Inxhinieria strukturore e ka ndryshuar botën time në shumë mënyra, nga ndërtimi i rrokaqiejve të lartë në ndërtimin e urave që kalojnë lumenj të tërë.
Kolona e thjeshtë e trarëve është një nga pjesët më të rëndësishme të shumë prej këtyre ndërtesave.
Kjo pjesë e strukturës i nënshtrohet si ngarkesës boshtore ashtu edhe momenteve të përkuljes të shkaktuara nga forcat anësore ose ekscentriciteti i ngarkesës gjatësore në të njëjtën kohë.
Shumë nga mrekullitë inxhinierike të sotme nuk do të ishin të mundshme pa shtyllat e trarëve.
Në këtë artikull, unë do të shikoj shtyllat e trarëve dhe do të flas për atë që janë, si funksionojnë dhe pse janë të rëndësishme.
Ky postim është për këdo, pavarësisht nëse jeni një student i ri inxhinierie ose një inxhinier me përvojë që dëshiron të mësojë diçka të re.
Pra, le të fillojmë dhe të zbulojmë se çfarë janë shtyllat e trarëve dhe çfarë bëjnë ato.
Prezantimi
Përkufizimi zyrtar:
Një pjesë strukturore i nënshtrohet njëkohësisht ngarkesës boshtore dhe momenteve të lakimit të prodhuara nga forcat anësore ose ekscentriciteti i ngarkesës gjatësore.
Kolona e rrezeve është një pjesë e rëndësishme e inxhinierisë që përdoret për të mbështetur ndërtesat, urat dhe strukturat e tjera.
Në këtë artikull, ne do të shikojmë mënyrat e ndryshme të përdorimit të kolonave të trarëve në inxhinieri dhe në projektet e ndërtimit.
Çfarë është një tra kolone?
Një kolonë trau është një pjesë strukturore që është krijuar për të mbajtur përballë ngarkesave në boshtin e saj të gjatë.
Mund të quhet një pjesë e ngjeshjes, që do të thotë se pjesa më e madhe e peshës vihet mbi të kur është e ngjeshur.
Një kolonë trare mund të mbajë peshën e trarëve, mureve, pllakave dhe strukturave të tjera.
Llojet e kolonave të trarëve
Ka shumë lloje të ndryshme të shtyllave të trarëve që përdoren në inxhinieri.
Kolonat e trarëve prej çeliku të mbështjellë janë një lloj i zakonshëm i kolonës që përdoret në ndërtimin e çelikut.
Është bërë duke rrotulluar pllaka çeliku në një formë që mund të mbajë ngarkesa kur ato shtypen së bashku.
- Shtylla e trarëve prej betoni të armuar: Kjo lloj shtylle trarësh është prej betoni dhe forcohet me shufra çeliku.
Përdoret për të ndërtuar me beton të armuar dhe është një mënyrë e shkëlqyer për të lëvizur sendet e rënda.
- Kolona e trarëve prej druri: Ky lloj i shtyllës së trarëve është prej druri dhe përdoret shpesh në ndërtimet e banesave.
- Kolona e përbërë e trarëve: Ky lloj i shtyllës së trarit bëhet duke kombinuar dy ose më shumë materiale, si çeliku dhe betoni, për të bërë një strukturë më të fortë dhe më të qëndrueshme.
Pse të kënaqeni me më pak kur kolona e trarit ju jep gjithçka?
Ende e vështirë për t'u kuptuar? Më lejoni të ndryshoj pak këndvështrimin:
Jeni të mërzitur nga trarët e mërzitshëm e të drejtë që mund të bëjnë vetëm një gjë në të njëjtën kohë? Mos shikoni askund tjetër përveç shtyllës së trarit! Pse të përdorni një rreze të thjeshtë, njëdimensionale kur mund të përdorni një pjesë që bën gjithçka?
Po, kolona e trarit është mbizotërimi i inxhinierisë strukturore sepse mund të trajtojë lehtësisht si ngarkesat boshtore ashtu edhe momentet e përkuljes.
Pra, pse të zgjidhni vetëm një lloj ngarkese kur mund t'i keni të gjitha? Me shtyllën e gjithanshme të rrezes, ju mund të përqafoni çuditshmërinë e ngarkesës gjatësore dhe të shtoni njëfarë force anësore në jetën tuaj.
Mirë, kjo ishte vetëm një shaka e bërë për t'u dukur si një reklamë televizive.
Tani le të kthehemi te shpjegimi.
Materialet e përdorura në trarë-kolona
Kolonat e trarëve mund të bëhen nga guri, druri, betoni ose çeliku, ndër të tjera.
Në ndërtimet moderne, megjithatë, kolonat e çelikut në formë H përdoren shpesh sepse ato janë të forta dhe të ngurtë.
Anët më të gjata të fllanxhave të kolonës në formë H janë më të trasha se pjesa e mesme e rrjetës, gjë që e bën atë më të aftë t'i rezistojë forcave të ngjeshjes.
Ndërtesat moderne gjithashtu shpesh mbahen nga sistemet e trarëve dhe kolonave të bëra prej betoni të armuar.
Përkufizimi dhe dallimet
Përkufizimi i rrezes dhe kolonës
Një tra është një pjesë e një ndërtese që është bërë për t'i rezistuar ngarkesave duke u përkulur.
Zakonisht, ajo është e sheshtë dhe mbahet lart në skajet ose përgjatë gjatësisë së saj.
Shumica e kateve, kulmeve dhe urave mbahen lart nga trarët.
Nga ana tjetër, një kolonë është një pjesë vertikale e një ndërtese që është bërë për t'i rezistuar ngarkesave kompresive.
Zakonisht përdoret për të mbajtur lart një ndërtesë ose strukturë tjetër dhe për të zhvendosur peshën në themel.
Dallimet midis rrezes dhe kolonës
Ekzistojnë disa ndryshime kryesore midis trarëve dhe kolonave.
- Kapaciteti mbajtës i ngarkesës: Trarët janë bërë kryesisht për të mbajtur ngarkesa që janë të përkulura, ndërsa kolonat janë bërë kryesisht për të mbajtur ngarkesa të ngjeshura.
Për shkak të kësaj, trarët priren të jenë më të fortë kur përkulen dhe më të dobët kur ngjeshen, ndërsa kolonat priren të jenë më të fortë kur ngjeshen dhe më të dobëta kur përkulen.
- Orientimi: Trarët janë zakonisht në anën, dhe kolonat janë zakonisht në krye.
- Kushtet e mbështetjes: Trarët zakonisht mbështeten në skajet e tyre ose përgjatë gjatësisë së tyre, ndërsa kolonat zakonisht mbështeten në bazën dhe majën e tyre.
- Forma e prerjes tërthore: Trarët janë zakonisht në formë katrore, rrethore ose në formë I, ndërsa kolonat janë zakonisht katrore, rrethore ose drejtkëndore.
Konceptet kryesore dhe dallimet
Një kolonë me rreze është një pjesë e një ndërtese që është bërë për të trajtuar ngarkesat boshtore dhe përkulëse.
Përdoret kur ngarkesa të rënda duhet të zhvendosen nga struktura në themel.
Kolona e traut shkon nga nënstruktura në superstrukturë.
Është një pjesë kyçe e lëvizjes së peshës nga maja e ndërtesës në themel.
Dallimet midis kolonave të trarëve, trarëve dhe kolonave
Këtu janë ndryshimet më të rëndësishme midis shtyllave të trarëve, trarëve dhe kolonave:
- Kapaciteti mbajtës i ngarkesës: Një kolonë trau është bërë për të mbajtur ngarkesa boshtore dhe përkulëse, ndërsa një tra është bërë kryesisht për të mbajtur ngarkesa përkulëse dhe një kolonë është bërë kryesisht për të mbajtur ngarkesa boshtore.
Një kolonë është një pjesë vertikale e ngjeshjes, ndërsa një tra është një element kompresimi horizontal.
Një kolonë trau lidh themelin me shtresën e sipërme, e cila mund të jetë horizontale ose vertikale.
Për sa i përket formës së prerjes kryq, një tra është zakonisht në formë katrore, rrethore ose në formë I, ndërsa një kolonë është zakonisht katrore, rrethore ose drejtkëndore.
Seksioni kryq i shtyllës së trarit mund të jetë i çdo forme, por zakonisht është një përzierje e formave katrore dhe të rrumbullakëta.
- Përdorimi: Trarët përdoren kryesisht për të mbështetur dyshemetë, çatitë dhe urat, ndërsa kolonat përdoren kryesisht për të mbajtur peshën e një ndërtese ose strukturë tjetër.
Kolonat e trarëve përdoren në ndërtesat që duhet të transferojnë ngarkesa boshtore dhe përkulëse në themel.
Lidhja tra-kolona
Lidhjet tra-kolona mbajnë trarët dhe kolonat së bashku në një strukturë.
Në këtë artikull, ne do të shikojmë llojet e ndryshme të lidhjeve trarë-kolona dhe se si ato ndihmojnë në mbajtjen e një ndërtese të sigurt dhe të qëndrueshme.
Llojet e lidhjeve tra-kolona
Bazuar në atë se sa e ngurtë është lidhja, ekzistojnë dy lloje kryesore të lidhjeve tra-kolona: lidhje fleksibël dhe lidhje të ngurtë.
- Lidhja fleksibël: Në një lidhje fleksibël, e cila quhet edhe një lidhje e thjeshtë ose një lidhje me gjilpërë, nuk ka transferim të momentit midis pjesëve që lidhen.
Lëviz forcat boshtore ose prerëse, por jo momentet.
Lidhjet fleksibël përdoren shpesh në strukturat ku lidhjet midis trarëve dhe kolonave duhet të përballen me kthesa ose kthesa të vogla.
- Lidhja e ngurtë: Një lidhje e ngurtë, e quajtur gjithashtu një lidhje rezistente ndaj momentit ose lidhje fikse, transferon prerjen dhe momentin midis pjesëve që janë të lidhura.
Lidhjet e ngurta përdoren kur lidhja midis një trau dhe një kolone duhet të përballojë kthesa të mëdha ose forca gjarpëruese.
Lidhje speciale
Për nyjet e shtrembër, trarët e çuditshëm me kolonat dhe lidhjet me rrjetat e kolonave, mund të përdoren lidhje të thjeshta.
Këto lidhje konsiderohen të veçanta.
Duke i bërë seksionet e trarëve më të vogla, lidhjet e thjeshta mund të kenë më shumë rezistencë ndaj lidhjes së bashku.
Kjo mund të bëhet duke prerë vrima në rrjetën e traut ose duke prerë një pjesë të fllanxhave të traut (seksioni i reduktuar i rrjetës).
Faktorët që ndikojnë në projektimin e lidhjes trarë-kolona
Lloji i lidhjes tra-kolona që përdoret varet nga një sërë gjërash, të tilla si sasia e peshës që mund të mbajë struktura, kërkesat e projektimit strukturor dhe vetitë e materialeve.
Disa nga gjërat që ndikojnë në mënyrën se si bëhen lidhjet tra-kolona janë:
- Kapaciteti i ngarkesës: Lidhja tra-kolona duhet të ketë kapacitet të mjaftueshëm të ngarkesës për të përballuar forcat dhe momentet që ka të ngjarë të veprojnë mbi të.
- Kërkesat për projektimin strukturor: Projektimi i lidhjes tra-kolona duhet të plotësojë kodin e ndërtimit dhe specifikimet e projektit për projektimin strukturor.
- Karakteristikat e materialit: Projektimi duhet të marrë parasysh forcën dhe ngurtësinë e materialeve të përdorura në lidhjen tra-kolona.
Momenti dhe dizajni maksimal
Në projektimin strukturor, aftësia e një strukture për t'i rezistuar momenteve të përkuljes është një pjesë kyçe për t'u siguruar që ajo të qëndrojë e qëndrueshme.
Momenti maksimal
Ekuacionet dhe formulat e momentit të përkuljes përdoren për të kuptuar se sa mund të përkulet një rreze.
Momenti maksimal është momenti më i lartë që mund të ketë një strukturë në një rast ngarkese të caktuar.
Është e rëndësishme të mbani mend se rasti më i rëndësishëm për dizajn mund të mos jetë gjithmonë momenti maksimal.
Për shkak të mënyrës sesi ndërveprojnë forcat e përkuljes dhe aksiale ose rrotulluese, një rast i ndryshëm ngarkese me një vlerë më të ulët momenti mund të përfundojë duke u raportuar si rasti më i rëndësishëm për projektim.
Momentet e projektimit
Momentet e projektimit dhe momentet maksimale nuk janë e njëjta gjë.
Momentet e projektimit përcaktohen duke parë kërkesat e kodit dhe faktorët e sigurisë, ndërsa momentet maksimale përcaktohen duke parë rezultatet e një analize.
Momentet e projektimit marrin parasysh gjëra të tilla si vetitë e materialit, faktorët e sigurisë dhe kombinimet e ngarkesave bazuar në atë që thotë kodi.
Momentet e projektimit janë shumë të rëndësishme për t'u siguruar që struktura mund të përballojë ngarkesat që i vihen dhe të ketë ende hapësirë të mjaftueshme për siguri.
Merrni parasysh gjërat e mëposhtme për të kuptuar momentin e projektimit:
- Karakteristikat e materialit: Kur përcaktohet momenti i projektimit, merren parasysh forca e rrjedhjes dhe moduli i elasticitetit të traut.
- Kombinimet e ngarkesave: Momenti i projektimit përcaktohet duke përdorur listën e kodit të ndërtimit të kombinimeve të ndryshme të ngarkesës.
- Faktorët e Sigurisë: Momenti i projektimit përfshin faktorë sigurie për t'u siguruar që struktura mund të përballojë ngarkesa mbi dhe përtej ngarkesave maksimale të pritshme.
Projektimi i kolonave të trarëve
Kolonat e trarëve janë pjesë strukturore që janë të ngjeshur përgjatë gjatësisë dhe të përkulura përgjatë gjerësisë së tyre.
Në ndërtesa, ato përdoren për të lëvizur peshën nga trau sipër në themel.
Për të hartuar një kolonë me rreze, duhet të kuptoni se sa peshë është në të dhe sa e madhe është.
Ju mund ta bëni këtë me softuer si Autodesk Inventor's Beam/Column Calculator ose me dorë duke përdorur formula nga librat shkollorë të inxhinierisë civile ose faqet e internetit si CivilJungle.com ose Civiconcepts.com.
Llogaritja e ngarkesave në një shtyllë trare
Hapi i parë në krijimin e një strukture tra-kolona është të kuptosh se sa peshë po vihet në tra dhe kolonë.
Në shumicën e rasteve, ngarkesat vendosen në shtyllat në skajet e tyre, gjë që shkakton sforcime aksiale kompresive.
Ndonjëherë, forcat boshtore, forcat tërthore dhe momentet e përkuljes mund të veprojnë të gjitha në një kolonë (p.sh., shtyllat e trarëve).
Duke e ndarë shpërndarjen aktuale të ngarkesës me gjatësinë e rrezes, mund të gjeni ngarkesën e shpërndarë në mënyrë uniforme në kilonewton për metër.
Llogaritja e madhësisë së traut dhe kolonës
Pasi të kuptoni se sa peshë është në shtyllën e trarit, duhet të kuptoni se sa e madhe duhet të jetë trari dhe kolona bazuar në peshën e secilës.
Për shembull, vëllimi i betonit për një tra 230 mm x 450 mm, duke përjashtuar trashësinë e pllakës, do të ishte 0.23 x 0.60 x 1 = 0.138 m3 dhe do të peshonte 0.138 x 2400 = 333 kg.
Në të njëjtën mënyrë, pesha totale e një kolone gjatësia e së cilës është zakonisht trefishi i gjerësisë së saj më të vogël të seksionit kryq mund të gjendet duke mbledhur peshat e të gjitha pjesëve të saj.
Lidhja tra-kolona
Lidhja tra-kolona është vendi ku një tra dhe një kolonë bashkohen në një ndërtesë.
Ai përbëhet nga fuga dhe pjesët e trarëve, kolonave dhe pllakës që janë pranë bashkimit.
Varësisht se sa e ngurtë është lidhja, ekzistojnë lloje të ndryshme të lidhjeve tra-kolona.
Një lidhje fleksibël, e cila quhet edhe një lidhje e thjeshtë ose e fiksuar, transferon forcë prerëse ose boshtore, por jo momente.
Një lidhje e ngurtë, e cila quhet gjithashtu një lidhje rezistente ndaj momentit ose një lidhje fikse, lëviz si prerjen ashtu edhe momentin midis pjesëve që lidhen.
Për nyjet e shtrembër, trarët e çuditshëm me kolonat dhe lidhjet me rrjetat e kolonave, mund të përdoren lidhje të thjeshta.
Momenti maksimal i përkuljes
Kur një forcë e jashtme aplikohet në një kolonë trare, duke e bërë atë të përkulet dhe përfundimisht të thyhet, atëherë momenti i përkuljes është në maksimumin e tij.
Kur mbështetëset e fiksuara përdoren për të mbajtur një rreze të vazhdueshme, momentet e kapjes ndodhin në mbështetëset e ndërmjetme dhe momentet e varjes ndodhin në hapësirat.
Shumë afër mbështetësve të ndërmjetëm janë pikat e kontrafleksrisë.
Është e mundur që pika e momentit maksimal të jetë aty ku zbatohet momenti primar më i madh.
Momentet e projektimit dhe momentet maksimale
Momentet e projektimit përcaktohen duke parë kërkesat e kodit dhe faktorët e sigurisë, ndërsa momentet maksimale përcaktohen duke parë rezultatet e një analize.
Gjatë projektimit të momenteve, merren parasysh shumë gjëra, të tilla si vetitë e materialit, faktorët e sigurisë dhe kombinimet e ngarkesës.
Momentet maksimale marrin parasysh vetëm ngarkesat që vihen në një strukturë, jo kërkesat e sigurisë ose të kodit.
Raporti i hollë
Në inxhinierinë civile, raporti i hollë është raporti midis gjatësisë së një kolone dhe dimensionit të saj më të vogël anësor.
Për ta kuptuar atë, ndani gjatësinë efektive të kolonës me rrezen e saj të rrotullimit.
Raporti i hollësisë përdoret për të kuptuar se sa peshë mund të mbajë një kolonë përpara se të përkulet.
Nëse raporti i hollë është më i vogël ose i barabartë me 12, kolonat konsiderohen të shkurtra.
Nëse është më shumë se 12, kolonat konsiderohen të gjata ose të dobëta.
Kolonat e shkurtra kontrollohen nga gjatësia dhe gjerësia e tyre, ndërsa kolonat e gjata dhe të holla kontrollohen nga raportet e tyre të gjatësisë me gjerësinë.
Lidhje trarë/kolona
Këshillë: Aktivizoni butonin e titrave nëse ju nevojitet. Zgjidhni "përkthim automatik" në butonin e cilësimeve, nëse nuk jeni të njohur me gjuhën e folur. Mund t'ju duhet së pari të klikoni në gjuhën e videos përpara se gjuha juaj e preferuar të bëhet e disponueshme për përkthim.
Përdorimet e kolonës së trarit
Urat:
Kolonat e trarëve përdoren shpesh për të ndërtuar ura, sepse ato mund të përballojnë momentet e përkuljes të shkaktuara nga pesha e automjeteve, si dhe forcat anësore të shkaktuara nga era dhe tërmetet.
Ato gjithashtu mund të bëhen për të përshtatur hapësira dhe ngarkesa të ndryshme, gjë që i bën ato një zgjedhje të mirë si për ura me hapje të shkurtër ashtu edhe për ura me hapësirë të gjatë.
Ndërtesa të mëdha dhe të larta:
Kolonat e trarëve përdoren shpesh në ndërtesa të larta, sepse ato mund të mbajnë pesha të rënda dhe të përballojnë forcat e erës dhe tërmeteve.
Ato janë gjithashtu të shkëlqyera për ndërtesa të larta sepse mund të bëhen me gjatësi dhe diametra të ndryshëm.
Kjo ndihmon në përhapjen e peshës në mënyrë më të barabartë dhe e bën ndërtesën më të qëndrueshme në tërësi.
Strukturat industriale:
Për shkak se ato mund të mbajnë pajisje dhe makineri të rënda, kolonat e trarëve përdoren shpesh në ndërtesa industriale si fabrika dhe magazina.
Në këto lloj ndërtesash, shtyllat e trarëve përdoren shpesh për të mbështetur kapakët e çatisë dhe për të lëvizur peshën nga çatia në themel.
Strukturat e banimit:
Kolonat e trarëve përdoren edhe në ndërtesat e banimit, veçanërisht për muret dhe themelet e bodrumeve.
Ato mund të përdoren gjithashtu si kolona mbështetëse në planet e dyshemeve të hapura për të ndihmuar në mbajtjen e qëndrueshme të kateve të sipërme.
Projektet e infrastrukturës:
Kolonat e trarëve përdoren shpesh në projekte infrastrukturore si tunele, diga dhe mure mbajtëse.
Në tunele, shtyllat e trarëve mbajnë lart çatinë dhe muret.
Në diga, ato ndihmojnë në përhapjen e peshës së ujit në mënyrë të barabartë në të gjithë strukturën.
Kolonat e trarëve mund të përdoren në muret mbajtëse për të ndaluar forcat anësore që shkaktohen nga presioni i tokës dhe uji.
konkluzioni
Ndërsa përfundojmë pamjen tonë në kolonat e trarëve, është e qartë se këto pjesë ndërtimi janë shumë të rëndësishme në botën e inxhinierisë.
Nga themelet e ndërtesave tona deri te rrugët që lidhin qytetet tona, shtyllat e trarëve u japin shumë prej strukturave që përdorim çdo ditë mbështetjen dhe qëndrueshmërinë që u nevojitet.
Por shtyllat e trarëve janë gjithashtu interesante sepse ato na japin një vështrim unik se si forma dhe funksioni funksionojnë së bashku.
Mënyra se si bëhet dhe vendoset një kolonë trare mund të ketë një efekt të madh në pamjen dhe ndjesinë e një ndërtese në tërësi.
Për shkak të kësaj, ne mund të mendojmë për shtyllat e trarëve jo vetëm si mjete të dobishme, por edhe si një pjesë të rëndësishme të inxhinierisë si art dhe shkencë.
Kështu që herën tjetër që të ecni pranë një rrokaqiell ose të kaloni një urë, kushtoni një moment për të vlerësuar kolonën e thjeshtë të trarit që ju ndihmon të bëni gjithçka të mundur.
Lidhjet dhe referencat
Hyrje në projektimin e kolonave të çelikut ose anëtarëve të ngjeshjes
Ndërtesë Detale me Çelik
Përdorimi strukturor i betonit
Shpërndaje në…
