Mostovi su među najzahtjevnijim primjenama konstrukcijskog čelika. Rasponi moraju podnijeti teška i opetovana prometna opterećenja, odoljeti vjetru i seizmičkim dejstvima i ostati upotrebljivi desetljećima. Čelične rešetkaste konstrukcije ispunjavaju ove zahtjeve s otvorenim okvirom trokutastih jedinica koje prenose opterećenja uglavnom putem aksijalnih sila, dajući visok omjer čvrstoće-na-težinu i velike čiste raspone bez srednjih oslonaca.
Što je čelična rešetkasta konstrukcija?
Čelična rešetka je okvir od ravnih čeličnih elemenata spojenih spojevima u krute trokute. Budući da trokut ne može promijeniti oblik bez promjene duljine svojih stranica, rešetka je sama po sebi stabilna, a opterećenja na članovima su pretežno aksijalna: napetost u nekim članovima i pritisak u drugima. Ova geometrija omogućuje vrlo učinkovitu upotrebu materijala u usporedbi s elementima koji nose opterećenja pri savijanju.
Glavne komponente
Gornji akord:gornji uzdužni element, primarno opterećen kompresijom i podupiranjem opterećenja palube ili krova odozgo.
Donji akord:donji uzdužni element, primarno opterećen na napetost.
Web članovi:dijagonale i okomice koje povezuju dvije tetive i dijele rešetku na trokutaste ploče.
Veze:umetne ploče s-vijcima ili varovima visoke čvrstoće koji prenose sile između elemenata na spojevima.
Uobičajene vrste čeličnih rešetki za mostove
| Vrsta rešetke | Izgled web člana | Tipična uporaba |
|---|---|---|
| Pratt rešetka | Dijagonale su nagnute prema dolje prema središtu; okomice u kompresiji, dijagonale u napetosti | Željeznički i autocestovni mostovi, dugo{0}}krovne konstrukcije |
| Warrenova rešetka | Niz jednakostraničnih trokuta bez okomica (ili s dodanim okomicama za duge ploče) | Mostovi s velikim-rasponom, hangari za zrakoplove, konstrukcije s-prostornim rasponima |
| Howe rešetka | Dijagonale su nagnute prema gore prema središtu; dijagonale u kompresiji | Mostovi-za teške uvjete i krovne konstrukcije gdje se javljaju velike snage članova |
| Finka rešetka | Podjela web ploča u -obliku | Stambeni i poslovni krovovi, kraći{0}}strukture raspona |
Odabir geometrije rešetke uvjetovan je duljinom raspona, veličinom opterećenja, ekonomičnošću izrade i metodom postavljanja na gradilištu, a trebao bi biti potvrđen strukturnom analizom prema važećem kodeksu projektiranja.
Zašto čelične rešetke odgovaraju projektiranju mostova
Učinkovit prijenos aksijalnog opterećenja
Članovi rešetke rade na napetost ili kompresiju, pri čemu se koristi puna čvrstoća čeličnog dijela. Ovo je u osnovi materijalno-učinkovitije od nosača-koje dominira savijanje jednakog raspona i smanjuje vlastitu težinu gornje konstrukcije.
Dugi čisti rasponi
Budući da trokutasti mrežni sustav raspodjeljuje sile na pojaseve, rešetke mogu obuhvatiti velike udaljenosti s relativno malim dubinama elemenata, smanjujući broj srednjih stupova i veličinu temelja.
Mala mrtva težina i seizmički odgovor
Lakše gornje konstrukcije generiraju manje inercijske sile pod seizmičkom pobudom. Za mostove u aktivnim zonama, ovo može značajno smanjiti projektirana djelovanja koja se prenose na stupove i upornjake.
Prefabrikacija i brza montaža
Nosači i pod-sklopovi mogu se proizvesti u radionici s izbušenim ili zavarenim spojevima i postaviti na licu mjesta s-vijcima visoke čvrstoće, što skraćuje vrijeme izgradnje i smanjuje rad na visini u usporedbi s opsežnim zavarivanjem na terenu.
Primjena čeličnih rešetki u mostogradnji
Željeznički i autocestni mostovi:rešetke nose teška ciklička prometna opterećenja i naširoko se koriste za križanja srednjeg- i dugog-raspona.
Pješački mostovi i gradski prijelazi:otvoreni-mrežni nosači pružaju vitke, lagane strukture arhitektonskog izgleda.
Privremeni i vojni mostovi:modularni, potpuno pričvršćeni rešetkasti sustavi kao što su mostovi tipa Bailey-ugrađuju se za obilaznice, hitne prijelaze i vojnu logistiku.
Lučne i viseće konstrukcije:rešetke se koriste kao nosači za ukrućenje u visećim mostovima i kao primarna rebra vezanih-lučnih mostova.
Vijadukti i uzdignute ceste:rasponi rešetki odabiru se tamo gdje su potrebni dugi čisti otvori preko cesta, rijeka ili željeznica.
Čelična rešetka u odnosu na sandučasti nosač: kako odabrati
| Faktor odabira | Most od čeličnih rešetki | Gredni most od čeličnih kutija |
|---|---|---|
| Mehanizam za prijenos opterećenja | Aksijalne sile kroz trokutaste lamele | Savijanje i smicanje kroz zatvoreni šuplji presjek |
| Omjer-snage-težine | Visoko; učinkovit za vrlo velike raspone | Dobro; teži po jedinici kapaciteta savijanja |
| Torzijska krutost | Umjereno; zahtijeva ukrućenje za torziju | Izvrsno, zahvaljujući zatvorenom-presjeku |
| Prikladnost raspona | Dugi do vrlo dugi rasponi | Srednji do dugi rasponi, uključujući zakrivljena poravnanja |
| Logistika | Otvoreni članovi mogu se isporučiti kao-razbijene komponente i pričvrstiti vijcima na licu mjesta | Zatvorene ćelije često su predimenzionirane i mogu zahtijevati poseban transport ili rasutu pošiljku |
| Rad na gradilištu | Brzi-sklop vijcima | Više zavarivanja na gradilištu i rukovanja zatvaračima i spojevima |
| Estetika | Industrijski, geometrijski izgled | Elegantan, minimalistički izgled |
U praksi, odluku donosi projektant: rešetke su odabrane za velike raspone, lagane temelje i modularnu montažu; kutijasti nosači poželjni su za zakrivljena poravnanja, visoke torzijske zahtjeve i vitke vizualne profile.
Izrada i kontrola kvalitete nosača mostova
Čelične konstrukcije mostova podliježu strožim pravilima nego građevinske konstrukcije zbog zamora. Zavarivanje treba izvesti i pregledati u skladu s AWS D1.5 (zavarivanje mostova) ili primjenjivom nacionalnom specifikacijom, a cjelokupni dizajn slijedi kodove kao što su AASHTO LRFD, EN 1993 (Eurocode 3) ili GB 50017. Preporučene prakse uključuju:
Potpuna sljedivost materijala putem potvrda o ispitivanju mlina izdanih u skladu s EN 10204.
100% tvornička pred-montaža s grupom-rupa i geometrijskim tolerancijama provjerenim prije otpreme.
Ne-ispitivanje bez razaranja (UT, MT) kritičnih zavarenih spojeva, s zapisima o kvalifikaciji postupka zavarivanja.
Teška -zaštita od korozije navedena u ISO 12944 za kategoriju izloženosti, uključujući čišćenje pjeskarenjem do Sa 2,5 i kompatibilne sustave premaza.
Kontrolirani pred{0}}nagib: krivulje rezanja elemenata i geometrija sklopa postavljeni su tako da se deformacija mrtvog-opterećenja kompenzira u podignutoj konstrukciji.
Često postavljana pitanja
Koja vrsta rešetke je najbolja za željeznički most?Pratt i Howe rešetke se obično koriste za željezničke mostove jer njihovi mrežni izgledi odgovaraju koncentriranim, cikličkim opterećenjima željezničkog prometa. Konačni izbor ovisi o rasponu, ograničenjima dubine i ekonomičnosti izrade, te se mora potvrditi analizom prema važećem kodu.
Koje su vrste čelika tipične za nosače mostova?Uobičajene ocjene uključuju seriju S355 prema EN 10025-2, ASTM A572 stupanj 50 i Q355B prema GB/T 1591. Za članove kritične na zamor, žilavost zareza, debljina i kategorija detalja moraju se provjeriti prema specifikaciji dizajna.
Mogu li se rešetkasti elementi otpremati u kontejnerima?Da. Otvoreni-članovi web-a su pogodni za-oboriti (CKD) pošiljke u kontejnerima od 20 stopa ili 40 stopa, s pričvršćivanjem vijcima na umetnutim pločama. Dulji elementi mogu se isporučiti u ravnom nosaču ili u rasutom stanju prema geometriji.
Kako se kontrolira kvaliteta zavara na nosačima mostova?Zavarivanje se izvodi prema kvalificiranim postupcima, obično prema AWS D1.5 ili primjenjivom kodu, s ultrazvučnim i magnetskim ispitivanjem česticama kritičnih zavarenih spojeva i punom dokumentacijom o kvalifikacijama zavarivača i zapisnicima o inspekciji.
Kako se upravlja pred-nagibom rešetke dugog-raspona?Struktura se analizira u softveru za 3D modeliranje, a krivulje rezanja i geometrija sklopa se prilagođavaju tako da nagnutost pri izradi kompenzira predviđeni otklon mrtvog-opterećenja. Pred-montaža u radionici provjerava postignuti nagib prije otpreme.
Jesu li čelični rešetkasti mostovi prikladni za seizmička područja?Da. Njihova niska vlastita težina smanjuje seizmičke inercijske sile, a duktilne vijčane veze mogu se detaljizirati za kontrolirano rasipanje energije, pod uvjetom da je struktura projektirana prema primjenjivom seizmičkom kodu.