Most o sztywnej ramie

Most betonowy o sztywnej ramie, Stany Zjednoczone

Most o sztywnej ramie to most , w którym nadbudowa i podkonstrukcja są sztywno połączone, aby działać jako ciągła jednostka. Zazwyczaj konstrukcja jest odlewana monolitycznie , dzięki czemu konstrukcja jest ciągła od pokładu do fundamentu . Połączenia między prętami są połączeniami sztywnymi, które przenoszą moment zginający , siły osiowe i siły ścinające . Konstrukcja mostu składająca się ze sztywnej ramy może zapewnić znaczne korzyści konstrukcyjne, ale może być również trudna do zaprojektowania i/lub zbudowania.

Historia

Stosowanie mostów o sztywnej ramie zaczęto stosować w Niemczech na początku XX wieku i szybko rozprzestrzeniły się w obu Amerykach. Zwłaszcza Emílio Henrique Baumgart i Arthur G. Hayden zdobyli rozgłos dzięki zastosowaniu sztywnych ram betonowych na początku lat dwudziestych XX wieku. W tamtym czasie w konstrukcji mostów powszechnie stosowano żelbet , ale konstrukcję nośną zaprojektowano z łożyskami na konstrukcji nośnej. W konstrukcji ze sztywną ramą betonową nie ma łożysk. Zamiast tego nadbudowa jest odlewana monolitycznie z konstrukcją nośną, a cały most od pokładu do podstawy jest ciągły.

Inżynierowie uznali ten typ konstrukcji za korzystny z wielu powodów. Momenty w środku pomostu mostu o sztywnej ramie są mniejsze niż odpowiadające im momenty w swobodnie podpartym . Dlatego można zastosować znacznie płytszy przekrój w połowie rozpiętości . Dodatkowe korzyści polegają na tym, że potrzeba mniej miejsca na podejścia i szczegóły konstrukcyjne, w których nie jest konieczne opieranie się pomostu na przyczółkach . Inżynierowie zauważyli również pewne wady mostów ze sztywną ramą. Umieszczenie stalowych prętów zbrojeniowych (pręty zbrojeniowe) mogą być bardzo trudne, a formowanie/układanie betonu jest skomplikowane. Co więcej, ramy sztywne są statycznie niewyznaczalne , a analiza jest trudniejsza niż w przypadku konstrukcji swobodnie podpartych.

Rodzaje mostów o sztywnej ramie

Pojedyncze przęsło

Mosty jednoprzęsłowe o sztywnej ramie są zwykle wykonane ze zbrojonego betonu i są powszechnie stosowane na drogach parkowych i innych jezdniach. Konstrukcja ta zapewnia efektywne wykorzystanie materiału, ponieważ przekrój poprzeczny w połowie rozpiętości jest stosunkowo wąski, a ilość betonu potrzebnego na przyczółkach jest zmniejszona. Wąski przekrój w połowie rozpiętości nadaje profilowi ​​mostu lekko łukowaty kształt, co czyni tę konstrukcję szczególnie przydatną, gdy wymagana jest duża przestrzeń nad głową. Profil sprawia również, że most jest bardziej estetyczny niż most belkowy . Konstrukcja o sztywnej ramie może być najbardziej wydajnym typem mostu w przypadku rozpiętości od 35 do 80 stóp (11 do 24 m). W przypadku zastosowania stali korzyść ekonomiczna rozciąga się na rozpiętości 120 stóp (37 m).

W kształcie litery V

Sztywna rama w kształcie litery V to skuteczny sposób na podparcie dłuższego mostu, gdy użycie tylko jednego przęsła nie jest możliwe. Każdy filar w kształcie litery V podtrzymuje pokład w dwóch miejscach, wymagając tylko jednego fundamentu. Momenty zginające występujące w filarach są minimalne, co pozwala na znaczne zmniejszenie rozmiaru fundamentu. Dodatkowo, efektywna długość każdego przęsła jest zmniejszona w porównaniu do przęseł mostu z filarami pionowymi. Jednakże system ten jest rzadziej stosowany w mostach ze sztywną ramą, ponieważ filary muszą być w przybliżeniu wyśrodkowane pod mostem. Często mosty rozciągają się nad jezdniami lub drogami wodnymi, a budowa filarów w takich przypadkach może być kosztowna i wymagająca.

Ciasto-post

Schemat mostu ze sztywną ramą słupową

Mosty ze sztywną ramą słupową są definiowane przez podpory biegnące od pokładu do przyczółków pod kątem. Konstrukcja ta wspiera pomost w podobny sposób jak filary w kształcie litery V, ale różni się sposobem budowy fundamentów. Filary opierają się na przyczółkach lub obok nich, co eliminuje potrzebę stosowania fundamentów bezpośrednio pod mostem. Jest to szczególnie korzystne, gdy most przecina rzekę, a wykonanie fundamentu w wodzie stanowi wyzwanie. W rezultacie albo filary muszą być większe, albo obok filarów należy umieścić dodatkowe fundamenty.

Najnowsze postępy

W ciągu ostatnich kilku lat większość badań nad mostami o sztywnej ramie dotyczyła modernizacji istniejących konstrukcji w celu spełnienia nowych specyfikacji sejsmicznych . Badania te często wykazują, że w konstrukcjach betonowych należy zwiększyć ilość zbrojenia wymaganego na połączeniach belek ze słupami. W wielu mostach ilość stali wymagana przez normy sejsmiczne powoduje zatory na złączach. Aby temu zaradzić, jako wzmocnienie można zastosować włókna stalowe, aby poprawić wiązanie pomiędzy prętami zbrojeniowymi a otaczającym betonem. Testy wykazały, że stosując beton zbrojony włóknami stalowymi, można zmniejszyć długość zakotwienia prętów zbrojeniowych, poprawiając jednocześnie wytrzymałość na ścinanie i zginanie. Zmniejszona wymagana długość zakotwienia zmniejsza przeciążenia w połączeniach belek ze słupami.

Kolejnym postępem jest zastosowanie betonu sprężonego . Beton sprężony stanowi ogromny postęp w inżynierii betonu i jest skutecznie stosowany w konstrukcjach mostów ze sztywną ramą. Jest to godne uwagi, ponieważ umieszczenie standardowego zbrojenia w betonowym moście ze sztywną ramą już stanowiło wyzwanie. Wstępne naprężenie prętów zbrojeniowych jest trudniejsze, ale udowodniono, że nadal jest wykonalne. Beton sprężony jest przydatny w budowie mostów, ponieważ ma wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż tradycyjny żelbet, co pozwala na dłuższe rozpiętości mostów.

  1. ^ a b c Departament Transportu stanu Maryland, „Mosty o sztywnej ramie” , Marylandroads.com
  2. ^ Encyclopædia Britannica, „Beton zbrojony” , listopad 2014
  3. ^ a b c Portland Cement Association, „Analiza sztywnych mostów betonowych” , Chicago, 1936.
  4. ^ a b Departament Transportu Karoliny Północnej, „Mosty ze sztywnej ramy ze zbrojonego betonu” , czerwiec 2013
  5. ^ a b Departament Spraw Wewnętrznych Stanów Zjednoczonych, „Arkusz kontynuacji Krajowego Rejestru miejsc o znaczeniu historycznym”, s. 15. 11
  6. ^ „Grupa inżynieryjna FINLEY: Finley: - Projekty” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 25.06.2011 . Źródło: 2014-11-05 .
  7. ^ Antónia Királyföld, Gábor Pál „Konstrukcje betonowe MOSTY RAMOWE NA PODPORACH W KSZTAŁCIE V” , Fib.bme.hu, 2012.
  8. Bibliografia _ _ Crouton.net . Źródło 3 sierpnia 2017 r .
  9. ^ Forum Inżynierii Ekonomicznej Bliskiego Wschodu, „Most ze sztywną ramą” , listopad 2014
  10. ^ a b c d Kabit, Shakya i in. , Zastosowanie włókien stalowych w połączeniach belek i słupów mostów kolejowych o sztywnej ramie w celu redukcji prętów zbrojeniowych podłużnych i ścinanych, Construction and Building Materials, tom. 27, nr 1, s. 482-489, luty 2012.
  11. ^ a b Shun Bo Zhao, Shi Ming Liu, Xiao Ke Li, „Projekt mostu z ciągłej sztywnej ramy z betonu sprężonego z filarami w kształcie litery V” , Applied Mechanics and Materials, tom 201-202, październik 2012.