Eğri Köprüler Tasarımı (Diyagramlı)

Bu makaleyi okuduktan sonra, eğri köprüler tasarımını diyagramlar yardımıyla öğreneceksiniz.

Eğri köprülerin davranışı normal köprülerden çok farklıdır ve bu nedenle eğri köprülerin tasarımının özel dikkat göstermesi gerekir. Normal köprülerde, döşeme plakası desteklere diktir ve böylece döşeme plakasına yerleştirilen yük, levhaya normal yerleştirilen desteklere aktarılır.

Öte yandan, eğri bir döşeme köprüsünden yük aktarımı karmaşık bir sorundur, çünkü her zaman döşemenin uzanacağı yön ve yükün desteğe aktarılma şekli konusunda bir şüphe kalır.

Yükün, çeşitli yolların sertliği ile orantılı olarak desteğe geçtiğine ve levhanın kalınlığı her yerde aynı olduğu için, sertliğin en kısa aralık boyunca maksimum olacağı, yani iskelelerin yüzlerine normal bir açıklık boyunca olacağı düşünülmektedir. veya abutmentler.

Şekil 9.1'de, desteğin açıklığı BC veya DE uzunluğunda olmasına rağmen, döşeme, destekler arasında en kısa mesafe olan AB veya CD boyunca uzanacaktır. Bu nedenle, bir yamuk levhadaki maksimum gerilme düzlemi karayolunun merkez hattına paralel değildir ve bu levhanın sapması eğrilmiş bir yüzey oluşturur.

Eğriltme eğrilerinin 20 dereceye kadar eğim açısına sahip oluklarındaki etkisi, bu kadar önemli değildir ve bu gibi köprülerin tasarımında, karayolunun merkez hattına paralel olan uzunluk aralık olarak alınır. Döşeme ve donatı kalınlığı bu açıklık uzunlukları ile hesaplanır ve donatı karayolunun merkez hattına paralel olarak yerleştirilir.

Bununla birlikte, dağıtım çubukları her zamanki gibi desteklere paralel olarak yerleştirilmektedir. Eğriltme açısı 20 dereceden 50 dereceye kadar değiştiğinde, eğriltme efekti belirgin hale gelir ve plaka normal desteklere yayılma eğilimindedir.

Bu gibi durumlarda, levha kalınlığı en kısa aralık ile belirlenir, ancak en kısa aralık temelinde işlenen donatı Sec ile çarpılır. 2 θ (θ eğri açısıdır) ve Şekil 9.2a'da gösterildiği gibi yola paralel olarak yerleştirilir, dağıtım çubukları her zamanki gibi desteklere paralel yerleştirilir.

Eğim açısı 20 derece ila 50 derece arasında olduğunda takviyeyi desteğe dik olarak yerleştirmek de yaygın bir uygulamadır.

Kalınlık ve donatı, destek için normal aralıklarla belirlenir, ancak donatı desteklere dik olarak yerleştirildiği için, ABF veya CDE alanı içindeki köşe donatı (Şekil 9.1) bir tarafa dayanacak şekilde destek almaz, kaldırımın altındaki (yaya yolu ile köprü için) veya yolun kaldırımının altındaki (yaya yolu olmayan köprü için) levha, gizli kiriş olarak hareket etmek için ekstra takviye ile donatılmalıdır.

Alternatif olarak, Şekil 9.2b ve 9.2c'de gösterildiği gibi parapet kirişleri, levhanın kenarı boyunca da sağlanabilir. Bu tür korkuluk kirişleri, döşemenin tabanı ile aynı hizada yapılır ve masif korkuluk oluşturmak için döşemenin üzerinde istenen yüksekliğe uzatılır. Bu tür güverte döşemelerde daha az miktarda çelik gerektirir, ancak korkuluk kirişleri ilave maliyete ihtiyaç duyar.

50 dereceden fazla eğri köprüler açıları için, kanatlar nispeten daha az olsa bile kirişler kullanılmalıdır. Köprünün genişliğinin fazla olmadığı durumlarda, kirişler karayoluna ve döşeme kalınlığına paralel olarak yerleştirilebilir ve takviye kirişlerin aralık olarak aralıkları ile tasarlanabilir.

Donatı kirişlere normal olarak yerleştirilir (Şekil 9.3a). Daha geniş çok şeritli eğriltme geçişlerinde daha geniş eğim açıları olan kirişlerde, kirişlerin desteklere dik açılarla kullanılması tercih edilir. Yine bu gibi durumlarda, üçgen kısımların, kirişlerin bir ucunu desteklemesi için parapet kirişlerine ihtiyacı vardır. Takviye, Şekil 9.3b'de gösterildiği gibi kirişlerde normal olarak kullanılır.

Destekte Tepki:

Eğrilmenin etkisinden dolayı, desteklerdeki reaksiyonların eşit olmadığı, ancak aynı eğimin açısına bağlı olarak daha geniş açılardan ve daha düşük akut açılı köşelerde daha az olduğu gözlenmiştir.

20 dereceye kadar bükülmeler için, geniş açılı köşelerdeki reaksiyondaki artış yüzde sıfır ila 50 arasındadır ve 20 dereceden 50 dereceye kadar bükülmeler için artış ortalama reaksiyonun yüzde 50 ila 90'ındadır . Geniş açı köşesindeki reaksiyon, ortalama reaksiyonun iki katı olur ve böylece eğri açısı yaklaşık 60 dereceye ulaştığında akut açı köşesini sıfır basınç noktası yapar.

Sürünme Etkisi:

Gözlemler, akut açı köşelerini birbirine bağlayan eğriltilmiş güvertenin daha uzun köşegeninin, muhtemelen Şekil 9.5a'da gösterildiği gibi akut açının hareketine veya kaymasına neden olan destekler üzerindeki yük aktarımının doğası nedeniyle uzama eğiliminde olduğunu ortaya koymaktadır. .

Güverte levhasının bu sürünen etkisi, daha uzun diyagonal boyunca gerilimi indükler ve bu gerilme gerginliğini gidermek için yeterli çelik sağlanmadığında gerilme çatlakları görülebilir (Şekil 9.5b). Ayrıca, sürünme nedeniyle, akut açılı köşelerde kaldırma ve sonuç olarak ortaya çıkan çatlaklar meydana gelir ve köşelerin kalkmasından kaynaklanan çatlakları önlemek için her iki yönde üstte ilave çelik temin edilmesi gerekir.

Şekil 9.5a'da, güverte döşemesinin kaymasına bağlı olarak, X ve Y'deki kanat duvarlarına, yani dayanak ve kanat duvarının birleşme yerlerine, kanat duvarlarında çatlakların oluşmasına neden olan önemli bir itme indüklendiği görülebilir. ağır hasar.

Sürünme etkisinden dolayı kanat duvarlarının zarar görmesini önlemek için, bazı makamlar tarafından serbest yataklar yerine dayanaklar üzerinde sabit yatakların temin edilmesi, bu sayede dayanakların sürünme etkisinden dolayı üst kısmın hareketinin engellenmesi önlenmiştir.

Bazen güverte levhası, sürünme etkisine karşı korumanın en etkili aracı gibi görünen dübel çubuklarıyla dayanak başlığına sabitlenir. Sürünme, yükseltilmiş bazı bloklar veya tamponlar üzerinden iskele üzerinde durdurulan iskele üzerinde durdurulabilir.

Bu düzenleme, Şekil 9.6'da gösterilmiştir:

Yatakların Düzeni:

Sürünme nedeniyle güverte hareketine karşı korunmak için önleyici tedbirler alınmalıdır. Aşağıdaki adımların atılması halinde istenen sonucu vermesi önerilir.

(i) Her iki abutment üzerindeki tek açıklıklı köprü sabit yatakları için 15.0 m açıklığa kadar kullanılabilir. İki sabit rulmanlı tek açıklıklı beton köprülerin yapımı, Wisconsin Karayolu Komisyonu tarafından yıllardır 45 feet (13.72 m) uzunluğa kadar kullanılmaktadır. Bu köprülerin hiçbiri sürünme belirtileri göstermedi.

(ii) Çok açıklıklı alanda basitçe desteklenen köprüler, dayanaklar üzerinde sabit yataklar ve iskeleler üzerinde serbest veya sabit yataklar için. Bu düzenleme ile bir iskelede iki serbest yatak kullanılması gerekebilir.

Yatakların düzeni, genleşme yataklarının serbest hareketine karşı herhangi bir engel oluşturmayacak şekilde olmalıdır. Bu, yatakların, ayaklara veya dayanaklara (normal geçişlere benzer şekilde) paralel olarak kirişlere dik açılarda yönlendirilmesini gerektirir. Yatakların eğri köprülerdeki tipik düzenleri, Şekil 9.7'de gösterilmiştir.

Genleşme Derzlerinin Yerleşimi S:

Şekil 9.7'de gösterilen çeşitli yerleşim tiplerindeki ana fark, bitişik güverteler arasında genleşme derzi sağlama biçimindedir. Düz genleşme derzi almak için, Şekil 9.7a'da gösterilen tip benimsenmiştir, ancak bitişik açıklıkların yatakları arasındaki boşluk kullanılmadığı için daha fazla iskele genişliği gerektirir.

Şekil 9.7b'nin tipi ayrıca düz bir bağlantı sağlar, ancak iskelenin genişliğini azaltmak için, yataklar yaklaştırılmalıdır.

Bu, kirişlerin etkilenen kısımları üzerinde bir çentik yapılarak elde edilen bitişik açıklıkların kirişlerine güverte yerleştirilmesini gerektirir ve güverte levhası bu çentikler üzerine dayanır. Genleşme derzi serbest dolaşımı için kirişler ve döşeme levhası arasına, kurşun levha veya katran kağıt gibi uygun bir derz dolgusu yerleştirilebilir.

İskelenin genişliği ve ayrıca Şekil 9.7c'de gösterilen tip için yatakların konumu, Şekil 9.7b'deki ile aynıdır, ancak, bunun türünden kaçınmak amacıyla, testere dişli tipte bir genleşme derzi takılmıştır. ikincisi için gerekli düzenlemeler.

Burada tarif edilen tiplerin her birinin bazı yararları ve ciddiyetleri vardır ve dikkate alınan köprü için en uygun olanı kullanılabilir. Bir tasarımcının çarpık köprülerin tasarımında dikkatlice göz önüne alması gereken ana noktalar burada kısaca açıklanmıştır.

Şimdi, tasarım ilkelerini göstermek için, aşağıda bir örnek verilmiştir:

Örnek:

Herhangi bir patika olmadan yol boyunca 7, 5 m açıklıkta ve NH Standard için IRC yükleme ile 25 derecelik bir eğim açısına sahip olan sağlam bir döşeme eğriltme köprüsü tasarlayın. M20 dereceli beton ve S415 kalite çelik kullanılacaktır:

Çözüm:

Eğim açısı 20 dereceyi aştığından, döşeme kalınlığı desteğe normal açıklıkta olacak şekilde tasarlanabilir ve bu açıklıkta kullanılan donatı Sec ile çarpılabilir. 2 θ ve aynısı karayoluna paralel olarak sağlanabilir.

Destekler için normal açıklık = 7.5 cos 25 ′ = 7.5 x 0.9063 = 6.80 m

Etkili açıklık = açık açıklık + etkili derinlik

600 mm genel bir levha kalınlığı varsayıldığında, efektif derinlik 600 - 40 = 560 mm'dir. = 0, 56 m.

. . . Etkin yayılma = 6.80 + 0.56 = 7.36 m.

Ölü yükleme momenti:

. . Metre başına genişliği yükleme süresi = 1800 × (7.36) 2 = 12.190 Kgm.

Canlı yükleme momenti:

Merkezi olarak yerleştirildiğinde, 70-R Sınıfı takip edilen araçların tek şeridi maksimum momenti üretecektir.

Dağıtım Çeliği:

Dağıtım çeliği, kare geçişli katı döşeme köprüsünün tasarımında olduğu gibi aynı prensipte hesaplanabilir.

Enine doğrultuda moment = 0, 3 LLM + 0, 2 diğer momentler = 0, 3 x 13, 520 + 0, 2 x 12, 190 = 6494 Kgm. = 63, 600 Nm.

. . . Olarak = 63, 600 x 10 3/200 x 543 x 0, 904 = 648 mm2

12 Φ HYSD çubukları @ 150'yi (As = 753 mm2) kabul edin.

Kesme ve bağ gerilmesi:

Geniş açılı köşelerin yakınındaki destek reaksiyonunun artması, kesme ve bağ gerilmelerinin işlenmesinde usulüne uygun olarak düşünülmelidir.

Eğim açısı 25 derece olduğundan, geniş açılı köşedeki maksimum reaksiyon normal reaksiyonun 1.55 katı kadar alınabilir (Şekil 9.4). Destenin yarım genişliği için ortalama artan değer normal reaksiyonun 1.30 katı olarak alınabilir.

. . . Metre başına maksimum DL Kesme = 1800 x 7.36 / 2 x 1.30 = 8610Kg.

Canlı Yük Makası:

Takviye Düzenlemesi:

Hattaki iki takviye düzenlemesi sırasıyla Şekil 9.10 ve 9.11'de gösterilmektedir. Akut açılı köşelerin kaldırılmasından kaynaklanan çatlakları önlemek için akut açılı köşelerin üstündeki takviye sağlanmıştır.

Ana donatı alanı, desteğe dik yerleştirilirse 2490 mm2'dir, bu durumda 22 θ @ 150 mm, As = 2535 mm2 verir. Bununla birlikte, donatı karayoluna paralel yerleştirilirse, gereken çelik alanı = 3038 mm2, bunun için 22 Φ 125 mm sağlanması gerekir (As = 3040 mm2).

Few Skew Slab Bridges detayları:

Ayrıntıların mevcut olduğu açıklıklar (desteklere dik açıda etkili dik açı) 4.37 m, 5.37 m, 6.37 m ve 8.37 m olup, her bir yayılma için 15 ′, 30 ′, 45 ′ ve 60 eğim açıları.

Tasarım M20 dereceli beton ve S415 kalite çelikten yapılmıştır. Bu çarpık köprülerin belirgin özellikleri Tablo 9.1 ve 9.2'de verilmiştir. Daha fazla ayrıntı için referans altındaki standart planlara atıfta bulunabilirsiniz.