Łożysko: wybór, ochrona i konserwacja
Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. Wybór łożysk 2. Projektowanie łożysk 3. Materiały i specyfikacje 4. Ochrona i konserwacja.
Wybór łożysk:
ja. Uwzględnienie długości zakresu (obsługiwane):
(i) Brak łożysk dla mostów stropowych o rozpiętości do 8 m, z wyłączeniem papy lub papy.
(ii) Łożyska ślizgowe lub łożyska tłokowe z PTFE powyżej 8 mi rozpiętości do 15 m.
(iii) Łożyska typu rocker i roller-cum-rocker z napędem MS i RC o długości powyżej 15 mi rozpiętości do 30 m.
(iv) Łożyska z wkładkami neoprenowymi o długości powyżej 8 mi do 30 m.
(v) Łożyska z neoprenu i stalowe łożyska wałeczkowe i rolkowo-rockowe powyżej 30 m.
ii. Uwzględnienie oporu tarcia:
Współczynnik tarcia dla łożyska tocznego wynosi 0, 03, a dla łożyska ślizgowego 0, 15 do 0, 25, czyli 5 do 8 razy więcej niż łożyska wałeczkowe. Siła podłużna docierająca do filarów lub przyczółków zależy od reakcji pionowej i oporów tarcia swobodnych łożysk.
Na konstrukcję fundamentów z długimi filarami sztywnymi i przyczółkami silnie wpływa ta siła, a zatem, jeżeli łożyska o wyższych wartościach oporów tarcia są stosowane na długich pomostach lub przyczółkach, koszt podbudowy i fundamentu wzrasta.
Dlatego w nadbudówce spoczywającej na długich filarach i przyczółkach o mniejszej rozpiętości, łożyska o mniejszym oporze tarcia, nawet przy pewnych dodatkowych kosztach, mogą znacznie obniżyć koszty podbudowy i fundamentu. Tabela 5.5 podaje współczynnik oporów tarcia różnych typów łożysk do zastosowania w projekcie.
Projektowanie łożysk:
ja. Górne i dolne płyty łożysk tocznych i wahliwych:
Powierzchnia górnych i dolnych płyt łożysk tocznych, wahaczy lub płyt może być określona na podstawie przenoszonego obciążenia i bezpiecznego dopuszczalnego nacisku między powierzchnią betonową a stalową. Dopuszczalne naprężenia bezpośrednie w betonie można zwiększyć, jak podano w równaniu 22.1, jeżeli zastosowano siatki dyspersyjne. Jeżeli jednak zastosowano kolumny spiralne, dopuszczalna jest większa wartość, jak podano w równaniu 22.12.
P = A c 6 co + A s 6 so + 2A sp 6 sp (22.12)
Grubość płytek można znaleźć na podstawie ścinania lub zginania.
Dopuszczalne ciśnienie łożyska, 6, pod łożyskiem, powinno być wyrażone przez:
ii. Projekt Roller lub Rocker:
Powierzchnia styku między walcem a dolną płytą jest powierzchnią wypukłą na płaskiej powierzchni (Rys. 22.10a), natomiast powierzchnia pomiędzy płytą górną a walcem jest płaska na powierzchni wypukłej (Rys. 22.10b).
Powierzchnia kontaktowa między górną lub dolną płytą a kołyszącą się powierzchnią może być jedną z następujących:
i) Wypukła powierzchnia na płaskiej powierzchni (Rys. 22.10a)
ii) Płaska powierzchnia nad wypukłą powierzchnią. (Rys. 22.10b)
iii) Powierzchnia wklęsła o większym promieniu nad powierzchnią wypukłą o mniejszym promieniu. (Rys. 22.10c).
iv) Wypukła powierzchnia nad wypukłą powierzchnią. (Ryc. 22.10d)
Określając promień krzywizny powierzchni styku łożysk tocznych lub wahliwych, ogólny wzór podany przez WL Scotta w jego książce "Zbrojone mosty betonowe" to
Jeśli p jest podane w Newtonach na mm. długość w miejscu funtów na cal długości i jeśli n i r 2 podano w mm. w miejsce cala otrzymuje się równanie 22, 3 dla łożysk ze staliwa o K = 2840,
"Łożyska metaliczne" dają dopuszczalne obciążenia cylindrycznych rolek oparte na wyżej wymienionych zasadach z pewnymi zmodyfikowanymi wartościami stałych dla stali miękkiej i stali o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Są one odtworzone poniżej (p jest podane w N na mm. I d w mm.).
(a) Walce walcowe na płaskich powierzchniach
P = Kd
(b) Walcowe wałki na zakrzywionych powierzchniach
Wartości K w równaniach 22.8 i 22.9 zarówno dla stali miękkiej i stali o wysokiej wytrzymałości, jak i dla pojedynczych lub podwójnych rolek i trzech lub więcej rolek podano w tabeli 22.1:
W przypadku walców z betonu zbrojonego na płaskiej powierzchni, wartość K, gdy p jest w Newtonach na mm długości, a d w mm, jest obliczana jak poprzednio.
iii. Konstrukcja łożysk elastomerowych:
Konstrukcja łożysk elastomerowych wymaga następujących wartości efektów lokalnych:
i) Normalne obciążenia, Nd
ii) Obciążenia poziome, Hd
iii) Imposed translation, Hd
iv) Obrót, αd.
Łożyska muszą spełniać graniczne dopuszczalne wartości w odniesieniu do:
i) Tłumaczenie
ii) Rotacja
iii) Całkowite naprężenie ścinające z powodu ściskania osiowego, deformacji poziomej i obrotu
iv) Tarcie.
iv. Projektowanie rozpraszających siatek i spiral:
Gdy intensywność nacisku na łożysko między płytkami łożyskowymi a powierzchnią betonu przekracza dopuszczalną wartość, zapewnione są siatki rozpraszające i spirale, które rozdzielają obciążenie na większy obszar w celu obniżenia ciśnienia do bezpiecznych granic. Jeżeli wzrost naprężenia betonu poza dopuszczalną wartością nie jest znaczący, jedynie siatki dyspersyjne mogą być stosowane w dwóch warstwach.
Siatki dyspersyjne są zbrojonymi zbrojami o średnicy od 6 mm do 10 mm z podziałką od 50 mm do 75 mm, jak pokazano na Rys. 22.14. Zwykle dwie warstwy siatek dyspersyjnych oddalonych od siebie o 75 mm do 100 mm umieszcza się powyżej górnej płyty lub poniżej dolnej płyty.
Spirale składają się z podłużnych prętów powiązanych ze ściśle rozmieszczonymi spoiwami w kształcie helisy. Spirale funkcjonują jako kolumny RC i przenoszą ładunek z łożyska na powierzchnię betonu po odpowiednim rozproszeniu, tak aby intensywność ciśnienia docierającego na powierzchnię betonu mieściła się w bezpiecznej wartości.
Kiedy obciążenie rozkłada się na beton przez siatkę dyspersyjną i kolumnę spiralną, dopuszczalne naprężenia betonu tuż za płytą nośną mogą zostać zwiększone poza wartość podaną wzorem w równaniu 22.1, która ma zastosowanie w przypadkach, w których dostarczane są tylko siatki dyspersyjne.
Obciążenie kolumny spiralnej nie powinno przekraczać wartości podanej przez:
P = A c 6 co + A s 6 so + 2A sp 6 sp (22.12)
Gdzie, P = Obciążenie na kolumnie spiralnej w Newton
6co = Dopuszczalne naprężenie bezpośrednie betonu, w MPa
6so = Dopuszczalne naprężenie stali wzdłużnej przy bezpośrednim ściskaniu w MPa
Ac = Pole przekroju betonu w rdzeniu kolumny (z wyłączeniem obszaru stali wzdłużnej) w mm 2
6sp = Naprężenie dopuszczalne w naprężeniu w zbrojeniu spiralnym = 95 MPa
Asp = Równoważna powierzchnia zbrojenia spiralnego (tj. Objętość zbrojenia spiralnego na jednostkę długości kolumny).
W żadnym przypadku suma terminów Ac 6co i 2 Asp. 6sp powinno przekraczać 0, 5 fck.
Materiały i specyfikacje łożysk:
W sprawie materiałów i specyfikacji łożysk metalicznych,
ja. "Łożyska metalowe" i łożyska elastomerowe,
ii. "Łożyska elastomerowe" należy odnieść.
Dopuszczalne naprężenia w stali stosowanej do łożysk metalowych podano w tabeli 22.2:
Przykład 1:
Zaprojektuj łożysko wałeczkowe ze stali miękkiej o obciążeniu 1000 KN, z uwzględnieniem wpływu uderzenia. Dany:
i) Współczynnik tarcia łożyska wałeczkowego = 0, 03 i
ii) Ruch rolki w dowolnym kierunku = 20 mm
Podstawowe dopuszczalne naprężenia betonu przy ściskaniu, 6co, z tabeli 5.9 dla betonu M20 = 5, 0 MPa Zwiększoną dopuszczalną wartość można uzyskać z równania 22.1, stosując siatki dyspersyjne. Zakładając rozmiar cokołu 750 x 450 x 150 mm, A 1 = 750 x 450 i A 2 = 650 x 350.
Również z Tabeli 22.1, K dla pojedynczej rolki ze stali miękkiej jest
p = 8d lub 1667 = 8d; lub d = 1667/8 = 208 mm. Powiedz 200 mm.
Przykład 2:
Zaprojektuj wzmocnienie spiralne dla słuchu o wielkości płyty 500 x 700 i nośności 3000 KN.
Rozwiązanie:
Naprężenie betonu u podstawy płytki = 3000 x 10 3/500 × 700 = 8, 57 MPa
Przekracza to podstawowe dopuszczalne naprężenie ściskające dla betonu M20, 6co = 5, 0 MPa lub 6, 28 MPa, nawet jeśli zastosowano cokół o wymiarach 650 x 850 mm z siatką dyspersyjną. Dlatego proponuje się dostarczenie siatki dyspersyjnej ze wzmocnieniem spiralnym.
Proponuje się użycie dwóch liczbowo sprzężonych spirali o średnicy 500, jak pokazano na rys. 22.13.
Jest to więcej niż (1603 + 931) x 10 3, tj. 2534 KN. W związku z tym kolumna spiralna jest wystarczająca do przeniesienia obciążenia projektowego o wartości 3000 KN z łożyska. Względne położenie siatki dyspersyjnej i spiralnej kolumny pod łożyskiem przedstawiono na ryc. 22.14.
Ochrona i konserwacja łożysk:
W konstrukcji mostu łożyska stanowią bardzo istotną część funkcjonalną, od której zależy cała nadbudowa, dlatego należy się nimi bardzo uważnie przyglądać i utrzymywać w dobrym stanie.
Należy przeprowadzać okresowe przeglądy łożysk i oczyścić je z pyłu, gruzu itp. Łożyska metalowe należy smarować w celu sprawnej i bezproblemowej obsługi. Rys. 22.15 przedstawia skrzynię smarową do ochrony metalowego łożyska wałeczkowego.
