Мостови су међу најзахтевнијим применама конструкцијског челика. Распони морају носити велика и поновљена саобраћајна оптерећења, одолети ветру и сеизмичким дејствима и остати употребљиви деценијама. Челичне решеткасте конструкције испуњавају ове захтеве са отвореним оквиром троугластих јединица који преноси оптерећења углавном преко аксијалних сила, дајући висок однос чврстоће-према-тежини и дуге чисте распоне без средњих ослонаца.
Шта је челична решеткаста конструкција?
Челична решетка је оквир од равних челичних елемената повезаних на спојевима да формирају круте троуглове. Пошто троугао не може да промени облик без промене дужине својих страница, решетка је сама по себи стабилна, а оптерећења на елементе су претежно аксијална: затезање у неким елементима и компресија у другим. Ова геометрија омогућава веома ефикасно коришћење материјала у поређењу са елементима који носе оптерећења при савијању.
Главне компоненте
Горњи акорд:горњи уздужни елемент, првенствено оптерећен компресијом и носи оптерећење палубе или крова одозго.
Доњи акорд:доњи уздужни елемент, првенствено оптерећен затезањем.
Чланови веба:дијагонале и вертикале које спајају две тетиве и деле решетку на троугласте панеле.
Везе:плоче са уметком са{0}}завртњима велике чврстоће или завареним спојевима који преносе силе између елемената на спојевима.
Уобичајени типови челичних решетки за мостове
| Трусс Типе | Изглед веб-члана | Типична употреба |
|---|---|---|
| Пратт трусс | Дијагонале су нагнуте надоле према центру; вертикале у компресији, дијагонале у напетости | Железнички и аутопутни мостови,{0}}кровне конструкције великог распона |
| Варрен трусс | Низ једнакостраничних троуглова без вертикала (или са додатним вертикалама за дугачке панеле) | Мостови-дугих распона, хангари за авионе, чисте-структуре |
| Хове трусс | Дијагонале су нагнуте нагоре према центру; дијагонале у компресији | Тешки{0}}мостови и кровне конструкције на којима се јављају велике снаге чланова |
| Финк трусс | Подела веб панела у облику слова В | Стамбени и пословни кровови, конструкције краћег{0}}распона |
Избор геометрије решетке зависи од дужине распона, величине оптерећења, економичности производње и методе монтаже на локацији, а то треба да буде потврђено структурном анализом у складу са важећим кодом за пројектовање.
Зашто челичне решетке одговарају инжењерингу мостова
Ефикасан пренос аксијалног оптерећења
Чланови решетке раде на затезање или компресију, што користи пуну снагу челичног пресека. Ово је суштински материјално-ефикасније од савијања-преовладавајућих носача еквивалентног распона и смањује тежину надградње.
Дуги чисти распони
Пошто троугласти систем мреже распоређује силе на тетиве, решетке могу да се простиру на велике удаљености са релативно малим дубинама елемената, смањујући број средњих стубова и величину темеља.
Мала мртва тежина и сеизмички одговор
Лакше надградње стварају мање инерционе силе под сеизмичком побудом. За мостове у активним зонама, ово може значајно смањити пројектна дејства која се преносе на стубове и упорнице.
Префабрикација и брза монтажа
Елементи и под{0}}склопови могу да се израђују у радњи са избушеним или завареним спојевима и постављају на лицу места помоћу завртња високе{1}}врсте, што скраћује време изградње и смањује рад на висини у поређењу са обимним заваривањем на терену.
Примене челичних решетки у мостоградњи
Железнички и аутопут мостови:решетке носе велика циклична саобраћајна оптерећења и широко се користе за прелазе средњег- и дугог-распона.
Пешачки мостови и градски прелази:отворене{0}}веб решетке пружају витке, лагане структуре са архитектонским изгледом.
Привремени и војни мостови:модуларни, потпуно причвршћени решеткасти системи, као што су мостови типа Баилеи-, користе се за обилазнице, хитне прелазе и војну логистику.
Лучне и висеће конструкције:решетке се користе као носачи за укрућење у висећим мостовима и као примарна ребра везаних{0}}лучних мостова.
Вијадукти и узвишени путеви:распони решетки се бирају тамо где су потребни дуги чисти отвори преко путева, река или железнице.
Челична решетка против носача кутије: како одабрати
| Фактор селекције | Мост са челичним решеткама | Мост са челичним носачима |
|---|---|---|
| Механизам за пренос оптерећења | Аксијалне силе кроз троугласте мреже | Савијање и смицање кроз затворени шупљи пресек |
| Однос снаге-и-тежине | Хигх; ефикасан за веома дуге распоне | Добро; тежи по јединици капацитета савијања |
| Торзиона крутост | Умерено; захтева учвршћење за торзију | Одлично, због затвореног попречног{0}} пресека |
| Погодност распона | Дуги до веома дуги распони | Средњи до дуги распони, укључујући закривљена поравнања |
| Логистика | Отворени чланови могу да се испоручују као{0}}компоненте за рушење и да се причврсте на лицу места | Затворене ћелије су често превелике и могу захтевати посебан транспорт или расуту пошиљку |
| Рад на градилишту | Брзи{0}}склоп са завртњима | Више заваривања и руковања за затварање и спајање |
| Естетика | Индустријски, геометријски изглед | Елегантан, минималистички изглед |
У пракси, одлуку доноси дизајнер: решетке се бирају за дугачке распоне, лагане темеље и модуларну монтажу; кутијасти носачи су пожељни за закривљене линије, високе торзијске захтеве и витке визуелне профиле.
Израда и контрола квалитета за мостове
Челичне конструкције мостова подлежу строжијим правилима од челичних конструкција због замора. Заваривање треба да буде изведено и прегледано у складу са АВС Д1.5 (заваривање мостова) или важећом националном спецификацијом, а целокупни дизајн прати кодове као што су ААСХТО ЛРФД, ЕН 1993 (Еуроцоде 3) или ГБ 50017. Препоручене праксе укључују:
Потпуна следљивост материјала кроз сертификате о испитивању млинова издатих у складу са ЕН 10204.
100% фабричка пред-монтажа са{2}}групом рупа и геометријским толеранцијама верификованим пре слања.
Испитивање без-разарања (УТ, МТ) критичних заварених спојева, са евиденцијом о квалификацији поступка заваривања.
Висока{0}}заштита од корозије специфицирана према ИСО 12944 за категорију изложености, укључујући чишћење пескарењем до Са 2.5 и компатибилне системе премаза.
Контролисани пред{0}}нагиб: криве сечења елемента и геометрија склопа су подешени тако да се угиб-угиба без оптерећења компензује у подигнутој конструкцији.
Често постављана питања
Који тип решетке је најбољи за железнички мост?Пратт и Хове решетке се обично користе за железничке мостове јер њихов изглед мреже одговара концентрисаним, цикличним оптерећењима железничког саобраћаја. Коначан избор зависи од распона, ограничења дубине и економичности производње, и мора бити верификован анализом према важећем кодексу.
Које врсте челика су типичне за решетке мостова?Уобичајене класе укључују С355 серију према ЕН 10025-2, АСТМ А572 Граде 50 и К355Б према ГБ/Т 1591. За чланове који су критични за замор, жилавост, дебљина и категорија детаља морају се проверити у односу на спецификацију дизајна.
Могу ли се чланови решетке слати у контејнерима?Да. Отворени-чланови веба су веома погодни за разбијање-пошиљака (ЦКД) у контејнерима од 20 или 40 стопа, са завртњима на плочама са уметцима. Дужи елементи се могу испоручити равним регалом или расутом у зависности од геометрије.
Како се контролише квалитет шава на решеткама моста?Заваривање се врши према квалификованим процедурама, обично према АВС Д1.5 или примењивом коду, уз ултразвучно и магнетно испитивање критичних заварених спојева и пуну документацију о квалификацијама заваривача и записима о инспекцији.
Како се управља пре-угибом решетке дугог распона{1}}?Структура се анализира у софтверу за 3Д моделирање, а криве сечења и геометрија склопа се прилагођавају тако да фабрички нагиб компензује предвиђену деформацију мртвог{1}}оптерећења. Пред{3}}састављањем у радњи потврђује се постигнути нагиб пре испоруке.
Да ли су челични решеткасти мостови погодни за сеизмичка подручја?Да. Њихова мала властита тежина смањује сеизмичке инерцијалне силе, а дуктилне вијчане везе могу бити детаљне за контролисано расипање енергије, под условом да је структура пројектована према применљивом сеизмичком коду.