Yükü küçük bir yüzeye daha da yoğunlaştıran bir taşıyıcı plaka neden kullanılsın?

İşte bir köprü betonarme kirişin toprak dolgu ile buluştuğu bir yatak plakasının fotoğrafı

Köprü açıklığı yaklaşık 20 metre uzunluğundadır ve her biri gösterilen gibi iki yatak plakası üzerine oturan iki betonarme kirişten oluşur - her kirişin her ucu için bir plaka, toplam dört plaka. Köprü, dingil otomobil başına 25 ton için tasarlanmış bir demiryolu hattına sahiptir. Yatak plakası dökme demirden (veya belki çelikten) yapılmıştır ve bir menteşeden birleştirilmiş iki büyük parçadan oluşur.

Akslı arabalar başına 25 ton, bir tren geçerken köprünün birkaç yüz ton gibi bir şey taşıdığı anlamına gelir ve bu da gösterilen yatak plakası başına en az yüz ton neden olduğunu varsayabiliriz. Evet, köprü ağırlığını görmezden geldim.

Sadece plaka üst ve alt yüzeyleri oldukça küçük olmakla kalmaz, aynı zamanda plaka kabul edilen yükü daha da yoğunlaştırır ve daha küçük bir yüzeyden menteşeye aktarır. Temel olarak bu oldukça küçük menteşe tek başına yüz tondan fazla kabul ediyor. Bu da bilerek tasarlanmıştır.

Yük neden dağılmak veya en azından üniform kesitli bir parçadan transfer etmek yerine kasıtlı olarak konsantre edilir?

Çünkü köprüler ve diğer yapılar statik nesneler değildir. Değişken yükler altında esnemelerine ve ayrıca termal genleşmeden kaynaklanan uzunluk değişikliklerine uyum sağlamasına izin verilmelidir. Menteşe pimi açı değişikliklerine izin verir. ve üst menteşe plakası ile kirişin altındaki düz plaka arasındaki kayar bağlantı, uzunluk değişikliklerine izin verir.

Bağlantılar katı olsaydı, bu kuvvetler zamanla yapıyı yok edebilirdi.

Nedeni oldukça basit. Çelik betondan önemli ölçüde daha güçlüdür.

$f_c > 100~\text{MPa}$$f_c > 40~\text{MPa}$

$f_y > 250~\text{MPa}$

Bu köprü üzerindeki çelik betondan 7-8 kat daha güçlüdür. Böylece, betonun yükü çeliğe (plakalar aracılığıyla) güvenli bir şekilde aktarmak için gereken alan ne olursa olsun, çeliğin aslında çok daha az ihtiyacı vardır, böylece kendi boyutlarını güvenli bir şekilde azaltabilir. Bükülme, menteşenin etrafındaki destek tarafından kontrol edilir.

Bir menteşenin neden kullanıldığına gelince, bu, @ DaveTweed'in cevabında açıklandığı gibi, köprünün nasıl tasarlandığıyla ilgilidir.

Temel mühendislik kurslarına geri dönüp kirişler için eğilme momenti diyagramlarına bakarsanız, sıklıkla pim makarası destekleriyle gösterilecektir. Sadece bir ucunda sabitleme, diğer yandan da dönme ve yatay çeviri için silindir bağlantısı. Bu, kirişi statik olarak belirleyici yapar.

Bu köprü başlangıçta inşa edildiğinde, elastomerik / kauçuk yatak pedleri ve birkaç tane daha bir seçenek olarak mevcut değildi. Bu tasarım, tasarım için kullandığımız formüllere öykünür veya daha ziyade formüller bu düzenlemeyle çalışır. Yani bu tür bir yapılandırma iyidir. Formüllerimizi istendiği gibi kullanmamızı, tasarımı basit tutmamızı ve zamanın teknolojisini kullanmamızı sağlar. Ek olarak, diğer direklerde belirtildiği gibi, canlı yük, ölüdeki varyasyonlar veya kepçenin çıkarılmasından sonra sarkma (desteklenen kıyılmış yapı olduğu varsayılırsa) destekte dönmeye izin verir. Betona gömülü çelik levha, açıklığın ölçülmesinde ve hatta yerleştirilmesinde bazı yanlışlıklara izin verir.Ayrıca, titreşim veya deprem nedeniyle kirişin hafifçe kayması durumunda destek sağlar.

Ayrıca, çeşitli rulman tiplerinde çelik kirişlerle benzer bir konfigürasyon göreceksiniz. Ayakkabı veya ayakkabı plakası teriminin kullanılacağına inanıyorum, ancak bu binalar için köprülerden daha fazla olabilir.

Bir yana

"RAIL" köprüleri söz konusu olduğunda, Kuzey Amerika'da AREMA için tasarlanan büyük çoğunluk, ister tek açıklıklı ister çok açıklıklı köprüler olsun, basit açıklıklardan oluşacaktır. AREMA kursumda bu ifadeyi komik buldum çünkü şehrimdeki bir düzine demiryolu köprüsünü incelemeyi bitirdim, büyük çoğunluğu bu kurala uymuyor. Karayolu köprülerinde, canlı yük için sürekli görme eğiliminde olacaksınız ve sonuç olarak bu köprüler statik olarak belirleyici değildir.