Struktur mühəndisliyi dünyamı hündür göydələnlər tikməkdən tutmuş bütün çayları keçən körpülər tikməyə qədər bir çox cəhətdən dəyişdi.
Sadə şüa sütunu bu binaların çoxunun ən vacib hissələrindən biridir.
Quruluşun bu hissəsi həm eksenel yükə, həm də eyni zamanda yan qüvvələrin və ya uzununa yükün ekssentrikliyinə səbəb olan əyilmə momentlərinə məruz qalır.
Günümüzün bir çox mühəndislik möcüzələri şüa sütunları olmadan mümkün olmazdı.
Bu yazıda mən şüa sütunlarına baxacağam və onların nə olduğu, necə işlədiyi və nə üçün vacib olduqları haqqında danışacağam.
Bu yazı hər kəs üçündür, istər yeni mühəndislik tələbəsi, istərsə də yeni bir şey öyrənmək istəyən təcrübəli mühəndis.
Beləliklə, başlayaq və şüa sütunlarının nə olduğunu və nə etdiyini öyrənək.
Giriş
Formal tərif:
Konstruksiya elementi eyni zamanda ox yükü və yanal qüvvələr və ya uzununa yükün ekssentrikliyi ilə yaranan əyilmə momentlərinə məruz qalır.
Şüa sütunu binaları, körpüləri və digər strukturları dəstəkləmək üçün istifadə olunan mühəndisliyin mühüm hissəsidir.
Bu yazıda, mühəndislik və tikinti layihələrində şüa sütunlarının istifadəsinin müxtəlif yollarına baxacağıq.
Sütun şüası nədir?
Şüa sütunu, uzun oxundakı yüklərə qarşı dayanmaq üçün hazırlanmış bir struktur elementdir.
Onu sıxılma üzvü adlandırmaq olar, yəni sıxılan zaman ağırlığın çox hissəsi onun üzərinə düşür.
Şüa sütunu şüaların, divarların, plitələrin və digər strukturların ağırlığını saxlaya bilər.
Şüa sütunlarının növləri
Mühəndislikdə istifadə olunan bir çox müxtəlif növ şüa sütunları var.
Haddelenmiş polad şüa sütunları polad konstruksiyada istifadə olunan ümumi sütun növüdür.
Polad plitələrin bir-birinə sıxıldığı zaman yükləri saxlaya biləcək formada yuvarlanması ilə hazırlanır.
- Dəmir-beton tir sütunu: Bu tip tir sütunu betondan hazırlanır və polad çubuqlarla möhkəmləndirilir.
Dəmir-betonla tikinti üçün istifadə olunur və ağır əşyaları daşımaq üçün əla bir yoldur.
- Taxta dirək sütunu: Bu tip şüa sütunu ağacdan hazırlanır və çox vaxt yaşayış binalarında istifadə olunur.
- Kompozit şüa sütunu: Bu tip şüa sütunu daha güclü və daha davamlı bir quruluş yaratmaq üçün polad və beton kimi iki və ya daha çox materialı birləşdirərək hazırlanır.
Şüa sütunu sizə hər şeyi verdiyi halda niyə daha az şeylə kifayətlənirsiniz?
Hələ başa düşmək çətindir? İcazə verin, baxış bucağını bir az dəyişim:
Bir anda yalnız bir şeyi edə bilən darıxdırıcı, düz şüalardan bezmisiniz? Şüa sütunundan başqa heç yerə baxmayın! Hər şeyi edən bir üzvdən istifadə edə bildiyiniz halda niyə sadə, bir ölçülü şüadan istifadə edin?
Bəli, şüa sütunu konstruktiv mühəndisliyin ən üstün uğurudur, çünki o, həm eksenel yükləri, həm də əyilmə anlarını asanlıqla idarə edə bilir.
Bütün bunlara sahib ola bildiyiniz halda niyə yalnız bir növ yük seçməlisiniz? Çox yönlü şüa sütunu ilə siz uzununa yükün qəribəliyini qəbul edə və həyatınıza bir qədər yan qüvvə əlavə edə bilərsiniz.
Tamam, bu, sadəcə televiziya reklamı kimi görünmək üçün edilən zarafat idi.
İndi isə izahata qayıdaq.
Şüa-Sütunlarda İstifadə olunan Materiallar
Şüa sütunları başqa şeylər arasında daş, ağac, beton və ya poladdan hazırlana bilər.
Müasir tikintidə isə H formalı polad sütunlar tez-tez istifadə olunur, çünki onlar güclü və sərtdirlər.
H formalı sütunun uzun flanş tərəfləri orta tor parçasından daha qalındır, bu da onu sıxılma qüvvələrinə daha yaxşı müqavimət göstərməyə imkan verir.
Müasir binalar da tez-tez dəmir-betondan hazırlanmış dirək və sütun sistemləri ilə saxlanılır.
Tərif və fərqlər
Şüa və Sütun tərifi
Şüa, əyilməklə yüklərə müqavimət göstərmək üçün hazırlanmış bir bina parçasıdır.
Adətən, düzdür və uclarından və ya uzunluğu boyunca yuxarı tutulur.
Döşəmələrin, damların və körpülərin çoxu şüalarla qaldırılır.
Digər tərəfdən, bir sütun, əsasən sıxıcı yüklərə müqavimət göstərmək üçün hazırlanmış bir binanın şaquli hissəsidir.
O, adətən binanı və ya digər strukturu saxlamaq və ağırlığını təmələ daşımaq üçün istifadə olunur.
Şüa və Sütun arasındakı fərqlər
Şüalar və sütunlar arasında bir neçə əsas fərq var.
- Yük daşıma qabiliyyəti: tirlər əsasən əyilmiş yükləri daşımaq üçün, sütunlar isə əsasən sıxılmış yükləri daşımaq üçün hazırlanır.
Buna görə, şüalar əyildikdə daha güclü və sıxıldıqda daha zəif olur, sütunlar isə sıxıldıqda daha güclü və əyildikdə daha zəif olur.
- Orientasiya: şüalar adətən yan tərəfdə, sütunlar isə adətən yuxarıda olur.
- Dəstək şərtləri: Şüalar ümumiyyətlə uclarında və ya uzunluğu boyunca dəstəklənir, sütunlar isə ümumiyyətlə bazasında və yuxarı hissəsində dəstəklənir.
- Kəsik forması: Şüalar adətən kvadrat, dairəvi və ya I formalı olur, sütunlar isə adətən kvadrat, dairəvi və ya düzbucaqlıdır.
Əsas anlayışlar və fərqlər
Şüa sütunu həm eksenel, həm də əyilmə yüklərini idarə etmək üçün hazırlanmış bir bina parçasıdır.
Ağır yüklərin strukturdan təmələ köçürülməsi lazım olduqda istifadə olunur.
Şüa sütunu alt quruluşdan üst quruluşa keçir.
Ağırlığın binanın yuxarı hissəsindən təmələ daşınmasının əsas hissəsidir.
Şüa Sütunları, Şüaları və Sütunlar arasındakı fərqlər
Şüa sütunları, şüaları və sütunları arasındakı ən mühüm fərqlər bunlardır:
- Yükdaşıma qabiliyyəti: Bir şüa sütunu həm eksenel, həm də əyilmə yüklərini daşımaq üçün hazırlanır, bir şüa əsasən əyilmə yüklərini daşımaq üçün hazırlanır və sütun əsasən eksenel yükləri daşımaq üçün hazırlanır.
Sütun şaquli sıxılma elementidir, şüa isə üfüqi sıxılma elementidir.
Bir şüa sütunu təməli üfüqi və ya şaquli ola bilən üst təbəqəyə bağlayır.
Kəsik forması baxımından şüa adətən kvadrat, dairəvi və ya I formalı olur, sütun isə adətən kvadrat, dairəvi və ya düzbucaqlıdır.
Şüa sütununun en kəsiyi istənilən forma ola bilər, lakin adətən kvadrat və dəyirmi formaların qarışığıdır.
- İstifadəsi: Şüalar əsasən döşəmələri, damları və körpüləri dəstəkləmək üçün istifadə olunur, sütunlar isə əsasən binanın və ya digər strukturun ağırlığını dəstəkləmək üçün istifadə olunur.
Şüa sütunları həm eksenel, həm də əyilmə yüklərini təmələ köçürməli olan binalarda istifadə olunur.
Şüa-sütun bağlantısı
Şüa-sütun birləşmələri bir strukturda şüaları və sütunları bir yerdə saxlayır.
Bu yazıda biz şüa-sütun birləşmələrinin müxtəlif növlərini və onların binanı təhlükəsiz və dayanıqlı saxlamağa necə kömək etdiyini nəzərdən keçirəcəyik.
Şüa-sütun birləşmələrinin növləri
Bağlantının nə qədər sərt olduğuna əsasən, şüa-sütun birləşmələrinin iki əsas növü var: çevik birləşmələr və sərt birləşmələr.
- Çevik Bağlantı: Sadə əlaqə və ya bərkidilmiş əlaqə də adlandırılan çevik bir əlaqədə, birləşdirilən hissələr arasında anın ötürülməsi yoxdur.
O, eksenel və ya kəsmə qüvvələrini hərəkət etdirir, lakin anları deyil.
Çevik birləşmələr tez-tez şüalar və sütunlar arasındakı birləşmələrin kiçik bükülmə və ya döngələrlə mübarizə aparmalı olduğu strukturlarda istifadə olunur.
- Sərt Bağlantı: Bir an müqavimət göstərən və ya sabit əlaqə adlanan sərt bir əlaqə, birləşdirilən hissələr arasında həm kəsici, həm də anı ötürür.
Sərt birləşmələr şüa və sütun arasındakı əlaqə böyük qıvrımlara və ya burulma qüvvələrinə məruz qaldıqda istifadə olunur.
Xüsusi Əlaqələr
Əyri birləşmələr, sütunlara eksantrik şüalar və sütun şəbəkələrinə birləşmələr üçün sadə birləşmələrdən istifadə edilə bilər.
Bu əlaqələr xüsusi hesab olunur.
Şüa hissələrini daha kiçik etməklə, sadə birləşmələr bir-birinə bağlanmağa daha çox müqavimət göstərə bilər.
Bu, tirin torunda deşiklər açmaqla və ya tirin flanşlarının bir hissəsini (kiçildilmiş tor bölməsi) kəsməklə edilə bilər.
Şüa-Sütun Bağlantısının Dizaynına Təsir Edən Faktorlar
İstifadə olunan şüa-sütun birləşməsinin növü strukturun daşıya biləcəyi çəki miqdarı, struktur dizayn tələbləri və materialların xüsusiyyətləri kimi bir sıra amillərdən asılıdır.
Şüa-sütun birləşmələrinin necə qurulduğuna təsir edən bəzi şeylər bunlardır:
- Yük tutumu: Şüa-sütun bağlantısı, ona təsir edə biləcək qüvvələrə və momentlərə qarşı dayanmaq üçün kifayət qədər yükləmə qabiliyyətinə malik olmalıdır.
- Struktur dizayn üçün tələblər: tir-sütun birləşməsinin dizaynı konstruktiv dizayn üçün tikinti koduna və layihə spesifikasiyasına cavab verməlidir.
- Materialın xüsusiyyətləri: Dizaynda şüa-sütun birləşməsində istifadə olunan materialların möhkəmliyi və sərtliyi nəzərə alınmalıdır.
Maksimum an və dizayn
Struktur dizaynda strukturun əyilmə anlarına qarşı durma qabiliyyəti onun sabit qalmasına əmin olmağın əsas hissəsidir.
Maksimum Moment
Bir şüanın nə qədər əyilə biləcəyini anlamaq üçün əyilmə momenti tənlikləri və düsturları istifadə olunur.
Maksimum an, müəyyən bir yük vəziyyətində bir quruluşun sahib ola biləcəyi ən yüksək momentdir.
Dizayn üçün ən vacib halın həmişə maksimum an olmaya biləcəyini xatırlamaq vacibdir.
Bükülmə və eksenel və ya burulma qüvvələrinin qarşılıqlı təsirinə görə, daha az anı olan fərqli bir yük vəziyyəti dizayn üçün ən vacib hal kimi bildirilə bilər.
Dizayn Anları
Dizayn anları və maksimum anlar eyni şey deyil.
Dizayn anları kod tələblərinə və təhlükəsizlik amillərinə baxılmaqla, maksimum anlar isə təhlilin nəticələrinə baxılmaqla müəyyən edilir.
Dizayn anları kodun dediklərinə əsaslanaraq materialın xüsusiyyətləri, təhlükəsizlik amilləri və yüklərin birləşmələri kimi şeyləri nəzərə alır.
Dizayn anları strukturun üzərinə qoyulan yükləri idarə edə biləcəyini və hələ də təhlükəsizlik üçün kifayət qədər yerin olmasını təmin etmək üçün çox vacibdir.
Dizayn anını anlamaq üçün aşağıdakıları nəzərdən keçirin:
- Materialın xüsusiyyətləri: Dizayn anını təyin edərkən, şüanın axma gücü və elastiklik modulu nəzərə alınır.
- Yük birləşmələri: Dizayn anı tikinti kodunun müxtəlif yük birləşmələrinin siyahısından istifadə etməklə müəyyən edilir.
- Təhlükəsizlik Faktorları: Dizayn anına strukturun maksimum gözlənilən yüklərdən yuxarıda və ondan kənarda yükləri idarə edə biləcəyinə əmin olmaq üçün təhlükəsizlik amilləri daxildir.
Şüa sütunlarının dizaynı
Şüa-sütunlar həm uzunluğu boyunca sıxılmış, həm də eni boyunca əyilmiş struktur elementlərdir.
Binalarda, onlar çəkisi yuxarıdakı şüadan təmələ daşımaq üçün istifadə olunur.
Bir tir-sütun dizayn etmək üçün onun üzərində nə qədər ağırlıq olduğunu və nə qədər böyük olduğunu başa düşməlisiniz.
Siz bunu Autodesk Inventor's Beam/Column Calculator kimi proqram təminatı ilə və ya CivilJungle.com və ya Civiconcepts.com kimi mülki mühəndislik dərsliklərindəki düsturlardan istifadə edərək əl ilə edə bilərsiniz.
Şüa-sütun üzərində yüklərin hesablanması
Şüa-sütun konstruksiyasının hazırlanmasında ilk addım şüa və sütuna nə qədər ağırlıq verildiyini anlamaqdır.
Çox vaxt yüklər uclarında sütunlara qoyulur, bu da eksenel sıxılma gərginliyinə səbəb olur.
Bəzən eksenel qüvvələr, eninə qüvvələr və əyilmə momentləri bir sütun üzərində hərəkət edə bilər (məsələn, tir-sütunlar).
Faktiki yük paylanmasını şüanın uzunluğuna bölməklə, hər metrə kilonewtonla bərabər paylanmış yükü tapa bilərsiniz.
Şüa və sütunun ölçüsünün hesablanması
Şüa-sütun üzərində nə qədər çəki olduğunu anladıqdan sonra, hər birində nə qədər çəki olduğuna əsaslanaraq, şüa və sütunun nə qədər böyük olması lazım olduğunu başa düşməlisiniz.
Məsələn, 230 mm x 450 mm ölçülü bir şüa üçün betonun həcmi, plitənin qalınlığı istisna olmaqla, 0,23 x 0,60 x 1 = 0,138 m3, çəkisi isə 0,138 x 2400 = 333 kq olacaqdır.
Eyni şəkildə, uzunluğu adətən ən kiçik en kəsiyinin enindən üç dəfə çox olan sütunun ümumi çəkisi onun bütün hissələrinin çəkilərini toplamaqla tapıla bilər.
Şüa-Sütun Əlaqəsi
Şüa-sütun bağlantısı, bir tir və sütunun bir binada birləşdiyi yerdir.
O, birləşmədən və birləşmənin yanında olan şüaların, sütunların və plitələrin hissələrindən ibarətdir.
Bağlantının nə qədər sərtliyindən asılı olaraq, şüa-sütun birləşmələrinin müxtəlif növləri var.
Sadə və ya bərkidilmiş əlaqə adlanan çevik bir əlaqə kəsici və ya eksenel qüvvəni ötürür, lakin momentləri deyil.
Moment müqavimətli əlaqə və ya sabit əlaqə də adlandırılan sərt bir əlaqə, birləşdirilən hissələr arasında həm kəsici, həm də anı hərəkət etdirir.
Əyri birləşmələr, sütunlara eksantrik şüalar və sütun şəbəkələrinə birləşmələr üçün sadə birləşmələrdən istifadə edilə bilər.
Maksimum əyilmə momenti
Şüa sütununa kənar qüvvə tətbiq edildikdə, onun əyilməsinə və nəticədə qırılmasına səbəb olur, yəni əyilmə anı ən yüksək həddə çatır.
Davamlı tiri saxlamaq üçün bərkidilmiş dayaqlardan istifadə edildikdə, ara dayaqlarda əyilmə anları, aralıqlarda isə sallanma anları baş verir.
Aralıq dayaqlara çox yaxın olan kontrafleks nöqtələridir.
Maksimum an nöqtəsinin daha böyük ilkin momentin tətbiq olunduğu yerdə olması mümkündür.
Dizayn Anları və Maksimum Momentlər
Dizayn anları kod tələblərinə və təhlükəsizlik amillərinə baxılmaqla, maksimum anlar isə təhlilin nəticələrinə baxılmaqla müəyyən edilir.
Anları tərtib edərkən, materialın xüsusiyyətləri, təhlükəsizlik amilləri və yük birləşmələri kimi bir çox şey nəzərə alınır.
Maksimum anlar təhlükəsizlik və ya kod tələblərini deyil, yalnız strukturun üzərinə qoyulan yükləri nəzərə alır.
Zəriflik nisbəti
İnşaat mühəndisliyində incəlik nisbəti sütunun uzunluğu ilə onun ən kiçik yan ölçüsü arasındakı nisbətdir.
Bunu anlamaq üçün sütunun təsirli uzunluğunu onun dönmə radiusuna bölün.
İncəlik nisbəti sütunun əyilməzdən əvvəl nə qədər çəki saxlaya biləcəyini anlamaq üçün istifadə olunur.
Əgər incəlik nisbəti 12-dən az və ya bərabərdirsə, sütunlar qısa hesab olunur.
12-dən çox olarsa, sütunlar uzun və ya cılız sayılır.
Qısa sütunlar uzunluğu və eni ilə idarə olunur, uzun, nazik sütunlar isə uzunluğun eninə nisbəti ilə idarə olunur.
Şüa/Sütun Birləşdirir
İpucu: Əgər ehtiyacınız varsa, başlıq düyməsini yandırın. Danışıq dili ilə tanış deyilsinizsə, parametrlər düyməsində “avtomatik tərcümə” seçin. Sevimli diliniz tərcümə üçün əlçatan olmadan əvvəl videonun dilini klikləməlisiniz.
Şüa sütunu istifadə edir
Körpülər:
Şüa sütunları tez-tez körpülərin qurulması üçün istifadə olunur, çünki onlar nəqliyyat vasitələrinin çəkisi, eləcə də külək və zəlzələ nəticəsində yaranan yan qüvvələrin yaratdığı əyilmə anlarını idarə edə bilirlər.
Onlar həmçinin müxtəlif aralıqlara və yüklərə uyğun hazırlana bilər ki, bu da onları həm qısa, həm də uzun məsafəli körpülər üçün yaxşı seçim edir.
Böyük, hündür binalar:
Şüa sütunları tez-tez hündür binalarda istifadə olunur, çünki onlar ağır çəkiləri saxlaya bilir və külək və zəlzələ qüvvələrinə tab gətirirlər.
Onlar hündür binalar üçün də əladır, çünki onlar müxtəlif uzunluq və diametrlərlə hazırlana bilər.
Bu, ağırlığın daha bərabər yayılmasına kömək edir və bütövlükdə binanı daha sabit edir.
Sənaye strukturları:
Ağır avadanlıq və mexanizmləri saxlaya bildikləri üçün şüa sütunları tez-tez fabriklər və anbarlar kimi sənaye binalarında istifadə olunur.
Bu cür binalarda, şüa sütunları tez-tez dam trusslarını dəstəkləmək və ağırlığı damdan təmələ köçürmək üçün istifadə olunur.
Yaşayış strukturları:
Şüa sütunları yaşayış binalarında, xüsusilə də zirzəmilərin divarları və təməlləri üçün də istifadə olunur.
Üst mərtəbələri sabit saxlamağa kömək etmək üçün açıq mərtəbə planlarında dəstək sütunları kimi də istifadə edilə bilər.
İnfrastruktur layihələri:
Şüa sütunları tunellər, bəndlər və istinad divarları kimi infrastruktur layihələrində tez-tez istifadə olunur.
Tunellərdə şüa sütunları dam və divarları saxlayır.
Barajlarda suyun ağırlığını struktur boyunca bərabər şəkildə yaymağa kömək edirlər.
Şüa sütunları qrunt təzyiqi və suyun səbəb olduğu yan qüvvələri dayandırmaq üçün istinad divarlarında istifadə edilə bilər.
Nəticə
Şüa sütunlarına baxışımızı yekunlaşdırarkən aydın olur ki, bu tikinti hissələri mühəndislik dünyasında çox vacibdir.
Binalarımızın təməlindən tutmuş şəhərlərimizi birləşdirən yollara qədər tir sütunları hər gün istifadə etdiyimiz strukturların bir çoxuna lazım olan dəstəyi və dayanıqlığı verir.
Lakin şüa sütunları da maraqlıdır, çünki onlar bizə forma və funksiyanın birlikdə necə işləməsinə bənzərsiz bir görünüş verir.
Şüa sütununun necə hazırlanması və yerinə qoyulması binanın bütövlükdə necə göründüyünə və hiss olunmasına böyük təsir göstərə bilər.
Bu səbəbdən, şüa sütunlarını yalnız faydalı alətlər kimi deyil, həm də bir sənət və elm olaraq mühəndisliyin vacib bir hissəsi kimi düşünə bilərik.
Beləliklə, növbəti dəfə bir göydələnin yanından keçəndə və ya körpünü keçəndə hər şeyi mümkün etməyə kömək edən sadə şüa sütununu qiymətləndirmək üçün bir az vaxt ayırın.
Bağlantılar və istinadlar
Polad sütunların və ya sıxılma elementlərinin dizaynına giriş
Polad ilə detallı tikinti
Betonun struktur istifadəsi
Paylaşın...
