Mengapa pelat bantalan yang selanjutnya memusatkan beban ke permukaan kecil digunakan?

11

Ini foto pelat bantalan tempat balok beton bertulang bertemu dengan timbunan tanah

bantalan piring

Rentang jembatan sekitar 20 meter panjang dan terdiri dari dua balok beton bertulang masing-masing bertumpu pada dua pelat bantalan seperti yang ditunjukkan - satu piring untuk setiap ujung setiap balok, total empat piring. Jembatan ini memiliki jalur kereta api yang dirancang untuk 25 ton per mobil gandar. Pelat bantalan terbuat dari besi cor (atau mungkin baja) dan terdiri dari dua bagian besar yang disatukan melalui engsel.

25 ton per gandar berarti jembatan ini menghasilkan beberapa ratus ton ketika kereta melintas yang dapat kita asumsikan menyebabkan setidaknya seratus ton per plat bantalan ditunjukkan. Ya, saya hanya mengabaikan berat jembatan.

Tidak hanya permukaan atas dan bawah pelat yang agak kecil tetapi pelat lebih lanjut memusatkan beban yang diterima dan memindahkannya ke engsel melalui permukaan yang lebih kecil. Pada dasarnya engsel yang agak kecil ini sendiri menerima lebih dari seratus ton. Dan ini dirancang dengan sengaja.

Mengapa muatan sengaja dipusatkan daripada didistribusikan atau setidaknya ditransfer melalui beberapa bagian dengan bagian seragam?

structural-engineering civil-engineering steel bridges sharptooth
sumber

Jawaban:

20

Karena jembatan dan struktur lainnya bukan benda statis. Mereka harus dibiarkan lentur di bawah beban yang bervariasi dan juga mengakomodasi perubahan panjang dari ekspansi termal. Pin engsel memungkinkan perubahan sudut. dan sambungan geser antara pelat engsel atas dan pelat datar di bagian bawah balok memungkinkan perubahan panjang.

Jika koneksi kaku, kekuatan ini dapat menghancurkan struktur seiring waktu.

Dave Tweed
sumber
Apakah ini untuk kasus-kasus ketika jembatan menekuk ke bawah karena melewati beban berat?
sharptooth
@sharptooth Ya. Dan gerakan lainnya. Biasanya, di ujung jembatan lain, akan ada semacam susunan pelat geser.
Dave ya
@sharptooth Ada kemungkinan pada beberapa jembatan yang lebih tua dengan sesuatu yang disebut rocker bearing, bahwa pada ekspansi yang cukup dan kontraksi atau siklus pelenturan bersama dengan beberapa pembekuan baik karena suhu atau korosi, bahwa rocker akan "berjalan" dari bantalan bantalan mereka, atau akan berakhir listing / miring sehingga mereka menjadi tidak stabil. Saya pernah memeriksa jembatan yang bantalan gulirnya terlempar dari bantalan dan duduk di tanah 6 'jauhnya. Pada awalnya saya tidak tahu apa itu ketika saya mengambilnya, kemudian saya melihat bantalan dan melihat itu jatuh dan tidak berfungsi sebagaimana dimaksud
Forward Ed
10

Alasannya cukup sederhana. Baja secara signifikan lebih kuat dari beton.

fc>100 MPafc>40 MPa

fy>250 MPa

Karenanya baja pada jembatan itu 7-8 kali lebih kuat dari beton. Jadi, apa pun area yang dibutuhkan beton untuk memindahkan muatan ke baja (melalui pelat) dengan aman, baja sebenarnya membutuhkan jauh lebih sedikit, sehingga dapat dengan aman mengurangi dimensinya sendiri. Tekuk dikendalikan oleh penguat di sekitar engsel.

Mengenai mengapa engsel digunakan sama sekali, itu ada hubungannya dengan bagaimana jembatan dirancang, seperti yang dijelaskan dalam jawaban @ DaveTweed.

Wasabi
sumber
Kemajuan dalam kekuatan beton luar biasa nonmonotonik: penelitian selama 20 atau 30 tahun terakhir telah mengungkapkan bahwa beton Romawi dari BCE sangat kuat, tampaknya karena mencampur abu vulkanik ke dalam material.
Carl Witthoft
@CarlWitthoft: Ya, tapi saya berpendapat (tanpa sumber) bahwa sekali beton ditemukan kembali setelah abad gelap dan pertengahan, dan terutama setelah revolusi ilmiah, kekuatannya telah meningkat secara monoton (tapi tentu saja bukan tingkat yang konstan). Saya ragu jembatan yang ditanyakan OP lebih dari 50 tahun.
Wasabi
1
Baja telah mengalami kemajuan juga. Ada 2 IPK UTS yang dipanaskan dengan baja tuang dengan perpanjangan 5-10%, meskipun mereka jauh lebih mahal daripada sub 1 GPa alternatif, karena diperlukan vakum atau kain kafan argon selama peleburan dan penuangan. Juga baja TRIP dan TWIP dengan ketangguhan impak dan penyerapan energi yang meningkat secara dramatis (meskipun diakui bahwa itu tidak ada hubungannya dengan kekuatan). TWIP hingga 800 MPa, atau perpanjangan 100%. Ya, menggandakan panjang sebelum kegagalan. Juga cukup mahal karena perlakuan panas gabungan yang kompleks dan proses pembentukan dengan kimia yang ketat.
wwarriner
1
@CarlWitthoft: Saya berpendapat bahwa kemajuan (atau ketiadaan) teknologi konkret lebih berkaitan dengan kekuatan pasar dan saluran distribusi daripada inovasi / penemuan teknis. Norwegia telah memproduksi auger pengeboran batang berlubang dengan beton, bukan baja, misalnya. Tetapi kepentingan industri pribadi, yaitu pemasok agregat lokal, pabrikan semen Portland, dll, dan masalah biaya sebenarnya adalah beberapa hambatan utama untuk adopsi komersial, dalam pandangan saya.
AsymLabs
0

Jika Anda kembali kepada Anda kursus teknik dasar dan melihat Anda diagram momen lentur untuk balok, cukup sering mereka akan diilustrasikan dengan dukungan roller pin. Disematkan pada 1 ujung hanya memungkinkan rotasi, dan koneksi roller di sisi lain memungkinkan untuk rotasi dan terjemahan horisontal. Hal ini membuat sinar menjadi penentu statis.

Ketika jembatan ini awalnya dibangun, bantalan bantalan elastomer / karet dan beberapa lainnya tidak ada sebagai pilihan. Desain ini mengemulasikan formula kami yang kami gunakan untuk desain, atau lebih tepatnya formula bekerja dengan pengaturan ini. Jadi jenis konfigurasi ini bagus. Hal ini memungkinkan kami untuk menggunakan formula kami sebagaimana dimaksud, membuat desain tetap sederhana, dan menggunakan teknologi saat itu. Selain itu, seperti yang disebutkan dalam posting lain, hal ini memungkinkan untuk rotasi di dukungan sebagai akibat dari beban hidup, variasi mati, atau melorot setelah penghapusan menopang (diasumsikan konstruksi shored. Jika girder diangkat ke tempatnya setelah pengecoran, besar pelat baja yang tertanam ke dalam beton memungkinkan untuk beberapa ketidakakuratan dalam pengukuran bentang dan bahkan penempatan.Ia juga memungkinkan untuk dukungan jika balok sedikit bergeser karena getaran atau gempa bumi.

Catatan, Anda juga akan melihat konfigurasi serupa dengan balok baja pada berbagai jenis bantalan. Saya percaya istilah sepatu atau pelat sepatu akan digunakan, meskipun itu mungkin lebih untuk bangunan daripada jembatan.

Di samping

Ketika datang ke jembatan "RAIL", sebagian besar di Amerika Utara dirancang untuk AREMA akan terdiri dari bentang sederhana apakah itu jembatan bentang tunggal atau multi-bentang. Saya menemukan pernyataan ini lucu ketika berada di jalur AREMA karena saya baru saja selesai memeriksa sekitar selusin jembatan kereta api di kota saya dengan sebagian besar tidak mengikuti aturan ini. Di jembatan jalan raya Anda akan cenderung melihat kontinu untuk beban hidup dan jembatan ini sebagai akibatnya jembatan ini tidak secara determinan statis.

Maju Ed
sumber