Piers in Bridges: Typer og design overvejelser
Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Typer af broer til broer 2. Design overvejelser af broer til broer 3. Reinforcement.
Typer af broer til broer:
Materialerne til konstruktion af bropier er:
(i) mursten murværk
(ii) sten murværk
(iii) massebeton,
(iv) Forstærket beton og
(v) Forspændt beton.
Murværk eller massebetænder er generelt massive og giver derfor mere obstruktion til lineær vandveje og øger belastningerne på fundamenter. Forstærket beton eller forspændte betonpier har derimod meget reduceret tværsnitsareal og kræver derfor meget mindre grundareal ud over at tilbyde mindre hindring for vandvejen.
Hvor mursten og stenmaterialer er dyre, er det generelt økonomisk at bruge RC eller forspændte betonpier.
De generelle former for forskellige typer af pier, der almindeligvis anvendes, er illustreret i figur 19.1. Fra såvel strukturelle som arkitektoniske overvejelser er siderne normalt lavet med en baiter på 1 til 50 eller 1 på 60. For at sikre glat og strømlinjeformet Vandforsyning, er der skåret vand i pier.
Formen af disse skærevande kan være halvcirkelformet, cirkelbue, trekantede osv. Piersbuer er altid forsynet med pilehætter til overførsel af belastningerne til mølleakslerne.
Murværk, massebetænkning eller RCC massive akselpier (fig. 19.1a og 19.1b) er generelt baseret på åbent flådefundament, hvor muligheden for lugt er nul. Stabel fundamenter eller brøndfundamente er også mulige for sådanne typer af piers.
RCC eller forspændte betoncellulærer (figur 19. 1e) bue egnet til større broer, hvor både spændvidden og dybderne er betydelige, og selvvægten af bryggerne skal være mindst og sektionsmodulet maksimalt muligt. Mellemliggende membraner buet tilvejebringes vandret for at størkne de vertikale vægge.
Selvom bryggerne bue dækkes med tykt RC-hætte til jævn fordeling af belastninger på de vertikale vægge, er det bedst at placere bjælkene over de vertikale tværvægge, der forbinder ydervæggene. RCC-isolerede firkantede eller cirkulære søjler (figur 19.1d & 19.1e) bue foretrækkes til motorveje broer bygget på land.
Isolerede søjler udvidet fra RC-bunker eller fra brøndcirkelbue også brugt til broer bygget over floder. Båndene overfører direkte belastningen til kolonnerne. For at gøre kolonnerne stive og for at reducere den effektive højde, tilvejebringes mellemliggende bånd.
Den type mølle, der er vist i figur 19. Hvis det er bedst egnet til landbroer, hvor obstruktionen på grund af piers bør være så lav som muligt for at gøre plads til normale trafikbaner på begge sider af bryggerne ved at placere dem centralt.
Pierhætten kan være kantet ud for at understøtte overbygningen. I stedet for at lave en enkelt rektangulær mølle som vist i figur 19. Hvis enkeltrundede pier også kan bruges til landbroer. Enkle cirkulære bryggerbue.
Design overvejelser af brygger til broer:
Murværkene eller massebetænderne er konstrueret med vertikale belastninger og øjeblikke, der virker på bryggerne, således at den resulterende falder inden for eller meget tæt på den midterste tredje linje. Ved denne begrænsning vil det være muligt enten at nå frem til en ikke-spændingsbetingelse eller for at begrænse spændingen inden for salgsværdierne.
I armerede betonspærer bringes beton og stålspændinger på grund af vertikale belastninger og øjeblikke inden for de tilladte grænser. Afsnittet af bryggerne og størrelsen af forspændingskraften i forspændte betonpier skal bestemmes med henblik på at begrænse den maksimale betonspænding inden for den tilladte grænse.
Generelt er der ingen spænding tilladt i forspændte brygger, men lette spændinger, der ikke overskrider en tiendedel af tilladt trykspænding, tillades ofte, når sådanne trækbelastninger skyldes midlertidige belastningsforhold som f.eks. Lanceringsoperationer mv.
De belastninger og kræfter, som pierne skal udformes på, er:
i) Selvvægt af mølle.
ii) Døde belastninger fra tilstødende spændinger og levende belastningsreaktioner enten fra en eller fra begge spændinger, der producerer maksimal effekt.
iii) Opdriftseffekt på bryggerne på grund af poretryk (normalt taget som 15 procent)
iv) Vandret kraft på grund af temperatureffekt og trækkraft eller bremseffekt, der virker på toppen af mole.
v) Vandret kraft på grund af vandstrømmen, der virker på molen ved tyngdepunktet af vandtryksdiagrammet.
vi) Horisontal kraft på grund af vind, der virker på overbygningen og molen ved tyngdepunktet af det respektive vindtryksdiagram.
vii) Centrifugalkraft, der virker på molen, når broen er på en kurve.
viii) Horisontal kraft på grund af seismisk effekt på overbygningen såvel som på kajen, der virker ved det respektive tyngdepunkt.
Kombinationen af de ovennævnte belastninger og kræfter, som kan virke sammen, bør være sådan, at de giver maksimal effekt.
Forstærkning af betonpier til broer:
I massebetænkningspier kræves ingen forstærkning fra strukturelle overvejelser, men nominel forstærkning med en hastighed på 5 kg. for S240 grade stål og 3, 5 kg til S415 grade stål pr. kvadratmeter af den udsatte overflade er til rådighed for temperatur og krympeffekt.
For armerede betonpiller bør procentdelen af langsgående forstærkninger hverken være mindre end 0, 8 eller mere end 8 pct. Af det brede tværsnitsareal.
Hvor tværsnitsarealet overstiger det betonareal, der kræves til støtte for lodret belastning, beregnes procentdelen af forstærkningen ud fra det areal, der kræves for at modstå den direkte belastning og ikke på det faktiske område af bryggerne. Stålområdet skal under alle omstændigheder ikke være mindre end 0, 3 procent af bruttoarealet.
Den laterale forstærkning eller bindemidler er tilvejebragt i bryggerne med en afstand på ikke mindre end 300 mm. Diameteren af lateral forstærkning må ikke være mindre end en fjerdedel af sløret. af den største langsgående forstærkning eller mindre end 8 mm.
Afstandsstykket for den laterale forstærkning må ikke overstige den mindste laterale dimension af molen eller tolv gange dia. af den mindste længdebjælke, der er mindre. Egnede forbindelsesstænger, der er langsgående og laterale, skal tilvejebringes med passende intervaller.
