Što je čelični kutijasti nosač?
Čelični kutijasti nosač je zatvoreni, pravokutni ili trapezoidni šuplji element izrađen od zavarenih čeličnih ploča. Njegov poprečni-presjek sastoji se od gornje prirubnice, donje prirubnice i dva okomita ili nagnuta rebra, koja tvore zatvorenu ćeliju. Unutar kutije, uzdužna ukrućenja (zatvorena U-rebra ili ravna pločasta rebra) i poprečne dijafragme kontroliraju lokalno izvijanje tankih ploča i održavaju geometriju poprečnog-presjeka stabilnom pod opterećenjem.
Zatvoreni presjek daje čeličnom sandučastom nosaču tri strukturne prednosti u odnosu na otvorene -nosače:
Torzijska krutost.Pod ekscentričnim živim opterećenjima, posmično strujanje se razvija oko potpuno zatvorenog perimetra, dajući mnogo veću torzijsku krutost St. Venanta i manje izobličenje od otvorenog dijela slične težine.
Omjer-snage-težine.Čelični sandučasti nosač znatno je lakši od prednapetog betonskog sandučastog nosača istog raspona, što smanjuje vlastito opterećenje koje podkonstrukcija mora podnijeti i smanjuje temelje i seizmičke zahtjeve.
Aerodinamičke performanse.Ravni, aerodinamični profil smanjuje otpor i pomaže povećati kritičnu brzinu vjetra za lepršanje u usporedbi s rešetkastim nosačima, što je važno za obalna područja i regije-podložne tajfunima.
Ova svojstva čine čelični kutijasti nosač standardnim izborom u dvije uloge: kao primarni-noseći nosač za gredne-mostove i kao nosač za ukrućenje mostova-oslonjenih na kabele (sa-ovješenim i visećim).
Rasponi raspona po konstrukcijskom sustavu
Klasifikacija raspona čeličnih kutijastih nosača temelji se na strukturnom sustavu u kojem nosač radi, a ne na jednoj vrijednosti duljine. Isti kutijasti presjek može se pojaviti u kratkom rasponu vijadukta ili u mostu dužine više od jednog kilometra; razlika leži u tome kako se tereti prenose.
Sustavi nosača i rešetki (samonosivi-)
U ovom sustavu kutijasti nosač proteže se izravno između oslonaca i oslanja se na vlastiti kapacitet savijanja i smicanja; nema kabela ili tornjeva koji osiguravaju dopunske puteve opterećenja.
| Raspon raspona | Tipična primjena | Konfiguracija kutijastog nosača |
|---|---|---|
| Otprilike 50-100 m | Urbani vijadukti, zakrivljeni nadvožnjaci | Konstantna-dubina, kutija s jednom-ćelijom |
| Otprilike 100-250 m | Riječni prijelazi, mostovi na autocestama | Promjenjive-dubine, kutija s jednom- ili dvostrukom-ćelijom |
| Otprilike 250-350 m | Glavni navigacijski kanali | Čelični-hibridni-betonski nosač-promjenjive dubine (čelični srednji raspon s betonskim bočnim rasponima) |
| Iza otprilike 350 m | Ekonomska granična zona za-samonosive nosače | Obično je potreban hibridni ili kabelski -sustav; treba obrazloženje-specifično za web lokaciju |
Sustavi podržani-kabelima (ukrućujući nosač)
U-kosanim i visećim mostovima, sajle nose primarna okomita opterećenja dok sandučasti nosač osigurava torzijsku krutost, aerodinamičku stabilnost i platformu palube.
| Raspon raspona | Vrsta mosta | Uloga čeličnog sandučastog nosača |
|---|---|---|
| Otprilike 400-1.200 m | Most s užadima- | Nosač za ukrućenje: otporan je na aksijalnu kompresiju užadi plus savijanje pod živim opterećenjem |
| Otprilike 1000-2,000+ m | Viseći most | Nosač za ukrućenje: osigurava torzijsku krutost i aerodinamičku stabilnost |
Dobro-dokumentirani primjeri uključuju most Sutong u Kini (užad-kosa, glavni raspon 1088 m, ukrućeni čelični kutijasti nosač) i most Canakkale iz 1915. u Turskoj (viseći, glavni raspon 2023 m, dvostruki čelični kutijasti nosač). Ne postoji fiksna teorijska gornja granica za-kabelski podržan sustav; veći rasponi postižu se optimiziranim aerodinamičkim profilima i usklađivanjem kabelskog sustava.
Čimbenici koji ograničavaju raspon čeličnih kutijastih nosača
Vlastita-težina i ciklus momenta savijanja
Moment savijanja od vlastite-težine raste otprilike s kvadratom raspona. Veći dijelovi potrebni da se odupru trenutku dodaju mrtvu težinu, stvarajući ciklus koji sve-čelične nosače čini neekonomičnim izvan raspona od nekoliko stotina metara; kompozitni (čelični-betonski) nosači donekle proširuju ekonomsku omotnicu, a osim toga sustav podržan-kabelom obično je učinkovitiji.
Granice progiba i krutosti
Ugib-opterećenja u sredini raspona brzo raste s rasponom. Budući da je modul elastičnosti čelika fiksan, dugi-rasponi zahtijevaju vrlo duboke nosače kako bi se zadovoljila ograničenja progiba nametnuta važećim kodeksom (za mostove na autocestama obično u rasponu od L/500 do L/600, a stroži za željezničke mostove), što povećava materijal, izloženost vjetru i poteškoće pri postavljanju.
Lokalno izvijanje tankih ploča
Veći rasponi povećavaju tlačno naprezanje u prirubnicama i rebrima, što može izazvati lokalno izvijanje tankih ploča. Uzdužna ukrućenja i poprečne dijafragme rješavaju problem izvijanja, ali dodaju zavarivanje, zaostalo naprezanje i troškove izrade, a povećani sadržaj zavara mora se uzeti u obzir pri proračunu zamora.
Efekt kašnjenja smicanja
Kod kutijastih nosača širokog-raspona okomita opterećenja uzrokuju posmične deformacije u širokim prirubnicama. Naprezanje se koncentrira u blizini rebra, a materijal udaljene prirubnice je nedovoljno iskorišten, tako da se efektivna širina prirubnice smanjuje kako raspon raste, smanjujući učinkovitost ležaja sekcije.
Aerodinamička stabilnost vjetra
Duboki nosači potrebni za -krutost dugog raspona povećavaju kontaktnu površinu vjetra i pojačavaju vrtložno-rizike od vibracija i lelujanja. Stabilnost vjetra često postaje kontrolno ograničenje za obalne i tajfunske zone, zahtijevajući studije aerodinamičkih-tunela i aerodinamičkih detalja kao što su aerodinamični ili dvostruki-kutijasti dijelovi.
Čelični sandučasti nosač u odnosu na druge vrste mostova
| Artikal | Nosač od čelične kutije | Prednapregnuti betonski sandučasti nosač | Most s užadima- | Viseći most |
|---|---|---|---|---|
| Tipični natjecateljski raspon raspona | 100-350 m (samonosivi) | Do otprilike 300 m | 250-1,200 m | 1,000-2,000+ m |
| Vlastita{0}}težina nosača | Niska | Visoko (otprilike 2-3 puta više od čelika) | Niska do umjerena | Niska do umjerena |
| Torzijska krutost | Vrlo visoko (zatvoreni dio) | visoko | Visoko (kutijasti nosač) | Visoko (kutijasti nosač) |
| Aerodinamičke performanse | Izvrsno (aerodinamičan profil) | Umjereno | Dobro | Izvrsno (opcija dvo-kutije) |
| Brzina izgradnje | Brzo (tvornička izrada segmenta) | Sporo (-oplata i lijevanje na gradilištu) | Umjereno | Dugo (montaža tornja i kabela) |
| Zahtjev za održavanjem | Viša (provjera premaza i zavara) | Manje rutinsko održavanje | Više (kablovi, tornjevi, sidrišta) | Više (glavni kabeli, sidrišta) |
Standardi dizajna i materijali
Čelični sandučasti nosači za mostove dizajnirani su i proizvedeni u skladu s kodom primjenjivim na jurisdikciju projekta:
Vrste čelika:Kineski čelici za mostove Q345q i Q370q do GB/T 714; europske kvalitete S355J2 i S355NL prema EN 10025; Američki razredi ASTM A709 stupanj 50 / 50W. Čelici otporni na vremenske uvjete mogu se specificirati za obalne projekte kako bi se produžili ciklusi održavanja premaza.
Kodovi dizajna:JTG D64 za čelične mostove kineskih autocesta; EN 1993-2 za europske čelične mostove; AASHTO LRFD Specifikacije dizajna mosta za projekte u SAD-u.
Izrada i zavarivanje:EN 1090-2 izvedbene klase ili AWS D1.5 za zavarivanje mostova, s NDT prihvaćanjem u skladu s projektnom specifikacijom.
Zaštita od korozije:čišćenje pjeskarenjem do Sa 2,5 prema ISO 8501-1 i sustavi premaza odabrani prema ISO 12944 kategorijama korozivnosti.
Kontrolni popis za odabir za kupce
Definirajte konstrukcijski sustav (samonoseći-nosač/rešetka ili kabelski-ukrućeni nosač) prije rasprave o rasponu.
Definirajte važeći projektni kod i model opterećenja (npr. AASHTO HL-93, Eurocode modeli opterećenja ili nacionalni kod zemlje projekta).
Navedite širinu palube, broj ćelija i je li potrebna ortotropna čelična paluba.
Navedite zahtjeve za kvalitet čelika i udar (Charpy) za radnu temperaturu.
Navedite korozijsko okruženje i potreban sustav premaza (ISO 12944 kategorija).
Definirajte ograničenja duljine segmenta na temelju opreme za transport i dizanje te metode montaže (dizanje dizalicom, lansiranje ili konzolni sklop).
Dogovorite dokumentaciju o kontroli kvalitete: potvrde o materijalima, izvješća o pregledu zavara, izvješća o dimenzijama i izvješća o pred-montaži u radionici.
Zatražite ponudu za izradu nosača od čeličnih kutija
FAQ
Koliki je najveći raspon čeličnog sandučastog nosača?
Ne postoji jedinstveni maksimum. Samonosivi-čelični sandučasti nosači ekonomični su do otprilike 300-350 m. Kao nosači za ukrućenje kosih i visećih mostova, čelični sandučasti nosači izgrađeni su na glavnim rasponima i preko 1000 m; viseći most Canakkale iz 1915. u Turskoj, s glavnim rasponom od 2023 m, koristi čeličnu kutijastu gredu za ukrućenje.
Zašto je čelični sandučasti nosač lakši od betonskog sandučastog nosača?
Konstrukcijski čelik ima mnogo veći omjer čvrstoće-i-težine od armiranog betona, tako da čelični kutijasti nosač jednakog raspona i nosivosti teži djelić ekvivalentnog betonskog sandučastog nosača. Manja vlastita težina smanjuje opterećenja na stupove, temelje i, u mostovima-poduprtim kabelima, na pilone i kabele.
Koja se granica progiba odnosi na čelične kutijaste nosače?
Granice progiba postavljene su važećim kodeksom i ovise o vrsti mosta. Čelični sandučasti nosači za autoceste obično su dizajnirani za-ograničenja progiba opterećenja od L/500 do L/600, dok se za željezničke mostove primjenjuju stroža ograničenja. Točna vrijednost mora se uzeti iz šifre projekta, a ne pretpostavljati.
Kada bih trebao odabrati čelični-betonski hibridni nosač umjesto potpuno-čeličnog nosača?
Hibridni nosači, sa čeličnim srednjim rasponom i betonskim bočnim rasponima, uobičajeni su u pojasu od 250-350 m kontinuiranih krutih-mostova s okvirom. Kombiniraju lagani čelični srednji raspon s krutošću i ekonomičnošću betonskih bočnih raspona i konkurentni su tamo gdje svi-čelični nosači postaju neekonomični, ali nije potreban sustav poduprt kabelom.
Zašto su čelični kutijasti nosači poželjni za velike raspone?
Tri su svojstva najvažnija: zatvoreni dio daje izuzetnu torzijsku krutost; aerodinamični profil poboljšava aerodinamičku stabilnost i povećava flutter-kritičnu brzinu vjetra; a visok omjer čvrstoće-i-težine omogućuje nosaču otpornost na velike momente savijanja s manje materijala nego otvoreni pločasti nosači.
Mogu li se izraditi zakrivljeni sandučasti nosači promjenjive-dubine?
Da. Kutijasti nosači sa zakrivljenim poravnanjem, proširenjem i promjenjivom dubinom rutinski se proizvode u segmentima s CNC rezanjem i robotskim zavarivanjem ili zavarivanjem pod praškom, a zatim se probno-sastavljaju u radionici prije otpreme. Konačna geometrija mora slijediti odobrene tvorničke nacrte izvedene iz projekta mosta.