июль 1971 г.). "Исследование сдвига и анкеровки арматуры в перевернутых тавровых балках изгиба колпаковых балок" (PDF) . Отчет об исследовании № 113-4 . Проверено 26 апреля 2015 года .
- ^ Ченг, Хок Тиан; Mohammed, Bashar S .; Мустафа, Камал Нашарддин (3 марта 2009 г.). «Экспериментально-аналитический анализ предварительно натянутой перевернутой тавровой балки с круглыми отверстиями в стенке». Международный журнал механики и материалов в дизайне . 5 (2): 203–215. DOI : 10.1007 / s10999-009-9096-4 . S2CID 136040255 .
- ^ Университет, Джек К. Маккормак, Университет Клемсона, Рассел Х. Браун, Клемсон (2014). Проектирование железобетона (Девятое издание, ACI 318-11 Code ed.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-1-118-12984-5. Проверено 26 апреля 2015 года .
- ^ Paramasivam, P .; Ли, SL; Lim, TY (9 января 1987 г.). «Прочность на сдвиг и момент железобетонных балок». Журнал исследований бетона . 39 (140): 148–160. DOI : 10,1680 / macr.1987.39.140.148 .
- Перейти ↑ Chou, Takashi (август 1977). «Оптимальные сечения железобетонных тавровых балок» . Журнал структурного отдела . 103 (8): 1605–1617 . Проверено 26 апреля 2015 года .
- ^ Герли, Эван; Хэнсон, Кайла (13 октября 2014 г.). «Сила двойному тройнику» . Журнал Precast Solutions . Проверено 26 апреля 2015 года .
Внешние ссылки [ править ]
- Схема конической тавровой балки
- Схема квадратной тавровой балки
- Столы для балок таврового сечения стандартные БС-4, 1993 г.
- Столы стальной тавровой балки стандартные БС-4, 1971 г.
