Acceptarea tipurilor și locațiilor lagărelor (mobile, fixe etc.) sau lipsa lagărelor (adică conexiuni rigide) este legată de alegerea sistemului de punte. Avantajele și dezavantajele diferitelor sisteme statice de suprastructuri ale fasciculului sunt discutate în cap. 5.
Rulmenții pot fi clasificați în funcție de mișcările care permit îmbinări fixe (cilindrice sau sferice), unilaterale sau universale mobile, precum și elastice mobile (vezi Tabelul 10.1). Pe de altă parte, acestea diferă în ceea ce privește materialele din care sunt realizate. și în modelarea lor constructivă. În plus față de podurile din beton armat, rulmenții discutați aici pot fi aplicați podurilor din oțel, precum și unor structuri de clădiri și alte structuri [8].
10.2. Suport imperfect
În cazul podurilor cu grinzi cu deschideri mici (de obicei până la 10 m), structura superioară este sprijinită direct pe suporturi. La alungirea sau scurtarea structurii, marginile fundațiilor sunt supraîncărcate (Fig. 10.2 a). Înclinarea fundațiilor datorită deformărilor bazei solului îndeplinește într-o oarecare măsură rolul unui lagăr.
FIG. 10.2. Susținerea structurii direct pe suporturi
La îndoirea suprastructurii, marginea frontală a suportului este supraîncărcată. Pentru a centra reacția lagărului, marginea anterioară a suportului poate fi teșită (Fig. 10.2 b) sau poate fi prevăzută o bandă de mortar de ciment (Fig. 5.2c). În unele cazuri, se aplică mai multe straturi de prelată hidroizolantă. Două foi metalice ancorate în suprastructură și, respectiv, în suport, pot servi drept rulment. Exemplele de realizare prezentate nu pot garanta rotația liberă a suprastructurii în punctul de susținere al acesteia. Prin urmare, pe măsură ce lungimile găurilor cresc, această metodă de sprijin este din ce în ce mai inacceptabilă.
10.3. Rulmenți și rosturi de plumb, beton și beton armat
Îmbinarea betonului este o slăbire a secțiunii transversale a unei coloane sau a unui perete (Fig. 10.3).
FIG. 10.3. Îmbinări de beton: a) fără armături pentru forțe transversale; b) cu un vârf c) cu bare transversale; d) cu gâtul armat spiralat.
Datorită secțiunii sale transversale mai mici, gâtul absoarbe cuplul semnificativ mai mic decât părțile adiacente. În acest sens, dimensiunea gâtului nu trebuie să depășească 1/3 din lățimea părții structurale adiacente. Gâtul poate fi întărit pentru a absorbi forțele transversale din FIG. 10.3 b), c). Utilitatea acestei întăriri este contestată de unii autori, de ex. [50] care susțin că betonul de calitate pe gât nu poate fi garantat atunci când este armat. Cu toate acestea, la forțe normale ridicate, poate fi necesară o armare spirală (Fig. 10.3 d).
Plăcile de plumb cu grosimea de 20 - 30 mm plasate între două elemente din beton armat (Fig. 10.4) acționează ca rosturi (lagăre fixe). Primele aplicații de plumb pentru articulații au fost în arcuri cu trei articulații. Ulterior, rulmenții de plumb și îmbinările sunt executate pe poduri cu grinzi și cadre. Rotația repetată în ambele sensuri duce la aplatizarea treptată a rulmentului, ducând la deteriorarea funcțiilor sale, vezi [50]. Prin urmare, rulmenții și rosturile de plumb nu sunt utilizate în prezent în construcția de poduri noi. Problemele cu deteriorarea podului din cauza defectării lagărului de plumb sunt discutate în capitolul 13.
FIG. 10.4. Rulment fix cu plumb
FIG. 10.5. Rulmenți mobili (oscilanți) din beton armat cu:
a) Îmbinări de plumb; b) rosturi de beton
Coloanele sau pereții din beton armat cu plumb sau îmbinări din beton la ambele capete acționează ca lagăre mobile. În FIG. 10.5 (a) sunt date dimensiunile minime ale părții din beton armat a acestui tip de rulment. Cu coloane și pereți cu o mai mare zveltură, se obțin valori mai mici ale unghiurilor de rotație ale îmbinărilor și, în acest caz, neajunsurile îmbinărilor de plumb și beton se manifestă într-o măsură mai mică.
10.4. Rulmenți elastomerici (neopren, strat metalic-cauciuc)
În FIG. 10.6 prezintă un rulment elastomer simplu (fără ancorare). Este un corp prismatic sau cilindric din straturi de cauciuc și foi metalice. Acestea sunt folosite ca rulmenți dreptunghiulari și rotunzi în plan, cu dimensiuni de bază de la 20 la 90 cm. Mai puțin frecvent, se folosesc rulmenți plan eliptici sau octogonali. Ca material principal se folosește cauciuc cloroprenic, numit și neopren. Acest polimer îmbătrânește relativ mai lent decât cauciucurile cu o compoziție chimică diferită și, prin urmare, oferă performanțe pe termen lung ale lagărelor.
FIG. 10.6. Construcția lagărului elastomeric obișnuit (fără ancorare)
Rulmenții elastomerici își îndeplinesc funcțiile datorită proprietăților de deformare ale cauciucului. Pentru a clarifica rolul foilor de metal, va fi luat în considerare un rulment fără foi de metal (Fig. 10.7). Sub presiune, pe lângă contracția în direcția tensiunilor normale, va exista o umflare transversală (Poisson-efect ov). Plăcile metalice limitează deformările transversale numai în intervalul unui strat de cauciuc și, prin urmare, contracția în direcție verticală este redusă.
FIG. 10.7. Deformarea elastică a lagărului
Foi de armare sunt fabricate din oțel, care este curățat de rugină. Pentru a preveni coroziunea în timpul funcționării pe termen lung a rulmentului, foile metalice nu ajung la suprafețele exterioare. Grosimea straturilor de cauciuc este în medie de 1/40 din dimensiunea mai mică în plan și este luată de la 5 la 18 mm. Foi metalice au o grosime de 2 până la 5 mm. Înălțimea totală a rulmentului, având în vedere stabilitatea sa, nu trebuie să depășească 0,3 din dimensiunea sa mai mică în plan.
Aici sunt luate în considerare principiile de bază pentru calcularea tensiunilor și deformărilor la rulmenții elastomerici de la diferite sarcini și impacturi. De asemenea, se va remarca faptul că în prezent companiile producătoare de rulmenți din neopren emit tabele care simplifică mult calculele - vezi de ex. [16, 50]. În standardul european pentru rulmenții elastomerici EN 1337-3, care urmează să intre în vigoare, există câteva modificări în metodologia de calcul dată aici.
Pentru a determina aria principală a lagărului A se bazează pe formula pentru tensiuni normale:
(10.1) = Rmax/A adm,
unde este tensiunea normală din zona principală a lagărului a valorii maxime a reacției verticale Rmax din funcționare (sarcină standard). Stresul de cauciuc admis adm este luat în intervalul 10-15 MPa și depinde de materialul utilizat și de dimensiunea rulmentului din plan. De obicei este dat de producător.
La rulmenți pot exista reacții orizontale ale următoarelor forțe:
în direcția longitudinală - de la forța de oprire, vânt, cutremur;
în direcție transversală - prin forță centrifugă, impacturi laterale, vânt, cutremur.
În FIG. 10.8 a) arată suprastructura unui sistem simplu de grinzi susținut la ambele capete de lagăre elastomerice de aceeași dimensiune și proprietăți de deformare și încărcate cu o forță orizontală longitudinală N. Fiecare dintre rulmenți va lua o forță orizontală H1=H/n. C n este indicat numărul total de rulmenți care susțin suprastructura la ambele capete. Tensiunea tangențială medie în fiecare secțiune orizontală a rulmentului este egală cu:
= H1/A .
- Prelegeri - Emoție moartă - ucigașul necunoscut UNIUNEA MĂNUVORILOR BULGARIENI
- Lectura 4 (d
- Noutăți în Yoga Studio 108; subiecte noi, cursuri, prelegeri și evenimente
- Care este diferența dintre laptele de vacă și cel de capră
- Semne că un iubit decedat este încă în apropiere - Sănătos în fiecare zi - știri de sănătate și wellness
Conform legii lui Hooke, deformarea unghiulară 1 se obține din:
unde G este modulul deformațiilor unghiulare ale cauciucului, care depinde de compoziția sa, temperatura și tipul de sarcină (continuă sau pe termen scurt) și variază de obicei în intervalul G = 0,7-2,0 MPa.
FIG. 10.8. Deformarea rulmentului elastomeric prin forțe orizontale externe și deformări forțate
Deformațiile forțate (efecte de temperatură, pretensionare, uscare și fluare) determină alungirea sau scurtarea suprastructurii 22, cf. [16]. Dacă lagărele de la cele două suporturi sunt aceleași, atunci deplasarea orizontală la lagărul 2 va avea ca rezultat o deformare unghiulară 2:
(10,4) tg 2 = 2/hc,
unde hc = t este grosimea totală a straturilor de cauciuc.
Deformarea unghiulară totală tg din forța orizontală externă H1 și din deplasarea 2 nu trebuie să depășească tg adm admisibil, adică.,
(10,5) tg tg 1 + tg 2 = H1/(GA) + 2/hc tg adm .
Deformațiile forțate ale rulmentului excită forța orizontală H2 datorită rigidității sale. Este obținut prin legea lui Hooke, adică prin formula (10.6), care este similară cu (10.3)
(10.6) H2 = tg 2 (GA) = (2/hc) (GA).
Forța orizontală totală Htot = H1 + H2 tinde să provoace mișcarea lagărului față de suprastructura sau suportul pe care se sprijină. Imobilitatea sa este garantată de frecare, adică. condiția trebuie îndeplinită:
(10.7) Htot f R,
unde R este reacția verticală și f este coeficientul de frecare, care conform [71] este determinat de formula:
unde tensiunea normală este în MPa.
În unele cataloage ale companiilor de rulmenți, testul de frecare a fost înlocuit cu cerința ca tensiunea normală să nu fie sub o anumită limită (de obicei 3 până la 5 MPa). Se produc și rulmenți elastomerici ancorați, care nu se bazează pe frecare (Fig.10.9).
FIG. 10.9. Rulmenți elastomerici ancorați
Pentru a acționa așa cum se întâmplă, rulmentul din neopren trebuie să urmeze rotațiile suprastructurii fig.10.10. Marginea din față va fi supraîncărcată, iar marginea din spate va fi descărcată. Pentru a vă asigura că suprastructura nu se desprinde de rulment, condiția trebuie îndeplinită:
(10.9) h h
Scurtarea h se datorează eforturilor normale și metoda descrisă în [3] poate fi utilizată pentru determinarea acesteia. În acest caz, h va crește odată cu creșterea înălțimii lagărului. Deplasarea h depinde doar de îndoirea fasciculului și este determinată de metodele mecanice.
FIG. 10.10. Deformarea rulmentului prin rotirea capătului grinzii
Pentru verificarea rotației unghiulare în multe cataloage ale companiei, formula este dată:
unde calculated se calculează unghiul de rotație al suprastructurii la rulment;
Madm - unghiul de rotație admisibil al unui strat de cauciuc;
n - numărul de straturi.
Formula (10.10) arată că testul de rotație unghiulară poate fi relevant pentru determinarea înălțimii lagărului. Deoarece înălțimea depinde și de verificarea forțelor orizontale și a deplasărilor, trebuie acceptată valoarea mai mare a înălțimii celor două verificări.
Pentru dimensiuni și alte date pentru rulmenți, companiile producătoare furnizează cataloage care conțin tabele. Unele dintre ele conțin și valori dimensionale gata preparate: reacție verticală maximă, deplasare orizontală maximă, unghi de rotație permis etc.
Din teoria prezentată reiese clar că funcționarea lagărelor elastomerice diferă semnificativ de cea tradițională (fixă și mobilă), în care mișcările sunt cinematice. Rulmenții elastomerici se deformează elastic sub acțiunea reacțiilor, iar deformările forțate provoacă forțe în funcție de rigiditatea lor.
Forma rulmenților elastomerici este simplă, iar înălțimea lor este semnificativ mai mică decât cea a altor tipuri de rulmenți. Rulmenții elastomerici permit deplasări și rotații, nu numai longitudinal, ci și transversal față de axa podului. Această calitate le face adecvate atât pentru structuri largi cât și complexe (oblic, curbat), în care trebuie asigurată mobilitatea în direcție transversală.
FIG. 10.11. Dispunerea lagărelor elastomerice la înclinarea grinzilor principale
Rulmenții elastomerici trebuie așezați pe o suprafață orizontală bine nivelată. Pentru podurile înclinate, rulmenții trebuie așezați și orizontal (Fig. 10.11). În caz contrar, forțele orizontale sunt o forță orizontală cu acțiune îndelungată care determină uzura rapidă a lagărului.
În cazul suprastructurilor înclinate prefabricate, plăci de oțel în formă de pană sunt plasate între rulmenți și grinzi, numite compensatorie.Un design similar se aplică în cazul în care rulmentul este rotit de o pretensionare realizată înainte de instalarea sa.
Plăcile de compensare nu sunt necesare pentru suprastructurile monolitice. În acest caz, cofrajul din jurul rulmentului trebuie îndepărtat pentru a nu împiedica deplasarea. În acest scop, este convenabil să folosiți polistirol pentru cofraj în această zonă.
Cauciucul artificial îmbătrânește și își pierde proprietățile elastice. Până în prezent, nu există suficiente informații exacte despre durata de valabilitate a rulmenților elastomerici, deoarece vechimea numărului mare de poduri cu rulmenți din neopren nu depășește 30 de ani. Având în vedere durabilitatea podurilor din beton armat, este clar că va fi necesar să se înlocuiască rulmenții elastomerici.
Îndepărtarea lagărelor elastomerice ancorate vechi și instalarea altora noi nu este o operațiune complicată: suprastructura este ridicată doar cu câțiva milimetri, de exemplu conform schemei prezentate în fig. 5,9; cele vechi sunt eliminate și cele noi sunt plasate; suprastructura este eliberată până când rulmenții se întind.
10.5. Rulmenți - vase
Principalele părți ale lagărelor-lagăre sunt: cilindru de oțel umplut cu cauciuc (neopren) și piston, fig. 10.12.
FIG. 10.12. Rulmenți pentru ghivece
Sub acțiunea unei forțe verticale, cauciucul din cilindru se micșorează, exercitând o presiune cuprinzătoare asupra pereților cilindrului. Spre deosebire de lagărele elastomerice stratificate, aici cauciucul nu este armat, deoarece în acest caz deformările transversale sunt împiedicate de cilindru. Prin urmare, rulmenții de oală pot rezista la reacții verticale mai mari decât rulmenții elastomerici de aceeași dimensiune.
Rotația unghiulară a suprastructurii, similară cu rulmentul elastomeric, are ca rezultat zdrobirea suplimentară la un capăt și descărcarea la celălalt. Prin urmare, lagărul de ghiveci acționează ca o îmbinare sferică.
10.6. Rulmenți cu suprafețe glisante
O pereche din următoarele suprafețe este utilizată în diferite tipuri de rulmenți: una este acoperită cu oțel inoxidabil și cealaltă cu poli-tetra-fluor-etilenă (PTFE), numită și fluor-strat sau teflon. Coeficientul de frecare glisant al acestei perechi este de 0,02-0,05. Această valoare este aproximativ egală cu coeficientul de frecare de rulare. Prin urmare, în tipurile moderne de rulmenți, în loc de role, este adesea utilizată perechea de suprafețe glisante din oțel inoxidabil-teflon (HP).
Rulmenții din oțel nu sunt luați în considerare aici, sunt furnizate doar informații generale. Fig. 10.13 a) prezintă un rulment fix din oțel, iar Fig. 10.13 b) prezintă o rolă mobilă din oțel. Fig. 10.13 c) prezintă un rulment mobil din oțel cu suprafețe glisante. Designul cu suprafețe glisante are avantaje față de designul cu role - înălțime mai mică a rulmentului și posibilitate de mobilitate orizontală versatilă.
FIG. 10.13. Rulmenți din oțel
Rulmenții pentru ghiveci pot avea, de asemenea, suprafețe alunecoase. Perechea teflon-oțel asigură o mobilitate versatilă (Fig. 10.14 a) Mobilitatea direcționată a rulmentului se obține prin intermediul unor sisteme de blocare, care împiedică mișcările într-una din direcții. (Fig.10.14 b).
FIG. 10.14. Rulmenți cu suprafețe glisante (HP)
Suprafețele glisante se pot forma și pe o suprafață sferică sau cilindrică. O astfel de implementare este caracteristică rulmenți dom (Fig.10.14 c, d), care acționează ca rosturi sferice sau cilindrice. În prezența unei perechi orizontale de suprafețe glisante, rulmenții domului sunt mobili.
Figura 10.14 (f) prezintă un lagăr care reprezintă o combinație dintr-un lagăr elastomer, o placă de oțel și suprafețe glisante. Un strat de teflon este lipit pe suprafața superioară a cauciucului, iar placa de deasupra acestuia este din oțel inoxidabil. Partea elastomerică a lagărului în acest caz este dimensionată numai pentru încărcare verticală și rotație unghiulară, iar suprafețele glisante asigură o mobilitate versatilă (cinematică, nu elastică, ca la lagărele elastomerice obișnuite.
Rulmenții temporari cu suprafețe glisante sunt folosiți pentru punțile efectuate conform sistemului de „ejectare a cursei” - vezi punctul 9.4. Rulmenții cu un astfel de scop trebuie să permită deplasări semnificativ mai mari decât rulmenții permanenți, precum și să fie adaptați la particularitățile tehnologiei.