Građevinski inženjering je promijenio moj svijet na mnogo načina, od izgradnje visokih nebodera do izgradnje mostova koji prelaze cijele rijeke.
Stub od jednostavne grede jedan je od najvažnijih dijelova mnogih od ovih zgrada.
Ovaj dio konstrukcije je istovremeno podložan i aksijalnom opterećenju i momentima savijanja uzrokovanim bočnim silama ili ekscentricitetom uzdužnog opterećenja.
Mnoga od inženjerskih čuda današnjice ne bi bila moguća bez grednih stubova.
U ovom članku ću se osvrnuti na stupce sa gredama i govoriti o tome šta su, kako rade i zašto su važni.
Ovaj post je za svakoga, bilo da ste novi student inženjerstva ili iskusni inženjer koji želi naučiti nešto novo.
Dakle, hajde da počnemo i saznamo šta su stubovi sa gredama i šta rade.
Uvod
Formalna definicija:
Konstruktivni element je istovremeno izložen aksijalnom opterećenju i momentima savijanja uzrokovanim bočnim silama ili ekscentricitetom uzdužnog opterećenja.
Stub grede je važan dio inženjeringa koji se koristi za podupiranje zgrada, mostova i drugih konstrukcija.
U ovom članku ćemo pogledati različite načine na koje se stupovi greda koriste u inženjeringu i građevinskim projektima.
Šta je stubna greda?
Stub grede je strukturni element koji je napravljen da izdrži opterećenja na svojoj dugoj osi.
Može se nazvati kompresijskim elementom, što znači da se većina težine stavlja na njega kada je komprimiran.
Stub od grede može izdržati težinu greda, zidova, ploča i drugih konstrukcija.
Vrste grednih stubova
Postoji mnogo različitih vrsta grednih stubova koji se koriste u inženjerstvu.
Stubovi od valjanih čeličnih greda uobičajeni su tip stupa koji se koristi u čeličnoj konstrukciji.
Izrađuje se valjanjem čeličnih ploča u oblik koji može držati opterećenja kada su pritisnuti zajedno.
- Armiranobetonski gredni stub: Ovaj tip grednog stuba je napravljen od betona i ojačan je čeličnim šipkama.
Koristi se za gradnju od armiranog betona i odličan je način za premještanje teških stvari.
- Stub od drvene grede: Ovaj tip grednog stuba je napravljen od drveta i često se koristi u stambenoj izgradnji.
- Kompozitni gredni stub: Ova vrsta grednog stuba je napravljena kombinovanjem dva ili više materijala, poput čelika i betona, kako bi se napravila jača i izdržljivija struktura.
Zašto se pristajati na manje kada vam stub od grede daje sve?
Još uvijek je teško razumjeti? Dozvolite mi da malo promijenim tačku gledišta:
Da li vam je muka od dosadnih, ravnih greda koje mogu samo jednu po jednu stvar? Ne gledajte nigdje drugdje osim stuba grede! Zašto koristiti jednostavnu, jednodimenzionalnu gredu kada možete koristiti član koji radi sve?
Da, stub od grede je najbolji u građevinarstvu jer može lako podnijeti i aksijalna opterećenja i momente savijanja.
Pa zašto odabrati samo jednu vrstu tereta kada ih možete imati sve? Sa višenamjenskim stupom od grede, možete prihvatiti neobičnost uzdužnog opterećenja i dodati malo bočne sile svom životu.
U redu, to je bila samo šala napravljena da izgleda kao TV reklama.
Vratimo se sada na objašnjenje.
Materijali koji se koriste u gredama-stupovima
Stubovi za grede mogu se između ostalog napraviti od kamena, drveta, betona ili čelika.
U modernoj gradnji, međutim, često se koriste čelični stupovi u obliku slova H jer su čvrsti i čvrsti.
Duže strane prirubnice stuba u obliku slova H su deblje od srednjeg dijela mreže, što ga čini sposobnijim da se odupre silama kompresije.
Moderne zgrade se takođe često drže sistemima greda i stubova od armiranog betona.
Definicija i razlike
Definicija grede i stuba
Greda je dio zgrade koji je napravljen da odoli opterećenjima savijanjem.
Obično je ravna i drži se na krajevima ili duž svoje dužine.
Većina podova, krovova i mostova drže se gredama.
S druge strane, stup je okomiti dio zgrade koji je napravljen da izdrži uglavnom tlačna opterećenja.
Obično se koristi za držanje zgrade ili druge strukture i premještanje težine na temelj.
Razlike između grede i stupa
Postoji nekoliko glavnih razlika između greda i stupova.
- Nosivost: Grede su uglavnom napravljene da nose opterećenja koja su savijena, dok su stubovi uglavnom napravljeni da nose opterećenja koja su komprimirana.
Zbog toga, grede imaju tendenciju da budu jače kada se savijaju i slabije kada se stisnu, dok stubovi imaju tendenciju da budu jači kada su sabijeni i slabiji kada se savijaju.
- Orijentacija: Grede su obično sa strane, a stubovi su obično na vrhu.
- Uvjeti oslonca: Grede se obično podupiru na svojim krajevima ili po dužini, dok se stupovi obično oslanjaju na osnovu i vrh.
- Oblik poprečnog presjeka: Grede su obično kvadratne, kružne ili u obliku slova I, dok su stupovi obično kvadratni, kružni ili pravokutni.
Ključni koncepti i razlike
Stub od grede je dio zgrade koji je napravljen da izdrži i aksijalna opterećenja i opterećenja na savijanje.
Koristi se kada je potrebno premjestiti teška opterećenja sa konstrukcije na temelj.
Stub grede ide od donje konstrukcije do gornjeg ustroja.
To je ključni dio kretanja težine od vrha zgrade do temelja.
Razlike između stupova greda, greda i stupova
Evo najvažnijih razlika između grednih stubova, greda i stubova:
- Nosivost: Stub grede je napravljen da nosi i aksijalna opterećenja i opterećenja na savijanje, dok je greda uglavnom napravljena da nosi opterećenje savijanja, a stub je uglavnom napravljen da nosi aksijalna opterećenja.
Stub je vertikalni kompresijski element, dok je greda horizontalni kompresijski element.
Stub od grede povezuje temelj sa gornjim slojem, koji može biti horizontalan ili okomit.
Što se tiče oblika poprečnog presjeka, greda je obično kvadratna, kružna ili u obliku slova I, dok je stup obično kvadratna, kružna ili pravokutna.
Poprečni presjek stupa grede može biti bilo kojeg oblika, ali obično je mješavina kvadratnih i okruglih oblika.
- Upotreba: Grede se uglavnom koriste za podupiranje podova, krovova i mostova, dok se stupovi uglavnom koriste za podupiranje težine zgrade ili druge konstrukcije.
Stubovi greda se koriste u zgradama koje trebaju prenijeti i aksijalno i savijanje na temelj.
Veza greda-stub
Veze greda-stup drže grede i stupove zajedno u strukturi.
U ovom članku ćemo pogledati različite vrste veza između greda i stupova i kako one pomažu da zgrada bude sigurna i stabilna.
Vrste veza greda-stup
Na osnovu toga koliko je veza kruta, postoje dvije glavne vrste veza između greda i stupova: fleksibilne veze i krute veze.
- Fleksibilna veza: U fleksibilnoj vezi, koja se naziva i jednostavna veza ili pinna veza, nema prijenosa momenta između dijelova koji su spojeni.
Pomiče aksijalne ili posmične sile, ali ne momente.
Fleksibilne veze se često koriste u konstrukcijama gdje se veze između greda i stupova moraju nositi s malim zavojima.
- Kruta veza: Kruta veza, koja se naziva i veza otporna na momente ili fiksna, prenosi i smicanje i moment između dijelova koji su povezani.
Krute veze se koriste kada veza između grede i stupa mora podnijeti velike zavoje ili sile uvijanja.
Posebne veze
Za krive spojeve, ekscentrične grede na stupove i veze na rešetke stupova mogu se koristiti jednostavne veze.
Ove veze se smatraju posebnim.
Smanjivanjem presjeka greda, jednostavni spojevi mogu imati veći otpor pri povezivanju.
To se može učiniti izrezivanjem rupa u mrežici grede ili odsijecanjem dijela prirubnica grede (smanjeni dio mreže).
Faktori koji utječu na dizajn spoja greda-stup
Vrsta spoja greda-stup koji se koristi ovisi o brojnim stvarima, kao što su količina težine koju konstrukcija može podnijeti, zahtjevi konstrukcijskog dizajna i svojstva materijala.
Neke od stvari koje utiču na način na koji se prave veze između greda i stuba su:
- Nosivost: Spoj greda-stup mora imati dovoljno nosivosti da izdrži sile i momente koji će na njega djelovati.
- Zahtjevi za projektiranje konstrukcije: Projekt veze greda-stub mora zadovoljiti građevinske propise i projektne specifikacije za konstrukcijski dizajn.
- Svojstva materijala: Dizajn mora uzeti u obzir snagu i krutost materijala koji se koriste u spoju greda-stup.
Maksimalni moment i dizajn
U konstrukcijskom dizajnu, sposobnost konstrukcije da se odupre momentima savijanja je ključni dio osiguravanja da ostane stabilna.
Maximum Moment
Jednadžbe i formule momenta savijanja se koriste da bi se utvrdilo koliko se greda može saviti.
Maksimalni moment je najveći moment koji konstrukcija može imati pod određenim opterećenjem.
Važno je zapamtiti da najvažniji slučaj za dizajn možda nije uvijek maksimalni trenutak.
Zbog interakcije sila savijanja i aksijalnih ili torzijskih sila, različit slučaj opterećenja s nižom vrijednošću momenta može se na kraju prijaviti kao najvažniji slučaj za dizajn.
Design Moments
Dizajnerski momenti i maksimalni momenti nisu ista stvar.
Projektni momenti se određuju gledanjem zahtjeva koda i sigurnosnih faktora, dok se maksimalni momenti određuju gledanjem rezultata analize.
Trenuci dizajna uzimaju u obzir stvari kao što su svojstva materijala, faktori sigurnosti i kombinacije opterećenja na osnovu onoga što kaže kod.
Dizajnerski momenti su vrlo važni kako bi se osiguralo da konstrukcija može podnijeti opterećenja koja se na nju stavljaju i da ima dovoljno prostora za sigurnost.
Uzmite u obzir sljedeće stvari kako biste shvatili trenutak dizajna:
- Svojstva materijala: Prilikom određivanja projektnog momenta uzimaju se u obzir granica popuštanja i modul elastičnosti grede.
- Kombinacije opterećenja: Projektni momenat se utvrđuje korištenjem popisa različitih kombinacija opterećenja u građevinskom kodu.
- Sigurnosni faktori: Projektni trenutak uključuje sigurnosne faktore kako bi se osiguralo da konstrukcija može podnijeti opterećenja iznad i iznad maksimalnih očekivanih opterećenja.
Projektovanje grednih stubova
Stubovi-grede su konstrukcijski elementi koji su sabijeni duž svoje dužine i savijeni po širini.
U zgradama se koriste za premještanje težine od gornje grede do temelja.
Da biste dizajnirali gredu-stup, morate shvatiti kolika je težina na njoj i kolika je.
To možete učiniti pomoću softvera kao što je Autodesk Inventor's Beam/Column Calculator ili ručno koristeći formule iz udžbenika građevinarstva ili web stranica poput CivilJungle.com ili Civiconcepts.com.
Proračun opterećenja na gredi-stupu
Prvi korak u izradi strukture greda-stub je da shvatite kolika je težina na gredu i stub.
Većinu vremena, opterećenja se vrše na stupove na njihovim krajevima, što uzrokuje aksijalna tlačna naprezanja.
Ponekad, aksijalne sile, poprečne sile i momenti savijanja mogu djelovati na stup (npr. Stupovi greda).
Podjelom stvarne raspodjele opterećenja dužinom grede, možete pronaći ravnomjerno raspoređeno opterećenje u kilonnjutonima po metru.
Izračunavanje veličine grede i stuba
Nakon što shvatite kolika je težina na stubu-gredi, morate shvatiti kolika je veličina grede i stuba na osnovu toga kolika je težina na svakoj.
Na primjer, zapremina betona za gredu 230 mm x 450 mm, ne računajući debljinu ploče, bila bi 0,23 x 0,60 x 1 = 0,138 m3, a težina bi bila 0,138 x 2400 = 333 kg.
Na isti način, ukupna težina stupa čija je dužina obično tri puta veća od najmanje širine poprečnog presjeka može se naći zbrajanjem težina svih njegovih dijelova.
Veza greda-stup
Veza greda-stup je mjesto gdje se greda i stup spajaju u zgradi.
Sastoji se od spoja i dijelova greda, stupova i ploče koji se nalaze uz spoj.
U zavisnosti od toga koliko je veza čvrsta, postoje različite vrste veza greda-stup.
Fleksibilna veza, koja se još naziva i jednostavna ili prikovana veza, prenosi posmičnu ili aksijalnu silu, ali ne i momente.
Kruta veza, koja se naziva i veza otporna na momente ili fiksna veza, pomiče i smicanje i moment između dijelova koji su spojeni.
Za krive spojeve, ekscentrične grede na stupove i veze na rešetke stupova mogu se koristiti jednostavne veze.
Maksimalni moment savijanja
Kada se vanjska sila primjenjuje na stub-greda, uzrokujući njegovo savijanje i eventualno lomljenje, tada je moment savijanja najveći.
Kada se zakačeni nosači koriste za držanje kontinuirane grede, momenti zatezanja se događaju na srednjim osloncima, a momenti progiba se dešavaju na rasponima.
Vrlo blizu srednjih oslonaca nalaze se tačke kontrafleksije.
Moguće je da tačka maksimalnog momenta bude tamo gde se primenjuje veći primarni moment.
Dizajnerski momenti i maksimalni momenti
Projektni momenti se određuju gledanjem zahtjeva koda i sigurnosnih faktora, dok se maksimalni momenti određuju gledanjem rezultata analize.
Prilikom projektovanja momenata uzimaju se u obzir mnoge stvari, kao što su svojstva materijala, faktori sigurnosti i kombinacije opterećenja.
Maksimalni momenti uzimaju u obzir samo opterećenja koja se stavljaju na konstrukciju, a ne zahtjeve sigurnosti ili kodeksa.
Odnos vitkosti
U građevinarstvu, omjer vitkosti je omjer između dužine stupa i njegove najmanje bočne dimenzije.
Da biste to shvatili, podijelite efektivnu dužinu stupca sa radijusom rotacije.
Omjer vitkosti se koristi da bi se utvrdilo koliko težine stub može izdržati prije nego što se savije.
Ako je omjer vitkosti manji ili jednak 12, stupci se smatraju kratkim.
Ako je više od 12, stupovi se smatraju dugim ili mršavim.
Kratke kolone kontroliše njihova dužina i širina, dok se duge, tanke kolone kontrolišu njihovim omjerom dužine i širine.
Spajanje greda/kolona
Savjet: Uključite dugme za titl ako vam je potrebno. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu za podešavanja, ako niste upoznati sa govornim jezikom. Možda ćete morati prvo kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.
Koristi stubove greda
mostovi:
Stubovi od greda se često koriste za izgradnju mostova jer mogu podnijeti momente savijanja uzrokovane težinom vozila, kao i bočne sile uzrokovane vjetrom i potresima.
Također se mogu izraditi tako da odgovaraju različitim rasponima i opterećenjima, što ih čini dobrim izborom za mostove kratkog i velikog raspona.
Velike, visoke zgrade:
Stubovi od greda se često koriste u visokim zgradama jer mogu izdržati velike težine i izdržati sile vjetra i potresa.
Također su odlični za visoke zgrade jer se mogu izraditi različitih dužina i promjera.
To pomaže da se težina ravnomjernije rasporedi i čini zgradu stabilnijom u cjelini.
Industrijske konstrukcije:
Budući da mogu držati tešku opremu i strojeve, stupovi se često koriste u industrijskim zgradama kao što su tvornice i skladišta.
U ovakvim zgradama, stupovi od greda se često koriste za podupiranje krovnih rešetki i premještanje težine s krova na temelj.
Stambene strukture:
Stubovi od greda se također koriste u stambenim zgradama, posebno za zidove i temelje podruma.
Mogu se koristiti i kao potporni stupovi u otvorenim tlocrtima kako bi pomogli da gornji katovi budu stabilni.
Infrastrukturni projekti:
Stubovi od greda se često koriste u infrastrukturnim projektima kao što su tuneli, brane i potporni zidovi.
U tunelima stubovi od greda drže krov i zidove.
U branama, oni pomažu da se težina vode ravnomjerno rasporedi po strukturi.
Stubovi greda se mogu koristiti u potpornim zidovima za zaustavljanje bočnih sila koje su uzrokovane pritiskom tla i vode.
Zaključak
Dok završavamo naš pogled na stubove od greda, jasno je da su ovi građevinski delovi veoma važni u svetu inženjeringa.
Od temelja naših zgrada do puteva koji povezuju naše gradove, stubovi od greda daju mnogim strukturama koje svakodnevno koristimo podršku i stabilnost koja im je potrebna.
No, stupovi s gredama su također zanimljivi jer nam daju jedinstven pogled na to kako forma i funkcija funkcioniraju zajedno.
Način na koji je stub od grede napravljen i postavljen može imati veliki uticaj na to kako zgrada izgleda i kako se oseća kao celina.
Zbog toga možemo smatrati stupove od greda ne samo kao korisni alat, već i kao važan dio inženjerstva kao umjetnosti i nauke.
Dakle, sljedeći put kada prođete pored nebodera ili prijeđete most, odvojite trenutak da cijenite jednostavnu gredu koja vam pomaže da sve to učinite mogućim.
Linkovi i reference
Uvod u dizajn čeličnih stubova ili kompresionih elemenata
Detaljna zgrada od čelika
Konstrukcijska upotreba betona
Podijelite na…
