Velika enciklopedija nafte i gasa. Podržava. Potporne strukture i njihovi simboli
Studenti predmeta "Proračun građevinskih konstrukcija - od nule!", koji vodim u projektu Dystlab Education, povremeno me traže da im objasnim pojmove kao što su "šarke", "oslonac šarki". Očigledno, razumijevanje ovih važnih elemenata, s gledišta rada konstrukcije, uzrokuje određene poteškoće za početnike dizajnera.
Razni rječnici i wikiji definiraju šarku kao "rotacijski kinematički par", što se terminološki više odnosi na mašinstvo (elemente mašina i mehanizama) nego na građevinske strukture, iako je princip šarke svuda isti. Šarka - uređaj koji povezuje dva elementa na način da se mogu rotirati oko jedne tačke ili ose.
Različite šeme za korištenje šarki prikazane su u sljedećim video zapisima. U prvom videu šarke se koriste za sisteme prozora i vrata, u drugom - za žiro stabilizaciju kamere (koristi se ne jedna, već nekoliko šarki):
Video 1. Primjeri šarki
Video 2. Šarke kao dio složenog mehanizma
Iz ovih videa sam koncept bi trebao postati jasan: šarka je potrebna tamo gdje nije potrebno kruto fiksirati element, ali je potrebno omogućiti mu da se okreće.
Šarke u građevinskim konstrukcijama
U zgradama i konstrukcijama šarke se po pravilu koriste u najkritičnijim čvorovima - nosačima. Ponekad se šarke uvode u neki "unutrašnji" dio konstrukcije:
Nosivi dio rasponske konstrukcije mosta
Pričvršćivanje užetom na privremenim nosačima je također zglobno
Šarka kao deo nosive konstrukcije u civilnoj zgradi
Pješački most, izveden prema shemi "tri zgloba" (rijedak dizajn!)
Zglobni oslonac atrakcije "Ferris wheel"
Šarke u shemama dizajna
Na ovaj ili onaj način, dizajn strukture počinje razvojem njene sheme dizajna. Razmotrite nekoliko primjera najjednostavnijih shema izračuna:
Slika 1. Primjeri projektnih shema sa zglobnim nosačima
Bilo da vas to iznenađuje ili ne, sva tri dijagrama prikazuju istu vrstu konstrukcijske potpore - šarke. Imajte na umu da je lijeva potpora na svakom dijagramu "rotirana" za neki ugao. Ovo je učinjeno samo da se naglasi da sada ne radimo sa stvarnom strukturom, već sa njenim virtuelnim parnjakom, pojednostavljenim modelom (proračunska šema). I dalje shema dizajna Važno je napomenuti samo one karakteristike koje bitno utječu na rad konstrukcije: u ovom slučaju to su dvije potporne šipke kojima je konstrukcija pričvršćena na tlo.
Evo još jednog primjera sheme dizajna preuzete iz bilješke s objašnjenjima projekta nadvožnjaka iz 1905.:
Slika 2. Zglobna greda, projekat 1905
Na desnoj strani (sl. 8, sl. 2) prikazana je jednostavna greda na dva oslonca, a crni trokuti pokazuju zglobnu i zglobnu fiksna podrška(iako je teško otkriti koji je koji, ali to je pitanje za autore projekta, inženjere E. O. Patona i P. Ya. Kamenceva). Kao što vidite, jedina ispravna varijanta u notaciji artikulisana podrška ne, a na vama je kako prikazati ovaj element na dijagramima.
Šta znači krug
Kao što možete lako vidjeti, na dijagramima šarka simbolizira mali krug. Potporni dio konstrukcije rotira oko ovog centra:
Slika 3. Presjeci konstrukcije A, B rotiraju u savijanju oko zglobnih nosača
Pokreti i reakcije
Šarka omogućava sekciju da se okreće oko svog centra. Pošto su ugaoni pomaci dozvoljeni u ovoj tački, ne postoji odgovarajući referentni moment. Ovo je glavna svrha šarke u građevinskoj konstrukciji - nuliranje momenata koji se pojavljuju u procesu savijanja:
Slika 4. Tvrdi stezanje (1) i artikulisana podrška(2) grede
Koja je razlika između pokretnih i fiksnih nosača?
Vjerovatno ste primijetili da na slikama 1, 3, 4 grede leže na različitim osloncima: lijevo je oslonac nacrtan sa tri kruga a mi i dvije spojne linije, a desno - dva kruga a mi i jedan red. Žašto je to?
Svaka vezna linija (kratki segment na slici oslonca) modelira pričvršćivanje ovog čvora za tlo, pa su linearna kretanja grede u ovom smjeru zabranjena. Dakle, greda se ne može savijati u potpornim dijelovima; i na početku i na kraju konstrukcije izvlače se okomite ili nagnute šipke za podupiranje grede. Podsjetim da se nagnuta konstrukcija uvijek može projektovati na međusobno okomite ose (vertikalne i horizontalne), tako da se shema 2 na slici 1 suštinski ne razlikuje od ostalih.
Također je važno razumjeti svrhu jedne horizontalne potporne šipke. Zabranjuje horizontalno pomicanje grede (u smjeru uzdužne ose), ali samo dijela u kojem je ugrađena. Ovo je klasični fiksirani nosač:
Slika 5. Koja su kretanja zabranjena i dozvoljena kod zglobnih nosača
Na slici 5, desna potpora se naziva zglobna, jer omogućava da se desni kraj grede kreće u horizontalnom smjeru. Ovo je važna okolnost za uzimanje u obzir izduženja i skraćenja konstrukcije zbog, na primjer, temperaturnih fluktuacija.
zaključci
Šarka je važan element dizajn: omogućava da se dijelovi koji su pričvršćeni na njega rotiraju oko ose šarke. Šarka resetuje referentne momente.
Na dijagramu dizajna šarka je u pravilu prikazana u krugu. Zglobno-pokretni i zglobno-fiksni nosači su jedan od najčešćih tipova nosača za sisteme greda. Oba imaju šarke i omogućavaju rotaciju referentnog dijela, a zglobni oslonac omogućava i horizontalno pomicanje odgovarajućeg kraja grede.
Uobičajeno je reći da su nosači pričvršćeni "za zemlju", ali to ne treba shvatiti doslovno. Često je "podloga" drugi strukturni element, veće krutosti.
Na sl. 1.21 prikazuje horizontalnu gredu zasnovanu na zglobnim i pokretnim i fiksnim nosačima u točkama A i B.
Reakcija R A okretno pokretnog oslonca usmjeren je normalno na noseću površinu prema gredi. Zglobni pokretni oslonac postavljen je na valjke, koji ne sprečavaju kretanje grede duž noseće površine. Ako ne uzmemo u obzir trenje valjaka, onda je linija djelovanja reakcije R A prolazi kroz centar šarke okomito na površinu ležaja.
Zglobno fiksirani oslonac sprječava translatorno pomicanje grede duž koordinatnih osa, ali joj omogućava da se rotira oko osi šarke. Reakciona akciona linija R B zglobnog nosača prolazi kroz centar šarke, ali modul i smjer reakcije nisu unaprijed poznati.
Na sl. 1.22 prikazuje gredu AB. Prema aksiomu paralelograma sila, koji omogućava obrnuto tumačenje, reakcija R B se može razložiti na komponente paralelne sa koordinatnim osa.
OD
Složenije vrste veza i njihove reakcije razmatraju se kasnije, kada se uvode pojmovi. parovi snaga i momente sila oko tačke i ose.
Aksiom veza - svako neslobodno tijelo može se smatrati slobodnim, ako odbacimo veze i zamijenimo njihovo djelovanje reakcijama ovih veza.
Na sl. 1.23 prikazuje gredu AB, koja se smatra neslobodnim mehaničkim sistemom, na koji su nametnuta vanjska ograničenja.
Zglobni fiksni oslonac u tački B ne dozvoljava gredi da se kreće translatorno paralelno sa koordinatnim osa i omogućava joj da se rotira u ravnini figure. Na osnovu toga, reakcija R B se razlaže na svoje komponente Y AT, Z B, paralelno sa koordinatnim osa.
Zglobno pomični oslonac u tački A ne dozvoljava gredi da se pomakne na potpornu površinu, stoga njena reakcija R I usmjerena duž normale.
AT
Greda AB je u ravnoteži pod dejstvom aktivnih sila F 1 ,F 2 i reakcije Z b, Y b, R A spoljni odnosi. reakcija R Preporučljivo je A razložiti na komponente sile duž koordinatnih osa.
Još jednom se mora naglasiti da se razlaganje sile na komponente sile vrši samo na mjestu primjene sile.
Pitanja i zadaci za samokontrolu
"slobodno tijelo" .
Formulirajte definiciju pojma "veze" .
Formulirajte definiciju pojma "reakcije veze" .
Formulirajte definiciju pojma "glatka veza" .
Formulirajte definiciju pojma "fleksibilna veza" .
Formulirajte definiciju pojma "betežinski štap" .
Formulirajte definiciju pojma "slobodno tijelo" .
Formulirajte aksiom veza .
Pod proračunskom šemom za zadatak u budućnosti ćemo razumeti: šematski prikaz tela (ili sistema tela), čija se ravnoteža razmatra u zadatku, sa datim (aktivnim) silama koje deluju na telo i reakcione sile veza nametnute telu, sa uvedenim koordinatnim sistemom za rešavanje osa problema, sa svim potrebnim podacima o geometrijskim dimenzijama i uglovima, koji moraju biti poznati ili određeni za rešavanje problema.
Kompetentna i jasna shema proračuna je prva i uvijek neophodno stanje uspješno rješenje svakog problema i ..... ne samo u mehanici.
Prilikom izrade projektne šeme potrebno je biti izuzetno pažljiv i tačan - pažljiv pri proučavanju uslova i crteža za zadatak, pri primeni zadatih sila, sila reakcije veza na projektnu šemu i .... tačan. prilikom dizajniranja šeme dizajna.
U ovoj fazi rješenja, da biste brzo napravili shemu dizajna za problem, morate savršeno dobro znati konvencije vrste veza i reakcije ovih veza (tj. poster 4c), biti u stanju zamijeniti bilo koje raspoređeno opterećenje koncentriranim silama, biti u stanju odrediti položaj težišta bilo kojeg tijela.
Među datim snagama u zadacima mogu biti: koncentrirani nagruzki, prikazano na crtežima za zadatke u obliku vektora sila; težina konstrukcijskih elemenata; raspoređena opterećenja sa datim intenzitetom. Čak i kod problema na tijelu ili sistemu tijela, dato parovi snaga. Obično se daju veličinom momenta i smjerom rotacije. Tačke primjene koncentrisanih opterećenja uvijek su naznačene u uvjetu za problem. Tačke primjene sila gravitacije, po pravilu, nisu naznačene. Vjeruje se da će svako ko riješi problem primijeniti ovu silu u težištu dotičnog tijela.
Potrebno se detaljnije zadržati na raspoređenim opterećenjima. Postoje opterećenja raspoređena na određenom području i opterećenja raspoređena na određenu dužinu. Prvi uključuju sile pritiska vjetra na zidove zgrada, opterećenje snijegom na podnim pločama zgrada, pritisak tekućine na zidove rezervoara, brana itd. Ovo opterećenje karakterizira intenzitet (p), mjereno u jedinice pritiska - tj. u N/m 2 . Kod uniformnog opterećenja po jedinici površine, vrijednost rezultantne sile koja zamjenjuje ovo opterećenje određena je umnoškom intenziteta opterećenja i površine pod opterećenjem.
U problemima statike obično se smatraju opterećenja koja su raspoređena na određenu dužinu. Vrijednost rezultantne sile, koja zamjenjuje opterećenje, u ovom slučaju ovisi o dužini presjeka na koji opterećenje djeluje i o prirodi raspodjele opterećenja. Takvo opterećenje također karakterizira intenzitet, ali se mjeri u njutnima po jedinici dužine - odnosno u N / m. Označava se, po pravilu, simbolom q. Grede i konstrukcije različite namjene izračunate su za djelovanje opterećenja raspoređenih po dužini.
Grafički prikaz promjene intenziteta opterećenja duž dužine grede u mehanici i otpora materijala uobičajeno se naziva dijagram raspodjele opterećenja. Za razmatrane slučajeve, prema dijagramu raspodjele opterećenja, veličina koncentrirane sile koja zamjenjuje opterećenje i položaj linije djelovanja sile određuju se prema jednostavnom pravilu.
VRIJEDNOST SILE JE JEDNAKA POVRŠINI PLOČE KOJA PRIKAZUJE OPTEREĆENJE.
LINIJA DELOVANJA SILE PROLAZI KROZ TEŽIŠTE POVRŠINE DIJAGRAMA.
Pored zadatih sila, shema proračuna pokazuje i sile reakcije veza koje su nametnute na tijelo (sistem tijela).
O linkovima je vrlo kratko bilo reči u Poglavlju 1. Ovde je potrebno da se detaljnije zadržimo na tipovima linkova i njihovim reakcijama. Pogledajmo prvo poster 4c, koji autor predlaže, koji žele naučiti kako da rješavaju statičke probleme, zapamtite oznaku "Odlično". I, barem, četiri godine naknadnih studija na univerzitetu. 
1. Glatka površina- površina, pri određivanju reakcije čije se sile trenja mogu zanemariti. Reakcioni vektor glatke površine se primenjuje na mestu kontakta tela sa površinom i usmeren je duž normale na površinu – tj. okomito na ravan tangentu na datu površinu.
Varijanta vrste veze koja se razmatra je oslonac tijela na ivicu ili tačku - tj. tačka podrška. U ovom slučaju, površina samog tijela smatra se glatkom. Vektor reakcije je usmjeren duž normale na površinu tijela.
2. Gruba (neglatka) površina- površina na kojoj se, prema stanju zadatka, ne mogu zanemariti sile trenja. Hrapavost površine u ovom slučaju je specifično specificirana u stanju problema.
Reakcija hrapave površine razlikuje se od reakcije glatke površine po tome što je ova reakcija prikazana kao kombinacija dviju sila - normalne reakcije površine i sile trenja u ravnini dodira između tijela. Sila trenja je usmjerena u smjeru suprotnom mogućem kretanju tijela po površini.
Vrijednost f (koeficijent trenja) je ili specificiran u problemu ili je željena vrijednost. Zbog činjenice da se sila trenja prema gornjoj formuli određuje tek kada sila trenja dostigne svoju maksimalnu vrijednost, kod problema sa trenjem tela
razmatrano U POZICIJI LIMIT BILANSA!
3.
bestežinski štap sa idealnim šarkama na krajevima - idealizirana veza u obliku pravolinijskog ili krivolinijskog tijela, u obliku šipke, sa šarkama na mjestima njegovog pričvršćivanja za druga tijela i s utegom, čija se vrijednost može zanemariti prilikom rješavanja problema koji se razmatra.
Pretpostavlja se da nema trenja u idealnim šarkama koje spajaju šipku sa drugim tijelima.
Štap može biti komprimiran ili rastegnut. Kada je štap rastegnut, sila kojom ravna šipka djeluje na tijelo usmjerava se duž štapa od tijela za koje je štap pričvršćen. Kada je štap stisnut, njegova reakciona sila je usmjerena prema mjestu pričvršćivanja.
Priroda naprezanja u štapu obično je nepoznata. Stoga je uobičajeno usmjeriti reakcioni vektor štapa od njegove točke pričvršćivanja na tijelo, s obzirom da je štap istegnut. Ako se pri izračunavanju sile u šipki njena vrijednost pokaže pozitivnom, tada je šipka zaista rastegnuta.
Ako se tokom proračuna ispostavi da je sila u štapu negativna, tada je štap komprimiran.
Pogodno je i jednostavno odrediti prirodu naprezanja pomoću znakova (-) - komprimirano, (+) - rastegnuto.
Ova konvencija u označavanju prirode naprezanja se također koristi u nastavku.
pri rješavanju zadataka iz discipline “Čvrstoća materijala”.
U nekim problemima postoje krivolinijski bestežinski štapovi. Reakcije takvih šipki usmjerene su duž linije koja povezuje osi šarki. Ovo proizilazi iz uslova ravnoteže čvrsto telo pod dejstvom sistema dve sile koje se primenjuju u šarkama.
4. fleksibilan navoj- veza, koja ima mnogo drugih naziva - sajla, uže, uže, lanac itd.
Nit, kao i veza, može raditi samo kada je rastegnut. Prilikom odbacivanja konca vektor reakcije filamenta prikazan je pričvršćen na tački gdje je nit vezan za tijelo čija se ravnoteža razmatra, ivođeni duž konca.
Čest je slučaj da tijelo drži konac prebačen preko idealnog bloka s nekom težinom na kraju. Budući da se blok koji se može rotirati oko osi bez trenja smatra idealnim, napetost niti na mjestu njegovog pričvršćenja za tijelo smatra se jednakom težini tereta na kraju niti.
Kako se ne bi uvodile nove oznake, preporučuje se da se napetost konca u ovom slučaju označi istim simbolom kao i težina tereta na kraju konca.
5. Zglobna podrška- oslonac koji omogućava da se tačka tijela, koja je spojena na oslonac, kreće bez trenja duž bilo koje površine. Reakcija pokretnog oslonca usmjerena je duž normale na površinu po kojoj se oslonac može kretati.
Sa određenom implementacijom dizajna, pokretni oslonac može spriječiti pomicanje točke pričvršćivanja tijela u dva međusobno suprotna smjera. Stoga, rezultat određivanja veličine reakcije oslonca, kao u slučaju štapa, može biti i pozitivan i negativan.
6. Zglobno fiksni nosač ili cilindrični spoj- veza koja ne dozvoljava da se tačka tijela pričvršćena za takav oslonac kreće u ravni okomitoj na os rotacije šarke, ali omogućava tijelu da se, u nedostatku drugih veza, okreće oko ove ose. Konvencionalno se pretpostavlja da nema trenja u šarki.
Dizajn oslonaca, koji se konvencionalno nazivaju "šarkovi fiksirani nosač" (a to mogu biti klizni ležajevi, kotrljajući ležajevi i jednostavno spojevi s klinovima), može biti različit.
Reakcija oslonca je rezultanta sila koje djeluju sa strane učvršćenog dijela oslonca, na tijelo koje je povezano sa ovim osloncem i posmatrano u ravnotežnom položaju.
Reakciona sila zglobnog nosača nalazi se u ravnini okomitoj na os rotacije šarke; prolazi kroz sredinu šarke; nepoznate veličine ili smjera.
Ova sila se određuje prilikom rješavanja zadataka nalaženjem njenih projekcija na koordinatne osi.
Na crtežu za zadatak ove projekcije su prikazane kao vektori (komponente ili komponente sile) sa odgovarajućim oznakama.
Potrebno je obratiti pažnju na činjenicu da su na crtežima za zadatke moguće različite vrste simbola za dotičnu vezu. Glavni tipovi simbola za zglobno-fiksirane nosače u zadacima na PSS i u zadacima na SSS prikazani su na slici i na posteru.
7. Kuglasti ili sferni zglob- veza koja ne dozvoljava da se jedna od tačaka tijela kreće u bilo kojem smjeru, ali dozvoljava tijelu da se rotira u određenim granicama u odnosu na bilo koju od koordinatnih osa koje prolaze kroz ovu tačku. 
Šematski dizajn takvog nosača, njegov simbol i reakcije prikazani su na slici.
Reakcija potpore je sila nepoznata po veličini i smjeru u prostoru. Njegove komponente duž koordinatnih ose i su željene veličine.
Uvjetne slike sfernih šarki na crtežima za zadatke i projektne sheme su iste kao i za cilindrične u zadacima na PSS. Ovo ne bi trebalo da dovodi u zabludu. Sferne šarke se nalaze u problemima samo na PPSS-u, gdje su uvjetni prikazi cilindričnih šarki različiti.
8. potisni ležaj- spoj, koji je kombinacija cilindrične šarke i referentne ravni. Javlja se u zadacima na PPSS. Još jedan oslonac za tijelo koje ima takvu vezu je, u pravilu, cilindrična šarka.
Reakcija potisnog ležaja, nepoznate veličine i smjera, kao u slučaju sferne šarke, određena je njegovim komponentama usmjerenim duž tri koordinatne osi.
Na slici je prikazana konvencionalna slika potisnog ležaja i jedna od opcija za njegov dizajn.
9. Podrška za štipanje takođe pozvan teško okončanje- uslovni naziv veze koji sprječava da se ugrađeno tijelo kreće u bilo kojem smjeru i okreće oko bilo koje od koordinatnih osa. Primjeri štipajućih nosača su: ploče prozorskih klupica ili balkona ugrađene u zid kuće, nosači za pričvršćivanje cijevi i radijatora, obični ekseri zabijeni u zid i tako dalje.
Treba napomenuti da osim krutog pričvršćenja može doći i do kliznog pričvršćenja - veze koja ne dozvoljava da se fiksno tijelo rotira u odnosu na točku pričvršćivanja i da se kreće samo u jednom od smjerova. Reakcije takve varijante komunikacije prikazane su na slici u varijanti b).
Bolje je da sami zapamtite vrste veza i njihove reakcije u obliku tabele slične onoj prikazanoj na posteru 4c. Ali ako sumnjate u određivanje smjera reakcijskih sila jedne ili druge veze na shemi proračuna na problem, tada će vam poznavanje sljedećih pravila pomoći da pravilno usmjerite ove reakcije:
1. AKO KOMUNIKACIJA OMETA TAČKU RAZMATRANJA TIJELA SAMO U JEDNOM SMJERU, ONDA JE SNAGA KOMUNIKACIJSKE REAKCIJE SMJERNA U OVOM SMJERU.
2. AKO VEZA SMETA TAČKU RAZMATRANJA U DVA (TRI) MEĐUSOBNO OKOMITNA SMJERA, ONDA SU REAKCIJE VEZA DVIJE (TRI) NEPOZNATE SILE - KOMPONENTE KOMPONENTE POTPUNE REAKCIJE VEZA NA KOORDINATNIM OSIMA.
Poslijeslike na crtežu zadatku date koncentrisane sile, momenti parova sila; nakon zamjene akcije raspoređena opterećenja koncentrisane sile koje su njima ekvivalentne u akciji i djelovanje veza silama njihovih reakcija crtež za zadatak pretvara se u proračunsku šemu zadatka. Ovaj crtež i dijagram mogu ili pomoći u rješavanju problema, ili, ako se nepažljivo ponašate prema crtežu, jednostavno izazovu greške.
Da bi vaši crteži pomogli u rješavanju problema, morate znati sljedeće:
1. Nikada ne biste trebali štedjeti vrijeme na izradi crteža (proračunske šeme) da bi se problem riješio. Što je crtež jasniji, brže ćete riješiti problem i sa manjom vjerovatnoćom greške.
2. Preporučljivo je izvršiti proračunsku šemu direktno na crtežu za zadatak (vidi poster 12c). Crtež za zadatak treba da bude dovoljno velik da se sve zadate dimenzije lako čitaju, jasno vidljivi uglovi koje formiraju vektori sila ili linije crteža sa koordinatnim osa.
3. Veoma je važno da se svi vektori sila, strelice momenata parova sila jasno ističu na pozadini crteža. “Loše” odabran vektor lako je propustiti prilikom sastavljanja jednadžbi ravnoteže. To podrazumijeva i pogrešno rješenje problema i gubitak vremena u potrazi za greškom. Bolje je crtati crtež olovkom, a vektore mastilom.
4. Važno je da vizuelna proporcionalnost dimenzija na crtežu odgovara onoj navedenoj u opisu problema.
Još važnije, uglovi koje formiraju sile ili crtaju linije sa određenim koordinatnim osama,odgovaralo datim.
Uglovi od 30 0 , 45 0 , 60 0 i 90 0 su poželjni da naučite kako crtati prilično precizno rukom.
Za mnoge dizajnere početnike, glavni problem je izbor sheme dizajna: gdje bi trebale biti šarke, a gdje kruti čvorovi? Kako razumjeti šta je isplativije i kako shvatiti što je općenito potrebno u određenom čvoru dizajna? Ovo je vrlo široko pitanje, nadam se da će ovaj članak baciti svjetlo na tako višestruko pitanje.
Šta su čvorovi podrške i oznake ovih čvorova na dijagramima
Počnimo od suštine. Svaka konstrukcija mora biti oslonjena – barem ne smije pasti sa visine na kojoj bi trebala biti. Ali ako kopamo dublje, za pouzdan rad elementa, nije nam dovoljno da mu zabranimo da padne.
Kako se bilo koji element može kretati u prostoru? Prvo, može se kretati duž jedne od tri ravnine - vertikalno (Z-osa), horizontalno (X i Y osa). Drugo, to može biti rotacija elementa u čvoru oko iste tri ose.
Dakle, imamo čak šest mogućih kretanja (a ako uzmemo u obzir i smjer plus ili minus, onda ih nema šest, već dvanaest), koji se nazivaju i stupnjevi slobode - i to je vrlo opisno ime. Ako struktura visi u zraku (nerealna situacija), onda je potpuno besplatna, ničim nije ograničena. Ako se na nekom mjestu ispod njega pojavi oslonac koji ga sprječava da se pomjeri okomito, tada je jedan od stupnjeva slobode elementa na mjestu oslonca ograničen duž ose Z. Primjer takvog ograničenja je slobodan oslonac a metalna greda na glatkoj, skliskoj površini - neće pasti zbog oslonca, ali se može, uz određeni napor, kretati duž X i Y osi, ili se okretati oko bilo koje ose. Gledajući unaprijed, razjasnimo jednu važnu tačku: ako element u čvoru nema ograničenje rotacije, čvor je artikuliran. Dakle, tako jednostavna šarka s ograničenjem duž samo jedne osi obično se označava na sljedeći način:
Lako je dešifrirati takvu oznaku: krugovi znače prisustvo šarke (tj. nepostojanje zabrane rotacije elementa u ovom trenutku), štap znači zabranu kretanja u jednom smjeru (obično postaje odmah jasno iz dijagrama - na kojem - u ovom slučaju zabrana vertikale). Šrafirana horizontala simbolizira prisustvo oslonca.
Sljedeća opcija za ograničavanje stupnjeva slobode je zabrana kretanja u smjeru dvije ose. Za istu metalnu gredu, to mogu biti ose Z i X, a duž Y može se kretati kada se na nju primeni sila; njegovi obrti, kao što vidite, takođe nisu ničim ograničeni.
Kako zamisliti odsustvo ograničenja skretanja? Ako pokušate da okrenete ovu gredu oko svoje ose (na primjer, naslonite strop na njega samo s jedne strane - tada će se greda početi vrtjeti pod težinom stropa), tada ništa neće spriječiti ovu torziju, gredu duž njegova će se čitava dužina početi prevrtati pod djelovanjem torzijske sile. Na isti način, ako se vertikalno opterećenje primijeni u središtu grede, greda će se savijati i, u tačkama oslonca, slobodno će se rotirati oko Y ose (lijevo u smjeru kazaljke na satu, desno u smjeru suprotnom od kazaljke na satu). Ovo je ono što razumemo kao šarku.
|
spojler:"Važne nijanse u dizajnu potpornih čvorova" |
|
Želio bih odmah napraviti rezervu da se u konstrukciji idealnih šarki i štipanja ne dešavaju. Uvek postoji neki uslov. Recimo da zanemarimo silu trenja i pretpostavimo da kretanje grede duž ose Y nije ničim ograničeno. Sa iskustvom obično dolazi i sposobnost da se vidi da li je čvor krut ili zgloban. Također je vrlo važno naučiti kako izbjeći nepotpuno štipanje (kada, uz male napore, nema rotacije konstrukcije, a s povećanjem sile djelovanja, oslonac ne izdržava i dolazi do rotacije). Takve situacije izazivaju nepredvidivo ponašanje konstrukcije - smatralo se za jednu shemu dizajna, ali morate raditi prema drugoj. Pretpostavimo da u okviru postoji čvrsti nosač grede, koji se dobija zavarivanjem grede na stub. Ali zavareni spoj je pogrešno izračunat i šav ne podnosi primijenjenu silu i sruši se. Greda se nastavlja oslanjati na stup, ali se već može uključiti na oslonac. U ovom slučaju, dijagram momenata savijanja dramatično se mijenja: na nosačima momenti teže nuli, ali se moment raspona povećava. A greda je bila dizajnirana za štipanje i nije bila spremna da uoči povećani trenutak. Ovako dolazi do uništenja. Stoga, kruti čvorovi moraju uvijek biti dizajnirani za maksimalno moguće opterećenje. |
Takva šarka je označena kako slijedi.
Lijeva i desna notacija su ekvivalentne. Desno je vizualnije: 1 - horizontalni štap je ograničen u čvoru u kretanju okomito (vertikalni štap sa krugovima na krajevima) i horizontalno (horizontalni štap sa krugovima na krajevima); 2 - vertikalna šipka je također ograničena u čvoru u kretanju okomito i horizontalno. Na lijevoj strani je također vrlo česta oznaka potpuno iste šarke, samo što su štapovi raspoređeni u obliku trokuta, ali činjenica da ih ima dva znači da je kretanje ograničeno duž dvije ose - duž ose elementa i okomito na njegovu osu. Posebno lijeni drugovi možda uopće ne crtaju krugove i označavaju takvu šarku jednostavno kao trokut - to se također događa.
Sada razmislite šta znači klasična oznaka zglobne grede.
Ovo je greda koja ima dva oslonca, a sa leve strane je i ograničena u horizontalnom kretanju (da to nije slučaj, sistem ne bi bio stabilan - postoji takvo stanje u čvrstoći materijala - štap mora imati tri ograničenja kretanja, u našem slučaju dva ograničenja na Z i jedno X). Dizajner mora razmotriti kako osigurati da oslonac grede bude u skladu s projektnom shemom - to se nikada ne smije zaboraviti.
I posljednji slučaj za ravan problem je ograničenje tri stepena slobode - dva pomaka i rotacija. Gore je rečeno da za bilo koji element postoji šest (ili dvanaest) stupnjeva slobode, ali ovo je za trodimenzionalni model. Obično uzimamo u obzir ravan problem u proračunu. I tu dolazimo do ograničenja rotacije - ovo je klasičan koncept hard node ili štipanje- kada se u tački oslonca element ne može ni kretati ni okretati. Primjer takvog čvora može poslužiti kao čvor za završetak tima armirano-betonski stub u čašu - toliko je duboko monolitna da nema mogućnosti ni da se pomeri ili okrene.
Dubina ugradnje takvog stupa je strogo izračunata, ali čak ni po izgledu ne možemo zamisliti da se stupac na slici lijevo može pretvoriti u čašu. Ali desna kolona je laka, to je očigledna šarka i neprihvatljivo je dizajnirati prstohvat na ovaj način. Iako je i tamo i tamo stub uronjen u staklo, a žljeb je ispunjen betonom.
Više opcija štipanja bit će u toku članka. Sada se pozabavimo notacijom štipanja. Klasičan je i nema posebne raznolikosti, za razliku od šarki.
Na lijevoj strani je horizontalni element pričvršćen na oslonac, desno je vertikalni element.
I na kraju - o zglobnim i krutim čvorovima u okvirima. Ako je čvor veze između grede i stupa krut, onda se prikazuje ili bez simbola, ili sa popunjenim trokutom u uglu (kao na gornje dvije slike). Ako greda osloni na stupove okretno, na krajevima grede se crtaju krugovi (kao na donjoj slici).
Kako dizajnirati zglobni ili kruti čvor
Noseće ploče, grede, nadvratnici.
Prva stvar koju treba zapamtiti pri dizajniranju čvorova je da se šarka često razlikuje od stezanja po dubini oslonca.
Ako je ploča, nadvratnik ili greda poduprta na dubini koja je jednaka ili manja od visine presjeka, a nisu poduzete dodatne mjere (zavarivanje na ugrađene elemente koji sprječavaju rotaciju i sl.), onda je to uvijek čista šarka . Za metalne grede smatra se zglobnim za 250 mm.
Ako je oslonac više od dvije - dvije i pol visine presjeka elementa, onda se takav oslonac može smatrati štipanjem. Ali ovdje ima nijansi.
Prvo, element mora biti opterećen odozgo (na primjer, zidanjem), a težina te težine mora biti dovoljna da apsorbira silu elementa na osloncu.
Drugo, moguće je i drugo rješenje, kada je rotacija elementa ograničena zavarivanjem na ugrađene dijelove. I ovdje je potrebno jasno razumjeti karakteristike dizajna krutih čvorova. Ako je greda ili zavarena na dnu (ovo se često nalazi i u metalnim konstrukcijama i u montažnom betonu - hipoteke u gredi ili ploči su zavarene na hipoteke u nosaču), onda ga to ne sprječava da se uključi na nosač - sprečava samo horizontalno kretanje elementa, o tome smo rekli gore. Ali ako je gornji dio grede sigurno usidren zavarivanjem na nosač (to su ili čvorovi okvira u metalu, ili zavarivanje u kadi gornjih izlaza armature u montažnim prečkama - u čvorovima krutog okvira, ili zavarivanje ugrađenih elemenata u potporni čvorovi balkonskih ploča, koji se moraju stegnuti, pošto su konzolni), onda je ovo već tvrd čvor, jer jasno sprečava rotaciju na nosaču.
Na slici ispod, zglobni i kruti sklopovi su odabrani iz standardnih serija (serija 2.440-1, 2.140-1 izdanje 1, 2.130-1 izdanje 9). Oni jasno pokazuju da kod zglobnog spoja pričvršćivanje ide na dno grede ili ploče, a kod krutog na vrh. Pojašnjenje: u čvoru nosača ploče anker ne pruža kruti čvor, već je fleksibilan element koji samo sprječava horizontalno pomicanje poda.
Ali pravilno dizajnirati čvor je pola bitke. Također je potrebno napraviti proračun svih elemenata sklopa, da li mogu izdržati maksimalnu silu koja se prenosi sa elementa. Ovdje je potrebno izračunati i ugrađene dijelove i zavarene šavove, te provjeriti zidove da li je težina uzeta u obzir u projektu.
Spajanje stubova sa temeljima.
Kada se nose metalni stupovi, odlučujući faktor je broj vijaka i kako je osnova stuba dizajnirana. Neću se ovdje baviti metalom, jer. ovo nije moj profil. Napisat ću samo da ako u temelju postoje samo dva vijka za pričvršćivanje stupa, onda je ovo 100% šarka. Također, ako je stup zavaren na temeljni dio kroz ploču, ovo je također šarka. Preostali slučajevi su detaljno opisani u literaturi, postoje čvorovi u tipičnim serijama - općenito, ima puno informacija, ovdje se teško zbuniti.
Za reprezentacije armirano-betonskih stubova koristi se njihovo kruto ugrađivanje u temeljno staklo (o tome je već bilo riječi). Ako otvorite "Priručnik za projektovanje temelja na prirodnoj podlozi za stubove zgrada i konstrukcija", tamo možete pronaći proračun svih elemenata ovog krutog čvora i principe njegovog projektovanja.
Kod zglobnog spoja stub (stub) jednostavno se oslanja na temelj bez ikakvih dodatnih mjera ili se ugrađuje u plitko staklo.
Spajanje monolitnih konstrukcija.
AT monolitne konstrukcije kruti čvor ili šarka uvijek je definiran prisustvom pravilno usidrene armature.
Ako na osloncu armatura ploče ili grede nije umetnuta u konstrukciju nosača veličinom sidrenja ili čak preklapanja, tada se takav čvor smatra zglobnim.
Dakle, slika ispod prikazuje opcije podrške monolitne ploče iz Vodiča za projektovanje armiranobetonskih konstrukcija. Slika (a) i (b) - ovo je kruta veza ploče s nosačem: u prvom slučaju, gornja armatura ploče se ubacuje u gredu za dužinu sidrenja; u drugom slučaju, ploča je uklještena u zidu i veličinom ankerisanja radne armature. Slika (c) i (d) - ovo je zglobni oslonac ploče na gredu i na zid, ovdje se armatura dovodi do nosača do minimalne dopuštene dubine oslonca.
Čvorovi okvira koji povezuju monolitne prečke i stupove u armiranom betonu izgledaju još ozbiljnije od nosača ploča na gredama. Ovdje je gornja armatura prečke umetnuta u stup za vrijednost jedne i dvije dužine sidrenja (pola šipki se ubacuje u jednu dužinu, pola - u dvije).
Ako je u čvoru armirano-betonski okvir armatura i greda i stupova prolazi i ide dalje od dužine sidrenja (na primjer, neka vrsta srednjeg čvora), tada se takav čvor smatra krutim.
Da bi veza stubova sa temeljom bila kruta, od temelja moraju biti napravljeni otvori dovoljne dužine (barem količina preklapanja, za više detalja vidi Vodič za projektovanje), a ti otvori moraju biti uvedeni u temelj za dužinu sidrišta.
Slično u gomila roštilja- ako je dužina izbočina iz gomile manja od dužine ankera, veza između rešetke i gomile ne može se smatrati krutom. Za zglobnu vezu, dužina otvora je ostavljena 150-200 mm, više nije poželjno, jer. ovo će biti granično stanje između šarke i krutog spoja - i na kraju krajeva, proračun je urađen kao za čistu šarku.
Ako nema prostora za postavljanje armature po dužini ankera, preduzimaju se dodatne mjere - podloške za zavarivanje, ploče itd. Ali takav element nužno mora biti dizajniran za bušenje (nešto poput proračuna ankera za ugrađene dijelove, može se naći u Vodiču za dizajn armiranog betona).
Također možete pročitati na temu šarki i štipanja.
Stranica 1
Oslonac koji se može okretati (nosač B na sl. 118) omogućava, osim rotacija, pomicanje kraja grede paralelno s referentnom ravninom. U skladu s tim, reakcija takvog oslonca prolazi kroz središte šarke i.
Prvi tip je cilindrični pokretni ili okretno pomični nosač. Sastoji se od gornjeg balansera pričvršćenog na sistem, donjeg balansera, cilindrične šarke postavljene između balansera i valjaka koji se mogu kretati duž referentne ravni. Takav oslonac omogućava rotaciju sistema oko šarke i translacijsko kretanje duž ravni potpore.
Poprečni presjek grede koja prolazi kroz okretno pomični oslonac može se pomjeriti paralelno s referentnom ravninom / - / i rotirati, ali se ne može pomjeriti okomito na referentnu ravninu. U osloncu se javlja samo jedna reakcija - u obliku sile R okomita na ravan oslonca. Učvršćivanje grede s takvom potporom nameće joj jednu vezu.
Poprečni presjek grede koja prolazi kroz okretno pomični oslonac može se pomjeriti paralelno s referentnom ravninom / - / i rotirati, ali se ne može pomjeriti okomito na referentnu ravninu. U osloncu se javlja samo jedna reakcija - u obliku sile R okomita na ravninu oslonca. Učvršćivanje grede s takvom potporom nameće joj jednu vezu.
Prilikom proračuna greda, postoje tri glavne vrste nosača (tri vrste pričvršćivanja krajeva greda): zglobni pokretni nosač; okretno fiksiran oslonac; kruti završetak kraja grede.
Lako je objasniti činjenicu da se glavna parametarska rezonancija javlja na 0 2Q - u vremenu koje je potrebno bilo kojoj tački ose grede da završi jedan ciklus vibracija, centar preseka koji se poklapa sa osloncem koje se može okretati dovršava dva ciklusa vibracija duž osovina štapa.
Desni slobodni kraj stvarnog snopa u ovom dijelu fiktivnog snopa odgovara završetku. U presjeku iznad okretno pokretnog oslonca, otklon stvarne grede jednak je nuli, a kut nagiba je različit od nule. Stoga, u ovaj dio fiktivne grede treba uvesti šarku, u kojoj je fiktivni moment savijanja M uvijek jednak nuli, a fiktivna poprečna sila Q je različita od nule.
Oslonac koji se može okretati (slika 7.6) omogućava da se greda kreće u horizontalnom smjeru i da se greda rotira u odnosu na oslonac pod određenim kutom cf. U skladu s tim nastaje samo vertikalna reakcija u okretno pomičnom nosaču, što ćemo označiti sa R. Pričvršćivanje grede s takvim osloncem nameće joj jednu vezu.
Dizajnerske sheme osovina i osovina mjenjača predstavljene su u obliku stepenastih ili glatkih greda na zglobnim nosačima. Ležajevi koji istovremeno doživljavaju aksijalna i radijalna opterećenja zamjenjuju se okretno fiksnim ležajevima, a ležajevi koji percipiraju samo radijalne sile zamjenjuju se zglobno pokretnim ležajevima. Položaj zakretnog ležaja se određuje uzimajući u obzir kontaktni ugao osovina kotrljajućeg ležaja (c. Kada je 0 za radijalne ležajeve, položaj oslonca se uzima na sredini širine ležaja. Osi satelita koje ne rotiraju u odnosu na vektor opterećenja mogu se smatrati statičkim neodredive grede sa elastičnom zaptivkom.
| Smanjenje koncentracije naprezanja na mjestu slijetanja uz zajamčenu nepropusnost.| Racionalni oblik urezanih dijelova osovine. |
Dizajnerske sheme osovina i osovina mjenjača predstavljene su u obliku stepenastih ili glatkih greda na zglobnim nosačima. Ležajevi koji istovremeno percipiraju aksijalna i radijalna opterećenja zamjenjuju se okretno fiksnim ležajevima, a ležajevi koji osjećaju samo radijalne sile zamjenjuju se zglobno pokretnim ležajevima. Položaj zglobnog nosača određuje se uzimajući u obzir kontaktni ugao osovina kotrljajućih ležajeva (c. Kod 0 za radijalne ležajeve, položaj oslonca se uzima na sredini širine ležaja. Osi satelita koje ne rotiraju u odnosu na vektor opterećenja mogu se smatrati statički neodređenim gredama s elastičnom brtvom.
Razmotrimo sada dio prave grede sa srednjom šarkom. U ovom dijelu, otklon i ugao nagiba nisu jednaki nuli. Štoviše, šarka omogućava prekid zakrivljene osi grede, stoga kutovi nagiba tangente lijevo i desno od šarke moraju biti različiti. Da bi se zadovoljili navedeni uslovi, potrebno je u ovaj odsjek fiktivne grede uvesti okretno pomični oslonac. Tada će fiktivni moment savijanja M iznad oslonca biti različit od nule, stoga će i otklon u ovom dijelu stvarne grede također biti različit od nule.
Stranice: 1
