석유와 가스의 큰 백과사전. 지원합니다. 지원 구조 및 해당 기호
제가 Dystlab Education 프로젝트를 이끌고 있는 "건물 구조 계산 - 처음부터!" 과정의 학생들은 주기적으로 "경첩", "경첩 지원"과 같은 개념을 설명해달라고 요청합니다. 분명히 구조 작동의 관점에서 이러한 중요한 요소에 대한 이해는 초보 설계자에게 약간의 어려움을 야기합니다.
다양한 사전과 위키에서는 경첩을 "회전 운동학적 쌍"으로 정의합니다. 이 용어는 경첩의 원리가 모든 곳에서 동일하지만 건물 구조보다 기계 공학(기계 및 메커니즘의 요소)을 더 많이 의미합니다. 경첩 - 하나의 점 또는 축을 기준으로 회전할 수 있는 방식으로 두 요소를 연결하는 장치입니다.
경첩을 사용하는 다양한 방식이 다음 비디오에서 시연됩니다. 첫 번째 비디오에서 경첩은 창 및 문 시스템에 사용되며 두 번째 비디오에서는 카메라 자이로 안정화에 사용됩니다(하나가 아니라 여러 경첩이 사용됨).
동영상 1. 힌지 예
비디오 2. 복잡한 메커니즘의 일부인 경첩
이러한 비디오에서 개념 자체가 명확해집니다. 요소를 단단히 고정할 필요는 없지만 회전을 허용해야 하는 경우 경첩이 필요합니다.
건물 구조의 경첩
건물 및 구조물에서 경첩은 일반적으로 가장 중요한 노드인 지지대에 사용됩니다. 때로는 경첩이 구조의 일부 "내부" 부분에 도입됩니다.
교량의 경간구조물의 지지부
임시 지지대에 대한 로프 고정도 연결됩니다.
부품으로 경첩 내하중 구조토목 건물에서
"three-hinged arch" 계획에 따라 구현된 보행자 다리(드문 디자인!)
어트랙션 "관람차"의 관절 지지대
설계 방식의 경첩
어떤 식으로든 구조 설계는 설계 체계의 개발로 시작됩니다. 가장 간단한 계산 체계의 몇 가지 예를 고려하십시오.
그림 1. 힌지 지지대가 있는 설계 방식의 예
놀랍든 그렇지 않든 세 개의 다이어그램 모두 동일한 유형의 구조적 지지대(경첩식)를 보여줍니다. 각 다이어그램의 왼쪽 지지대는 약간의 각도로 "회전"되어 있습니다. 이는 실제 구조가 아니라 단순화된 모델(계산 체계)인 가상 구조로 작업하고 있음을 강조하기 위해서만 수행되었습니다. 그리고 계속 계산 방식구조물의 작동에 근본적으로 영향을 미치는 기능에만 주목하는 것이 중요합니다. 이 경우 구조물이지면에 부착되는 두 개의 지지대입니다.
다음은 1905년 육교 프로젝트의 설명 노트에서 가져온 설계 계획의 또 다른 예입니다.
그림 2. 굴절식 빔, 프로젝트 1905
오른쪽(그림 8, 그림 2)에는 두 개의 지지대에 있는 간단한 빔이 표시되어 있으며 검은색 삼각형은 연결 및 관절 연결을 보여줍니다. 고정 지원(어떤 것이 무엇인지 찾기는 어렵지만 이것은 프로젝트 작성자 인 엔지니어 E. O. Paton과 P. Ya. Kamentsev에게 질문입니다). 보시다시피 표기법의 단일 올바른 변형 관절 지원아니요, 다이어그램에 이 요소를 표시하는 방법은 귀하에게 달려 있습니다.
원은 무엇을 의미합니까
쉽게 알 수 있듯이 다이어그램에서 경첩은 작은 원을 상징합니다. 구조의 지지 부분이 이 중심을 중심으로 회전합니다.
그림 3. 구조 섹션 A, B가 힌지 지지대 주위에서 구부러지면서 회전함
움직임과 반응
경첩을 사용하면 섹션이 중심을 중심으로 회전할 수 있습니다. 이 시점에서 각도 이동이 허용되므로 해당 기준 모멘트가 없습니다. 이것은 건물 구조에서 경첩의 주요 목적입니다. 굽힘 과정에서 나타나는 모멘트를 0으로 만드는 것입니다.
그림 4. 세게 핀치(1) 및 관절 지원(2) 빔
이동식 지지대와 고정 지지대의 차이점은 무엇입니까?
그림 1, 3, 4에서 보가 서로 다른 지지대에 있음을 눈치챘을 것입니다. 왼쪽에는 지지대가 3개의 원으로 그려져 있습니다. ㅏ mi와 두 개의 연결선, 오른쪽에 두 개의 원 ㅏ미와 한 줄. 왜 그런 겁니까?
각 연결선(지지대 이미지의 짧은 세그먼트)은 이 노드가 지면에 부착된 것을 모델링하므로 이 방향으로 빔의 선형 이동이 금지됩니다. 따라서 빔은 지지 섹션에서 아래로 구부러질 수 없습니다. 구조의 시작과 끝에서 빔을 지지하기 위해 수직 또는 경사 막대가 그려집니다. 기울어진 구조는 항상 서로 수직인 축(수직 및 수평)에 투영될 수 있으므로 그림 1의 구성표 2는 다른 구성표와 근본적으로 다르지 않습니다.
단일 수평 지지대의 목적을 이해하는 것도 중요합니다. 이것은 빔의 수평 이동(세로축 방향)을 금지하지만 빔이 설치된 섹션에서만 가능합니다. 이것은 고전적인 힌지 고정 지지대입니다.
그림 5. 힌지 지지대에 의해 허용되는 움직임과 금지되는 움직임
그림 5에서 오른쪽 지지대는 빔의 오른쪽 끝이 수평 방향으로 이동할 수 있도록 하기 때문에 관절식 지지대라고 합니다. 이는 예를 들어 온도 변동으로 인한 구조의 신장 및 축소를 고려하는 데 중요한 상황입니다.
결론
경첩은 중요한 요소디자인: 부착된 섹션이 힌지 축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 힌지는 기준 모멘트를 재설정합니다.
디자인 다이어그램에서 경첩은 일반적으로 원으로 표시됩니다. 경첩 이동 및 경첩 고정 지지대는 보 시스템에 대한 가장 일반적인 지지 유형 중 하나입니다. 둘 다 경첩이 있고 참조 섹션의 회전을 허용하며 관절식 지지대는 빔의 해당 끝단의 수평 이동도 허용합니다.
지지대가 "지면에" 부착되어 있다고 말하는 것이 일반적이지만 문자 그대로 받아 들여서는 안됩니다. 종종 "접지"는 더 큰 강성을 가진 또 다른 구조적 요소입니다.
무화과. 1.21은 지점 A와 B에서 경첩이 있고 움직일 수 있고 고정된 지지대를 기반으로 하는 수평 빔을 보여줍니다.
반응 아르 자형피봇식으로 움직일 수 있는 지지체의 A는 빔을 향하는 지지 표면에 대해 수직으로 향합니다. 관절형 이동식 지지대는 지지면을 따라 빔이 움직이는 것을 막지 않는 롤러 위에 놓입니다. 롤러의 마찰을 고려하지 않으면 반응의 작용선 아르 자형 A는 베어링 표면에 수직인 힌지 중심을 통과합니다.
힌지 고정 지지대는 좌표축을 따라 빔의 병진 이동을 방지하지만 힌지 축을 기준으로 회전할 수 있습니다. 반응 액션 라인 아르 자형경첩 지지대의 B는 경첩의 중심을 통과하지만 반응의 계수와 방향은 미리 알 수 없습니다.
무화과. 1.22는 빔 AB를 보여줍니다. 반대 해석을 허용하는 힘의 평행사변형의 공리에 따르면, 반응은 아르 자형 B는 좌표축에 평행한 성분으로 분해될 수 있습니다.
와 함께
더 복잡한 유형의 연결과 그 반응은 나중에 개념이 소개될 때 고려됩니다. 힘의 쌍그리고 점과 축에 대한 힘의 모멘트.
연결 공리 - 우리가 속박을 버리고 그들의 행동을 이러한 속박의 반작용으로 대체한다면, 자유롭지 않은 물체는 자유로운 것으로 간주될 수 있습니다.
무화과. 1.23은 외부 구속이 부과되는 비자유 기계 시스템으로 간주되는 빔 AB를 보여줍니다.
B 지점의 힌지 고정 지지대는 빔이 좌표축과 평행하게 병진 이동하는 것을 허용하지 않고 그림의 평면에서 회전할 수 있도록 합니다. 이를 바탕으로 반응 아르 자형 B는 구성 요소로 분해됩니다. 와이안에, 지 B, 좌표축에 평행.
지점 A의 경첩이 달린 이동식 지지대는 빔이 지지면으로 이동하는 것을 허용하지 않으므로 그 반응 아르 자형그리고 정상을 따라 지시.
안에
빔 AB는 능동력의 작용에 따라 평형을 이룹니다. 에프 1 ,에프 2 및 반응 지비, 와이비, 아르 자형외부 관계입니다. 반응 아르 자형 A를 좌표축을 따라 힘의 구성 요소로 분해하는 것이 좋습니다.
힘을 힘의 구성 요소로 분해하는 것은 힘이 적용된 지점에서만 수행된다는 점을 다시 한 번 강조해야 합니다.
자기 통제를 위한 질문과 과제
"자유롭지 않은 몸" .
용어 정의 공식화 "사이" .
용어 정의 공식화 "결합 반응" .
용어 정의 공식화 "부드러운 연결" .
용어 정의 공식화 "유연한 연결" .
용어 정의 공식화 "무중력 막대" .
용어 정의 공식화 "자유로운 몸" .
공식화하다 연결의 공리 .
미래의 문제에 대한 계산 체계에서 우리는 다음을 이해할 것입니다. 신체에 작용하는 주어진 (활성) 힘과 함께 문제에서 평형이 고려되는 신체 (또는 신체 시스템)의 도식적 표현 문제를 해결하기 위해 알려지거나 결정되어야 하는 기하학적 치수 및 각도에 대한 모든 필요한 데이터와 함께 문제 축을 해결하기 위해 도입된 좌표계와 함께 신체에 부과된 결합의 반작용력.
유능하고 명확한 계산 체계는 최초이자 항상 필요한 조건모든 문제의 성공적인 솔루션 그리고 ..... 역학뿐만 아니라.
디자인 계획을 세울 때 매우 신중하고 정확해야합니다. 작업의 조건과 도면을 연구 할 때, 주어진 힘을 적용 할 때, 디자인 계획에 대한 결합의 반력, .... 정확합니다. 설계 계획을 설계할 때.
솔루션의 이 단계에서 문제에 대한 설계 계획을 신속하게 작성하려면 완벽하게 잘 알아야 합니다. 컨벤션결합의 유형과 이러한 결합의 반응 (즉 포스터 4c), 분산된 하중을 집중된 힘으로 대체할 수 있고, 모든 물체의 무게 중심 위치를 결정할 수 있습니다.
작업에 주어진 힘은 다음과 같습니다. 집중된 잔소리루즈키,힘 벡터의 형태로 작업에 대한 도면에 묘사되어 있습니다. 구조 요소의 무게; 분산 하중주어진 강도로. 주어진 신체 또는 신체 체계의 문제에서도 커플의 힘.일반적으로 모멘트의 크기와 회전 방향으로 표시됩니다. 집중 하중의 적용 지점은 항상 문제 조건에 표시됩니다. 원칙적으로 중력의 적용 지점은 표시되지 않습니다. 문제를 해결하는 사람은 누구나 문제의 신체의 무게 중심에 이 힘을 가할 것이라고 믿어집니다.
분산 부하에 대해 더 자세히 살펴볼 필요가 있습니다. 특정 영역에 분포된 하중과 특정 길이에 걸쳐 분포된 하중이 있습니다. 전자는 건물 벽에 가해지는 풍압력, 건물 바닥 슬래브에 가해지는 적설 하중, 탱크 벽, 댐 등의 액체 압력을 포함합니다. 이 하중은 강도(p)로 특징지어지며, 압력 단위 - 즉 N/m 2 . 단위 면적당 균일한 하중에서 이 하중을 대체하는 합력의 크기는 하중 강도와 하중 아래 표면적의 곱에 의해 결정됩니다.
정적 문제에서 하중은 일반적으로 특정 길이에 걸쳐 분산되는 것으로 간주됩니다. 이 경우 하중을 대체하는 합력의 값은 하중이 작용하는 섹션의 길이와 하중 분포의 특성에 따라 달라집니다. 이러한 부하는 강도로도 특징지어지지만 단위 길이당 뉴턴, 즉 N/m 단위로 측정됩니다. 일반적으로 기호 q로 표시됩니다. 다양한 목적의 빔과 구조물은 길이에 따라 분산된 하중의 작용에 대해 계산됩니다.
역학에서 빔의 길이에 따른 하중 강도의 변화와 재료의 저항을 그래픽으로 표현한 것을 일반적으로 부하 분포도. 고려되는 경우에 대해 하중 분포 다이어그램에 따라 하중을 대체하는 집중된 힘의 크기와 힘의 작용선 위치는 간단한 규칙에 따라 결정됩니다.
힘의 값은 하중을 나타내는 판의 면적과 같습니다.
힘의 행동선은 다이어그램 영역의 무게 중심을 통과합니다.
주어진 힘 외에도 계산 체계는 신체(신체 시스템)에 부과된 결합의 반작용력을 보여줍니다.
링크는 1장에서 매우 간략하게 논의되었습니다. 여기에서 링크의 유형과 그 반응에 대해 더 자세히 설명할 필요가 있습니다. 정적 문제를 해결하는 방법을 배우고 싶은 저자가 제안하는 포스터 4c를 먼저 살펴 보겠습니다. "Excellent"라는 표시를 기억하십시오. 그리고 적어도 4년 동안은 대학에서 계속 공부해야 합니다. 
1. 부드러운 표면- 마찰력을 무시할 수 있는 반응을 결정할 때 표면. 매끄러운 표면의 반응 벡터는 신체와 표면의 접촉점에 적용되며 표면의 법선을 따라 향합니다. 주어진 표면에 접하는 평면에 수직.
고려 중인 연결 유형의 변형은 돌출부 또는 지점에서 본체를 지지하는 것입니다. 포인트 지원. 이 경우 신체 표면 자체는 매끄러운 것으로 간주됩니다.반응 벡터는 신체 표면의 법선을 따라 향합니다.
2. 거친(매끄럽지 않은) 표면- 문제의 조건에 따라 마찰력을 무시할 수 없는 표면. 이 경우 표면 거칠기는 문제의 조건에서 구체적으로 지정됩니다.
거친 표면의 반응은 매끄러운 표면의 반응과 다릅니다. 이 반응은 표면의 정상적인 반응과 물체 사이의 접촉면에서의 마찰력이라는 두 가지 힘의 조합으로 묘사됩니다. 마찰력은 표면에서 신체의 가능한 움직임과 반대 방향으로 향합니다.
값 f(마찰 계수)는 문제에 지정되어 있거나 원하는 값입니다. 위 공식에 따른 마찰력은 마찰력이 최대값에 도달했을 때만 결정되기 때문에, 신체 마찰 문제
존경받는 한계 균형의 위치에서!
3.
무중력 막대끝에 이상적인 경첩이있는 - 막대 형태의 직선 또는 곡선 몸체 형태의 이상적인 연결, 다른 몸체에 부착되는 지점에 경첩이 있고 그 값을 무시할 수있는 무게 고려중인 문제를 해결할 때.
막대를 다른 물체에 연결하는 이상적인 경첩에는 마찰이 없다고 가정합니다.
막대는 압축되거나 늘어날 수 있습니다. 막대가 늘어날 때 직선 막대가 몸체에 작용하는 힘은 막대가 부착된 몸체에서 막대를 따라 전달됩니다. 막대가 압축되면 반력이 부착 지점을 향합니다.
로드의 응력 특성은 일반적으로 알려져 있지 않습니다. 따라서 막대가 늘어나는 것을 고려하여 막대의 반력 벡터를 부착 지점에서 몸체로 향하게 하는 것이 일반적입니다. 막대의 힘을 계산할 때 값이 양수이면 막대가 실제로 늘어난 것입니다.
계산 중에 막대의 힘이 음수로 판명되면 막대가 압축됩니다.
기호 (-) - 압축, (+) - 늘어짐 기호를 사용하여 응력의 특성을 결정하는 것이 편리하고 간단합니다.
응력의 특성을 지정하는 이 규칙은 아래에서도 사용됩니다.
"재료의 강도" 분야의 문제를 해결할 때.
일부 문제에는 곡선의 무중력 막대가 있습니다. 이러한 막대의 반응은 경첩 축을 연결하는 선을 따라 향합니다. 이것은 평형 조건에서 다음과 같습니다. 입체경첩에 가해지는 두 가지 힘의 시스템 작용하에 있습니다.
4. 유연한 스레드- 케이블, 로프, 로프, 체인 등 많은 다른 이름을 가진 연결
연결과 같은 스레드는 확장된 경우에만 작동할 수 있습니다. 스레드를 버릴 때 필라멘트 반응 벡터실이 평형을 고려 중인 신체에 연결된 지점에 부착된 것으로 표시되며,스레드를 따라 안내합니다.
끝에 약간의 무게가 있는 이상적인 블록 위에 던져진 실에 의해 몸체가 고정되는 경우가 종종 있습니다. 마찰 없이 축에서 회전할 수 있는 블록이 이상적인 것으로 간주되기 때문에 본체에 부착된 실의 장력은 실 끝에 있는 하중의 무게와 같은 것으로 간주됩니다.
새로운 지정을 도입하지 않으려면 이 경우 실 장력을 실 끝에 있는 하중의 무게와 동일한 기호로 표시하는 것이 좋습니다.
5. 관절 지원- 지지대에 연결된 몸체의 한 지점이 표면을 따라 마찰 없이 움직일 수 있도록 하는 지지대. 이동식 지지대의 반응은 지지대가 움직일 수 있는 표면에 대한 법선을 따라 향합니다.
특정 설계 구현을 통해 이동식 지지대는 신체 부착 지점이 서로 반대 방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있습니다. 따라서 막대의 경우와 같이 지지대 반응의 크기를 결정한 결과는 양수와 음수 모두가 될 수 있습니다.
6. 힌지 고정 지원또는 원통형 조인트- 경첩의 회전축에 수직인 평면에서 그러한 지지대에 고정된 본체의 한 지점이 움직이지 않도록 하는 연결부이지만 다른 연결부가 없는 경우 본체가 이 축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 종래에는 힌지에 마찰이 없다고 가정하였다.
일반적으로 "힌지 고정 지지대"(플레인 베어링, 구름 베어링 및 단순히 핀 조인트일 수 있음)라고 하는 지지대의 설계는 다를 수 있습니다.
지지대의 반작용은 지지대의 고정 부분 측면에서 이 지지대와 연결되고 평형 위치에서 고려되는 본체에 작용하는 힘의 결과입니다.
힌지 지지대의 반발력경첩의 회전축에 수직인 평면에 위치; 힌지 중앙을 통과합니다. 크기나 방향을 알 수 없습니다.
이 힘은 좌표축에서 투영을 찾아 문제를 해결할 때 결정됩니다.
문제에 대한 그림에서 이러한 투영은 적절한 지정과 함께 벡터(힘의 구성 요소 또는 구성 요소)로 표시됩니다.
작업에 대한 도면에서 해당 연결에 대한 다양한 유형의 기호가 가능하다는 사실에 주의해야 합니다. PSS의 작업과 SSS의 작업에서 힌지 고정 지지대에 대한 주요 기호 유형이 그림과 포스터에 나와 있습니다.
7. 볼 조인트 또는 구형 조인트- 몸체의 한 지점이 어떤 방향으로도 이동하는 것을 허용하지 않지만 몸체가 이 지점을 통과하는 모든 좌표축에 대해 특정 한계 내에서 회전할 수 있도록 하는 연결입니다. 
이러한 지지체의 개략도, 기호 및 반응이 그림에 나와 있습니다.
지지 반작용은 공간에서 크기와 방향이 알려지지 않은 힘입니다. 좌표축을 따라 구성 요소는 원하는 값입니다.
작업 및 설계 체계에 대한 도면의 구형 경첩 조건부 이미지는 PSS 작업의 원통형 경첩 이미지와 동일합니다. 오해의 소지가 없어야 합니다. 구형 경첩은 원통형 경첩의 조건부 표현이 다른 PPSS의 문제에서만 발견됩니다.
8. 스러스트 베어링- 원통형 경첩과 기준면의 조합인 연결. PPSS의 작업에서 발생합니다. 이러한 연결을 갖는 본체에 대한 또 다른 지지대는 일반적으로 원통형 경첩입니다.
구형 경첩의 경우와 같이 크기와 방향이 알려지지 않은 스러스트 베어링의 반응은 세 개의 좌표축을 따라 향하는 구성 요소에 의해 결정됩니다.
이 그림은 스러스트 베어링의 기존 이미지와 설계 옵션 중 하나를 보여줍니다.
9. 핀치 지원이라고도 불리는 강제 종료- 포함된 본체가 어떤 방향으로든 움직이거나 좌표축을 중심으로 회전하는 것을 방지하는 연결의 조건부 이름입니다. 핀치 지지대의 예는 집 벽에 내장된 창틀 또는 발코니 슬래브, 파이프 및 라디에이터 고정용 브래킷, 벽에 박힌 일반 못 등입니다.
단단한 부착물 외에도 슬라이딩 부착물도 발생할 수 있습니다. 즉, 고정된 본체가 부착 지점을 기준으로 회전하지 않고 한 방향으로만 움직이는 연결입니다. 이러한 통신 변형의 반응은 변형 b)의 그림에 나와 있습니다.
포스터 4c에 표시된 것과 유사한 표 형태로 연결 유형과 반응을 스스로 기억하는 것이 좋습니다. 그러나 문제에 대한 계산 체계에서 특정 연결의 반응력 방향을 결정하는 데 의심이 가는 경우 다음 규칙을 알면 이러한 반응을 올바르게 지시하는 데 도움이 됩니다.
1. 통신이 한 방향으로만 고려하여 신체의 요점을 방해하는 경우 통신 반응의 힘은 이 방향을 향합니다.
2. 연결이 두(세) 상호 수직 방향에서 고려 사항을 방해하는 경우 연결 반응은 두(세) 알려지지 않은 힘입니다. 이 연결의 완전한 반응의 구성 요소입니다. 좌표축에서.
후에주어진 집중된 힘, 힘 쌍의 순간의 작업에 대한 그림의 이미지; 동작을 교체한 후 분산 하중행동하는 그들과 동등한 집중된 힘과 그들의 반작용의 힘에 의한 결합의 작용 작업 도면이 작업 계산 체계로 바뀝니다.. 이 그림과 다이어그램은 문제를 해결하는 데 도움이 되거나 그림을 부주의하게 다루면 단순히 오류를 유발할 수 있습니다.
도면이 문제를 해결하는 데 도움이 되려면 다음을 알아야 합니다.
1. 해결해야 할 문제에 대한 도면(계산 체계)을 작성하는 데 시간을 절약해서는 안 됩니다. 그림이 명확할수록 문제를 더 빨리 풀고 오류 가능성도 줄어듭니다.
2. 작업 도면에서 직접 계산 방식을 수행하는 것이 좋습니다(포스터 12c 참조). 작업을 위한 그림은 주어진 모든 치수를 쉽게 읽을 수 있을 만큼 충분히 커야 하며, 좌표축과 함께 그림의 힘 벡터 또는 선에 의해 형성된 각도를 명확하게 볼 수 있습니다.
3. 모든 힘 벡터, 힘 쌍의 순간 화살표가 그림의 배경에 대해 명확하게 눈에 띄는 것이 매우 중요합니다. "나쁘게" 선택된 벡터는 평형 방정식을 컴파일할 때 놓치기 쉽습니다. 이것은 문제에 대한 잘못된 해결책과 오류를 검색하는 시간 손실을 모두 수반합니다. 연필로 그림을 그리고 잉크로 벡터를 그리는 것이 좋습니다.
4. 도면에서 치수의 시각적 비례가 문제 설명에 지정된 것과 일치하는 것이 중요합니다.
무엇보다 모서리가특정 좌표축으로 힘을 형성하거나 선을 그리는 것,주어진 것들에 해당합니다.
30 0 , 45 0 , 60 0 및 90 0 각도는 손으로 아주 정확하게 그리는 방법을 배우는 데 바람직합니다.
많은 초보 설계자들에게 가장 큰 문제는 설계 체계를 선택하는 것입니다. 경첩은 어디에 있어야 하고 단단한 노드는 어디에 있어야 합니까? 무엇이 더 수익성이 있는지 이해하는 방법과 특정 설계 노드에서 일반적으로 필요한 것이 무엇인지 파악하는 방법은 무엇입니까? 이것은 매우 광범위한 질문입니다. 이 기사가 이러한 다각적인 문제에 대해 조명하기를 바랍니다.
지원 노드는 무엇이며 다이어그램에서 이러한 노드의 지정은 무엇입니까?
본질부터 시작합시다. 각 구조는 지지되어야 합니다. 적어도 그것이 예상되는 높이에서 떨어지지 않아야 합니다. 그러나 요소의 안정적인 작동을 위해 더 깊이 파고 들면 떨어지는 것을 막는 것만으로는 충분하지 않습니다.
어떤 요소가 공간에서 어떻게 움직일 수 있습니까? 첫째, 수직(Z축), 수평(X 및 Y축)의 세 평면 중 하나를 따라 이동할 수 있습니다. 둘째, 동일한 세 축을 중심으로 노드의 요소를 회전시킬 수 있습니다.
따라서 우리는 자유도라고도하는 6 개의 가능한 움직임을 가지고 있습니다 (그리고 플러스 또는 마이너스 방향도 고려하면 6 개가 아니라 12 개가 있습니다). 이것은 매우 설명적인 것입니다. 이름. 구조물이 공중에 매달려 있는 경우(비현실적인 상황) 아무것도 제한되지 않고 완전히 무료입니다. 지지대가 그 아래 어딘가에 나타나 수직 이동을 방지하면 지지 위치에서 요소의 자유도 중 하나가 Z축을 따라 제한됩니다. 이러한 제한의 예는 a의 자유 지지입니다. 매끄럽고 미끄러운 표면의 금속 빔-지지대 때문에 떨어지지 않지만 특정 노력으로 X 및 Y 축을 따라 이동하거나 모든 축을 돌릴 수 있습니다. 앞을 내다보면서 중요한 점을 명확히 합시다. 노드의 요소에 회전 제약 조건이 없으면 노드가 연결됩니다.. 따라서 하나의 축에만 제한이 있는 이러한 간단한 경첩은 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다.
이러한 지정을 해독하는 것은 쉽습니다. 원은 경첩의 존재를 의미합니다(즉, 이 시점에서 요소의 회전에 대한 금지가 없음). 지팡이는 한 방향으로의 이동 금지를 의미합니다(보통 즉시 다이어그램에서 지우십시오-이 경우 수직 금지). 빗금친 가로선은 지지대가 있음을 상징합니다.
자유도를 제한하는 다음 옵션은 두 축 방향으로의 이동 금지입니다. 동일한 금속 빔의 경우 이들은 Z축과 X축이 될 수 있으며 Y를 따라 힘이 가해지면 이동할 수 있습니다. 보시다시피 회전도 제한되지 않습니다.
회전 제한이 없다고 상상하는 방법은 무엇입니까? 이 빔을 자체 축을 중심으로 회전 시키려고하면 (예를 들어 천장을 한쪽에만 기대면 빔이 천장의 무게로 회전하기 시작합니다) 아무것도이 비틀림을 방지하지 못합니다. 비틀림 힘의 작용으로 전체 길이가 넘어지기 시작합니다. 같은 방식으로 빔 중앙에 수직 하중이 가해지면 빔이 구부러지고 지지점에서 Y축을 중심으로 자유롭게 회전합니다(왼쪽은 시계 방향, 오른쪽은 시계 반대 방향). 이것이 우리가 경첩으로 이해하는 것입니다.
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스포일러:"지원 노드 설계의 중요한 뉘앙스" |
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이상적인 경첩과 꼬집음이 발생하지 않도록 즉시 예약하고 싶습니다. 항상 어떤 조건이 있습니다. 마찰력을 무시하고 Y축을 따라 빔의 움직임이 제한되지 않는다고 가정해 보겠습니다. 경험이 있으면 일반적으로 매듭이 단단한지 경첩인지 확인할 수 있습니다. 불완전한 끼임을 방지하는 방법을 배우는 것도 매우 중요합니다 (작은 노력으로 구조의 회전이없고 작용력이 증가하면 지지대가 견디지 못하고 회전이 발생하는 경우). 이러한 상황은 구조의 예측할 수 없는 동작을 유발합니다. 하나의 설계 체계에 대해 고려되었지만 다른 설계 체계에 따라 작업해야 합니다. 빔을 기둥에 용접하여 제공되는 프레임에 단단한 빔 지지대가 있다고 가정합니다. 그러나 용접 조인트가 잘못 계산되어 이음새가 적용된 힘을 견디지 못하고 붕괴됩니다. 빔은 계속해서 기둥에 놓여 있지만 이미 지지대를 켤 수 있습니다. 이 경우 굽힘 모멘트 다이어그램이 극적으로 변경됩니다. 지지대에서 모멘트는 0이 되는 경향이 있지만 스팬 모멘트는 증가합니다. 그리고 빔은 핀칭용으로 설계되었고 증가된 모멘트를 감지할 준비가 되어 있지 않았습니다. 이것이 파괴가 일어나는 방식입니다. 따라서 강체 노드는 항상 가능한 최대 하중에 맞게 설계되어야 합니다. |
이러한 경첩은 다음과 같이 지정됩니다.
왼쪽 및 오른쪽 표기법은 동일합니다. 오른쪽에는 더 시각적입니다. 1 - 수직 이동(끝에 원이 있는 수직 막대) 및 수평(끝에 원이 있는 수평 막대)으로 노드에서 수평 막대가 제한됩니다. 2 - 수직 막대는 또한 수직 및 수평으로 움직이는 노드에서 제한됩니다. 왼쪽에는 정확히 동일한 경첩의 매우 일반적인 지정도 있습니다. 스틱 만 삼각형 형태로 배열되어 있지만 그 중 두 개가 있다는 사실은 이동이 두 축을 따라 제한됨을 의미합니다. 요소와 축에 수직입니다. 특히 게으른 동지들은 원을 전혀 그리지 않고 그러한 경첩을 단순히 삼각형으로 지정할 수 있습니다. 이것은 또한 발생합니다.
이제 힌지 빔의 고전적인 지정이 무엇을 의미하는지 고려하십시오.
이것은 두 개의 지지대가있는 빔이며 왼쪽에서도 수평 이동이 제한됩니다 (그렇지 않은 경우 시스템이 안정적이지 않을 것입니다-재료 강도에 이러한 조건이 있습니다-로드는 세 가지 이동 제한, 우리의 경우 Z에 대한 두 가지 제한과 하나의 X). 설계자는 빔의 지지가 설계 체계를 준수하는지 확인하는 방법을 고려해야 합니다. 이 점을 절대 잊어서는 안 됩니다.
그리고 평면 문제의 마지막 경우는 3개의 자유도(2개의 변위 및 회전)의 제한입니다. 위에서 모든 요소에 대해 6(또는 12) 자유도가 있다고 말했지만 이것은 3차원 모델에 대한 것입니다. 우리는 일반적으로 계산에서 평면 문제를 고려합니다. 그리고 여기서 우리는 회전 제한에 도달합니다. 이것은 고전적인 개념입니다. 하드 노드또는 꼬집음- 지지 지점에서 요소가 움직이거나 회전할 수 없는 경우. 이러한 노드의 예는 팀 종료 노드 역할을 할 수 있습니다. 철근 콘크리트 기둥유리 속으로-너무 획일적이어서 움직이거나 돌아설 기회가 없습니다.
이러한 기둥의 매립 깊이는 엄격하게 계산되지만 외관상으로도 왼쪽 그림의 기둥이 유리로 변할 수 있다고 상상할 수 없습니다. 그러나 오른쪽 열은 쉽고 명백한 경첩이며 이런 방식으로 핀치를 설계하는 것은 용납되지 않습니다. 거기 저기 모두 기둥이 유리에 잠겨 있고 그루브는 콘크리트로 채워져 있습니다.
더 많은 핀치 옵션이 기사 과정에서 제공됩니다. 이제 꼬집음의 표기법을 다루겠습니다. 그것은 고전적이며 경첩과 달리 특별한 다양성이 없습니다.
왼쪽에는 지지대에 고정된 수평 요소가 있고 오른쪽에는 수직 요소가 있습니다.
그리고 마지막으로 - 프레임의 관절 및 강성 노드에 대해. 보-기둥 연결 노드가 고정된 경우 기호가 전혀 없거나 모서리에 삼각형이 채워진 상태로 표시됩니다(상단 두 그림 참조). 보가 기둥에 피봇식으로 놓이면 보의 끝에 원이 그려집니다(아래 그림 참조).
경첩 또는 단단한 매듭을 설계하는 방법
지지판, 보, 상인방.
노드를 설계할 때 가장 먼저 기억해야 할 사항은 종종 힌지가 지지 깊이에 따라 핀치와 구별된다는 것입니다.
슬래브, 상인방 또는 보가 섹션 높이 이하의 깊이에서 지원되고 추가 조치(회전을 방지하는 임베디드 요소에 용접 등)를 취하지 않은 경우 항상 깨끗한 경첩입니다. . 을 위한 금속 빔 250mm로 연결되는 것으로 간주됩니다.
지지대가 요소 섹션의 2-2.5 높이 이상인 경우 이러한 지지대는 핀칭으로 간주될 수 있습니다. 그러나 여기에는 뉘앙스가 있습니다.
첫째, 요소는 위에서부터(예: 석조물 사용) 하중을 가해야 하며 이 무게의 무게는 지지대에 있는 요소의 힘을 흡수하기에 충분해야 합니다.
둘째, 임베디드 부품에 대한 용접으로 요소의 회전이 제한되는 경우 다른 솔루션이 가능합니다. 그리고 여기에서 강체 노드 설계의 특징을 명확하게 이해할 필요가 있습니다. 빔이 바닥에서 용접되는 경우(이는 종종 금속 구조물과 프리캐스트 콘크리트에서 발견됨 - 빔 또는 슬래브의 저당이 지지대의 저당에 용접됨) 지지대를 켜는 것을 방해하지 않습니다. - 위에서 말한 요소의 수평 이동만 방지합니다. 그러나 빔의 상단 부분이 지지대에 용접하여 단단히 고정된 경우(이는 금속 프레임 노드이거나 조립식 크로스바의 보강재 상단 배출구의 욕조 용접 - 단단한 프레임 노드 또는 내장된 요소의 용접입니다. 콘솔이기 때문에 꼬집어 야하는 발코니 슬래브의 지원 노드), 이것은 이미 하드 노드입니다. 왜냐하면 지지대에서 회전을 명확하게 방지합니다.
아래 그림에서는 표준 시리즈(시리즈 2.440-1, 2.140-1 1호, 2.130-1 9호)에서 힌지 및 강체 어셈블리를 선택했습니다. 그들은 힌지 조인트에서 고정 장치가 보 또는 슬래브의 하단에 있고 단단한 조인트에서는 상단에 있음을 분명히 보여줍니다. 설명: 슬래브 지지 노드에서 앵커는 강체 노드를 제공하지 않으며 바닥의 수평 변위만 방지하는 유연한 요소입니다.
그러나 매듭을 올바르게 설계하는 것은 전투의 절반입니다. 또한 요소에서 전달되는 최대 힘을 견딜 수 있는지 여부에 관계없이 노드의 모든 요소를 계산해야 합니다. 여기에서 임베디드 부품과 용접을 모두 계산하고 설계에서 무게를 고려한 경우 벽돌을 확인해야 합니다.
기둥과 기초의 연결.
금속 기둥을 지지할 때 결정 요인은 볼트의 수와 기둥의 베이스 설계 방식입니다. 나는 여기에서 금속에 대해 확장하지 않을 것입니다. 이것은 내 프로필이 아닙니다. 기둥을 고정하기 위해 기초에 볼트가 두 개만 있으면 이것이 100 % 경첩이라고 쓸 것입니다. 또한 기둥이 판재를 통해 기초 매립부에 용접되면 이것도 경첩이다. 나머지 사례는 문헌에 자세히 설명되어 있으며 일반적인 시리즈에는 노드가 있습니다. 일반적으로 많은 정보가 있으며 여기에서 혼동하기 어렵습니다.
국가대표용 철근 콘크리트 기둥기초 유리에 단단한 임베딩이 사용됩니다(위에서 논의됨). "건물 및 구조물 기둥의 자연 기초 기초 설계 매뉴얼"을 열면 이 강체 노드의 모든 요소 계산과 설계 원리를 찾을 수 있습니다.
힌지 조인트를 사용하면 기둥(기둥)이 추가 조치 없이 단순히 기초 위에 놓이거나 얕은 유리에 내장됩니다.
모 놀리 식 구조의 연결.
안에 모 놀리 식 구조견고한 매듭 또는 경첩은 항상 적절하게 고정된 보강재의 존재로 정의됩니다.
지지대에서 슬래브 또는 보의 보강재가 앵커링 또는 겹치는 양만큼 지지대 구조에 삽입되지 않으면 이러한 노드는 힌지로 간주됩니다.
따라서 아래 그림은 지원 옵션을 보여줍니다. 모 놀리 식 석판철근 콘크리트 건축 설계 안내서에서. 그림 (a) 및 (b) - 지지대와 슬래브의 견고한 연결입니다. 첫 번째 경우 슬래브의 상부 보강재가 고정 길이만큼 보에 삽입됩니다. 두 번째 경우에는 슬래브가 작업 보강재의 고정량만큼 벽에 끼입니다. 그림 (c) 및 (d) - 이것은 보와 벽에 있는 슬래브의 경첩식 지지대입니다. 여기서 보강재는 허용되는 최소 지지 깊이까지 지지대에 가져옵니다.
철근 콘크리트의 모 놀리 식 크로스바와 기둥을 연결하는 프레임 노드는 빔의 슬래브 지지보다 훨씬 더 심각해 보입니다. 여기서 크로스바의 상부 보강재는 1 및 2 앵커링 길이의 값으로 기둥에 삽입됩니다(막대의 절반은 하나의 길이에, 절반은 2개에 삽입됨).
노드에 있는 경우 철근 콘크리트 프레임보와 기둥 모두의 보강재가 통과하여 고정 길이보다 더 멀리 이동하면(예: 일종의 중간 노드) 이러한 노드는 단단한 것으로 간주됩니다.
기둥과 기초의 연결이 견고하기 위해서는 기초로부터 충분한 길이의 배출구를 만들고(적어도 겹침량, 자세한 사항은 설계지침서 참조) 동일한 배출구를 내부에 삽입하여야 한다. 앵커리지의 길이에 대한 기초.
유사하게 더미 그릴- 말뚝의 돌출부 길이가 앵커리지 길이보다 작으면 그릴과 말뚝 사이의 연결은 강성으로 간주할 수 없습니다. 힌지 연결의 경우 콘센트 길이는 150-200mm로 남아 있으므로 더 이상 바람직하지 않습니다. 이것은 힌지와 강체 조인트 사이의 경계 상태가 될 것입니다. 그리고 결국 순수한 힌지로 계산되었습니다.
앵커리지 길이만큼 보강할 공간이 없으면 용접 와셔, 플레이트 등의 추가 조치를 취합니다. 그러나 이러한 요소는 천공을 위해 반드시 설계되어야 합니다(내장 부품의 앵커 계산과 같은 것, 철근 콘크리트 설계 안내서에서 찾을 수 있음).
경첩 및 꼬집음 주제에 대해서도 읽을 수 있습니다.
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회전식으로 움직일 수 있는 지지대(그림 118의 지지대 B)를 사용하면 회전 외에도 빔의 끝을 기준 평면에 평행하게 이동할 수 있습니다. 이에 따라 이러한 지지대의 반응은 경첩의 중심을 통과합니다.
첫 번째 유형은 원통형 이동 또는 회전식 이동 지지대입니다. 시스템에 부착된 상부 밸런서, 하부 밸런서, 밸런서 사이에 배치된 원통형 경첩 및 기준면을 따라 이동할 수 있는 롤러로 구성됩니다. 이러한 지지는 힌지 주위의 시스템 회전 및 지지 평면을 따른 병진 이동을 허용합니다.
피벗식 이동 지지대를 통과하는 빔의 단면은 기준면 / - /에 평행하게 변위되고 회전될 수 있지만 기준면에 수직으로 변위될 수는 없습니다. 지지면에 수직인 힘 R의 형태로 지지대에서 단 하나의 반응만 발생합니다. 이러한 지지대로 빔을 고정하면 하나의 연결이 부과됩니다.
피벗식 이동 지지대를 통과하는 빔의 단면은 기준면 / - /에 평행하게 변위되고 회전될 수 있지만 기준면에 수직으로 변위될 수는 없습니다. 지지대에서는 지지면에 수직인 힘 R의 형태로 단 하나의 반응만 발생합니다. 이러한 지지대로 빔을 고정하면 하나의 연결이 부과됩니다.
빔을 계산할 때 세 가지 주요 유형의 지지대가 있습니다 (빔 끝을 고정하는 세 가지 유형). 회전식 고정 지지대; 빔 끝의 견고한 종단.
주요 파라메트릭 공진이 0 2Q에서 발생한다는 사실은 설명하기 쉽습니다. 빔 축의 임의의 지점이 진동의 한 주기를 완료하는 데 걸리는 시간에서 회전식으로 움직일 수 있는 지지대와 일치하는 섹션의 중심은 다음의 두 주기를 수행합니다. 막대의 축을 따라 진동.
가상 빔의 이 섹션에서 실제 빔의 오른쪽 자유단은 종단에 해당합니다. 회전식으로 움직일 수 있는 지지대 위의 섹션에서 실제 빔의 편향은 0이고 경사각은 0과 다릅니다. 따라서 가상 굽힘 모멘트 M이 항상 0이고 가상 횡력 Q가 0이 아닌 가상 빔의 이 섹션에 경첩을 도입해야 합니다.
회전식으로 움직일 수 있는 지지대(그림 7.6)를 사용하면 빔이 수평 방향으로 이동하고 빔이 지지대에 대해 특정 각도로 회전할 수 있습니다. 이에 따라 R로 표시되는 회전식 이동 지지대에서는 수직 반응 만 발생합니다. 이러한 지지대로 빔을 고정하면 하나의 연결이 부과됩니다.
기어 박스의 축과 차축의 설계 방식은 힌지 지지대에 계단식 또는 매끄러운 빔 형태로 제공됩니다. 축 방향 하중과 반경 방향 하중을 동시에 감지하는 베어링은 회전식 고정 베어링으로 대체되고 반경 방향 하중만 감지하는 베어링은 회전식 이동 베어링으로 대체됩니다. 힌지 지지대의 위치는 롤링 베어링 축의 접촉각을 고려하여 결정됩니다(c. 레이디얼 베어링의 경우 0일 때 지지대의 위치는 베어링 폭의 중간에서 가져옵니다. 하중 벡터에 대해 상대적으로 회전하지 않는 것은 정적으로 간주될 수 있습니다. 정의할 수 없는 광선탄력 있는 물개로.
| 조임이 보장된 착지 지점의 응력 집중 감소| 샤프트의 스플라인 섹션의 합리적인 형태. |
기어 박스의 축과 차축의 설계 방식은 힌지 지지대에 계단식 또는 매끄러운 빔 형태로 제공됩니다. 축 방향 하중과 반경 방향 하중을 동시에 감지하는 베어링은 회전식 고정 베어링으로 대체되고 반경 방향 하중만 감지하는 베어링은 회전식 이동 베어링으로 대체됩니다. 힌지 지지대의 위치는 롤링 베어링 축의 접촉각을 고려하여 결정됩니다(c. 레이디얼 베어링의 경우 0에서 지지대의 위치는 베어링 폭의 중간에서 가져옵니다. 하중 벡터에 대해 회전하지 않는 것은 탄성 씰이 있는 정적으로 불확실한 빔으로 간주될 수 있습니다.
이제 중간 경첩이 있는 실제 보의 섹션을 고려하십시오. 이 섹션에서 처짐과 경사각은 0이 아닙니다. 또한 힌지는 빔의 곡선 축에서 파손을 허용하므로 힌지의 왼쪽과 오른쪽에 대한 접선의 경사각이 달라야 합니다. 지정된 조건을 충족하려면 가상 빔의 이 섹션에 회전식으로 움직일 수 있는 지지대를 도입해야 합니다. 그런 다음 지지대 위의 가상 굽힘 모멘트 M은 0이 아니므로 실제 빔의 이 섹션의 처짐도 0이 아닙니다.
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