Mostovi so med najzahtevnejšimi aplikacijami konstrukcijskega jekla. Razponi morajo prenesti težke in ponavljajoče se prometne obremenitve, biti odporni na veter in potresne vplive ter ostati uporabni desetletja. Jeklene nosilne konstrukcije izpolnjujejo te zahteve z odprtim ogrodjem trikotnih enot, ki prenašajo obremenitve predvsem z aksialnimi silami, kar zagotavlja visoko razmerje med-in-težo in dolge čiste razpone brez vmesnih podpor.
Kaj je jeklena nosilna konstrukcija?
Jekleni nosilec je ogrodje ravnih jeklenih elementov, povezanih v sklepih, ki tvorijo toge trikotnike. Ker trikotnik ne more spremeniti oblike, ne da bi spremenil dolžino svojih stranic, je nosilec sam po sebi stabilen, obremenitve na členih pa so pretežno aksialne: napetost v nekaterih členih in stiskanje v drugih. Ta geometrija omogoča zelo učinkovito uporabo materiala v primerjavi s členi, ki prenašajo obremenitve pri upogibanju.
Glavne komponente
Zgornji akord:zgornji vzdolžni del, ki je primarno obremenjen na stiskanje in podpira obremenitve krova ali strehe od zgoraj.
Spodnji akord:spodnji vzdolžni element, ki je primarno obremenjen z napetostjo.
Spletni člani:diagonale in navpičnice, ki povezujejo obe tetivi in delijo nosilec na trikotne plošče.
Povezave:vstavne plošče z-visoko trdnimi sorniki ali zvari, ki prenašajo sile med členi na spojih.
Običajne vrste jeklenih nosilcev za mostove
| Vrsta nosilca | Postavitev spletnega člana | Tipična uporaba |
|---|---|---|
| Pratt trss | Diagonale so nagnjene navzdol proti sredini; navpičnice pri stiskanju, diagonale pri napetosti | Železniški in avtocestni mostovi,-strešne konstrukcije z dolgim razponom |
| Warrenova opornica | Niz enakostraničnih trikotnikov brez navpičnic (ali z dodanimi navpičnicami za dolge plošče) | Mostovi z dolgim-razponom, letalski hangarji, strukture s-razponom |
| Howe trss | Diagonale so nagnjene navzgor proti sredini; diagonale pri stiskanju | Težki-mostovi in strešne konstrukcije, kjer se pojavljajo velike sile članov |
| Fink nosilec | W-oblikovano razdelitev spletnih plošč | Stanovanjske in poslovne strehe,-strukture s krajšim razponom |
Izbira geometrije nosilca je odvisna od dolžine razpona, velikosti obremenitve, ekonomičnosti izdelave in metode postavitve na mestu, potrditi pa jo je treba s strukturno analizo v skladu z veljavnim kodeksom načrtovanja.
Zakaj jeklene rešetke ustrezajo gradnji mostov
Učinkovit prenos aksialne obremenitve
Člani nosilca delujejo v napetosti ali stiskanju, kar izkorišča celotno moč jeklenega odseka. To je v bistvu bolj materialno-učinkovito kot upogibni-nosilci enakega razpona in zmanjša lastno težo nadgradnje.
Dolgi čisti razponi
Ker sistem trikotne mreže porazdeli sile na tetive, lahko nosilci prečkajo velike razdalje z relativno majhno globino elementov, kar zmanjša število vmesnih stebrov in velikost temeljev.
Nizka lastna teža in potresni odziv
Lažje nadgradnje ustvarjajo manjše vztrajnostne sile pri potresnem vzbujanju. Pri mostovih v aktivnih območjih lahko to znatno zmanjša projektne učinke, ki se prenašajo na stebre in opornike.
Montažna izdelava in hitra montaža
Nosilne člene in pod-sestave je mogoče izdelati v delavnici z izvrtanimi ali varjenimi povezavami in postaviti na mestu z-sorniki visoke trdnosti, kar skrajša čas gradnje in zmanjša delo na višini v primerjavi z obsežnim varjenjem na terenu.
Uporaba jeklenih nosilcev v gradnji mostov
Železniški in avtocestni mostovi:nosilci prenašajo velike ciklične prometne obremenitve in se pogosto uporabljajo za križišča srednjega- in-razpona.
Brvi za pešce in mestni prehodi:odprte-spletne rešetke zagotavljajo vitke, lahke strukture z arhitekturnim videzom.
Začasni in vojaški mostovi:modularni, popolnoma pritrjeni nosilni sistemi, kot so mostovi tipa Bailey-, se uporabljajo za obvoze, prehode v sili in vojaško logistiko.
Obočne in viseče strukture:rešetke se uporabljajo kot ojačitveni nosilci v visečih mostovih in kot primarna rebra vezanih-ločnih mostov.
Viadukti in nadzemne ceste:razponi nosilcev so izbrani tam, kjer so potrebne dolge svetle odprtine nad cestami, rekami ali železnicami.
Jeklena rešetka v primerjavi s škatlastim nosilcem: kako izbrati
| Faktor izbire | Jekleni nosilni most | Jekleni škatlasto gredni most |
|---|---|---|
| Mehanizem za prenos obremenitve | Aksialne sile skozi trikotne mreže | Upogibanje in striženje skozi zaprt votel profil |
| Razmerje med-močjo in-težo | visoko; učinkovit za zelo dolge razpone | dobro; težji na enoto upogibne zmogljivosti |
| Torzijska togost | zmerno; zahteva oporo za torzijo | Odlično, zaradi zaprtega-prereza |
| Primernost razpona | Dolgi do zelo dolgi razponi | Srednji do dolgi razponi, vključno z ukrivljenimi poravnavami |
| Logistika | Odprte člane je mogoče poslati kot se-komponente in priviti na mestu | Zaprte celice so pogosto predimenzionirane in lahko zahtevajo poseben transport ali razsuto pošiljko |
| Delo na spletnem mestu | Hitra{0}}sestava z vijaki | Več varjenja na mestu in ravnanja z zapirali in spoji |
| Estetika | Industrijski, geometrijski videz | Eleganten, minimalističen videz |
V praksi odločitev sprejme projektant: nosilci so izbrani za dolge razpone, lahke temelje in modularno postavitev; škatlasti nosilci so prednostni za ukrivljene poravnave, visoke torzijske zahteve in vitke vizualne profile.
Izdelava in kontrola kakovosti mostov
Za jeklene konstrukcije mostov veljajo strožja pravila kot za jeklene konstrukcije zaradi utrujenosti. Varjenje je treba izvesti in pregledati v skladu z AWS D1.5 (varjenje mostov) ali veljavno nacionalno specifikacijo, celotna zasnova pa sledi kodam, kot so AASHTO LRFD, EN 1993 (Eurocode 3) ali GB 50017. Priporočene prakse vključujejo:
Popolna sledljivost materiala prek certifikatov o preskusih mlina, izdanih v skladu z EN 10204.
100-odstotna tovarniška pred-sestava s skupino lukenj- in geometrijskimi tolerancami, preverjenimi pred odpremo.
Ne{0}}destruktivno testiranje (UT, MT) kritičnih zvarov z zapisi o kvalifikacijah varilnih postopkov.
Težka -zaščita pred korozijo, določena v ISO 12944 za kategorijo izpostavljenosti, vključno s peskanjem do Sa 2,5 in združljivimi sistemi premazov.
Nadzorovano pred-nagibanje: krivulje rezanja elementov in geometrija sklopa so nastavljene tako, da se deformacija mrtve-obremenitve kompenzira v postavljeni konstrukciji.
Pogosto zastavljena vprašanja
Katera vrsta nosilca je najboljša za železniški most?Rešetke Pratt in Howe se običajno uporabljajo za železniške mostove, ker njihove spletne postavitve ustrezajo koncentriranim, cikličnim obremenitvam železniškega prometa. Končna izbira je odvisna od razpona, omejitev globine in ekonomičnosti izdelave ter jo je treba preveriti z analizo v skladu z veljavno kodo.
Katere vrste jekla so značilne za mostne nosilce?Običajni razredi vključujejo serijo S355 po EN 10025-2, ASTM A572 razred 50 in Q355B po GB/T 1591. Pri členih, ki so kritični za utrujenost, je treba preveriti žilavost, debelino in kategorijo podrobnosti glede na konstrukcijsko specifikacijo.
Ali je mogoče nosilne elemente pošiljati v zabojnikih?ja Odprti-spletni člani so zelo primerni za-razbijanje (CKD) pošiljk v 20- ali 40-čeveljskih zabojnikih, s terenskim vijačenjem na vstavkih. Daljše člene je mogoče dostaviti z ravnim regalom ali v razsutem stanju glede na geometrijo.
Kako se nadzoruje kakovost zvarov na nosilcih mostov?Varjenje se izvaja po kvalificiranih postopkih, običajno v skladu z AWS D1.5 ali veljavno kodo, z ultrazvočnim in magnetnim testiranjem kritičnih zvarov ter popolno dokumentacijo o kvalifikacijah varilcev in zapisih o pregledih.
Kako se upravlja pred-pregib ogrodja z dolgim-razponom?Struktura je analizirana v programski opremi za 3D-modeliranje, rezalne krivulje in geometrija sklopa pa so prilagojene tako, da nagib izdelave kompenzira predvideno deformacijo mrtve-obremenitve. Pred-montaža v delavnici preveri dosežen naklon pred pošiljanjem.
Ali so jekleni nosilni mostovi primerni za potresna območja?ja Njihova nizka lastna teža zmanjšuje seizmične vztrajnostne sile, duktilne vijačne povezave pa je mogoče podrobno določiti za nadzorovano razpršitev energije, pod pogojem, da je struktura zasnovana v skladu z veljavno seizmično kodo.