Strukturaviy muhandislik mening dunyomni ko'p jihatdan o'zgartirdi, baland osmono'par binolar qurishdan tortib butun daryolarni kesib o'tuvchi ko'priklar qurishgacha.
Oddiy nurli ustun bu binolarning ko'pchiligining eng muhim qismlaridan biridir.
Strukturaning bu qismi bir vaqtning o'zida yon kuchlar yoki bo'ylama yukning eksantrikligi tufayli yuzaga keladigan eksenel yuk va egilish momentlariga ta'sir qiladi.
Bugungi kunda ko'plab muhandislik mo''jizalarini nurli ustunlarsiz amalga oshirish mumkin emas edi.
Ushbu maqolada men nurli ustunlarni ko'rib chiqaman va ular nima ekanligi, qanday ishlashi va nima uchun muhimligi haqida gapiraman.
Bu post hamma uchun, xoh siz yangi muhandislik talabasi bo'lasizmi yoki yangi narsalarni o'rganishni xohlaydigan tajribali muhandis bo'lasiz.
Keling, boshlaylik va nurli ustunlar nima ekanligini va ular nima qilishini bilib olaylik.
Kirish
Rasmiy ta'rif:
Strukturaviy element bir vaqtning o'zida eksenel yuk va lateral kuchlar yoki bo'ylama yukning eksantrikligi natijasida hosil bo'lgan egilish momentlariga duchor bo'ladi.
Nur ustuni binolar, ko'priklar va boshqa inshootlarni qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladigan muhandislikning muhim qismidir.
Ushbu maqolada biz nurli ustunlarni muhandislik va qurilish loyihalarida ishlatishning turli usullarini ko'rib chiqamiz.
Ustun nuri nima?
Nur ustuni - bu o'zining uzun o'qi ustidagi yuklarni ushlab turish uchun qilingan struktura elementi.
Uni siqish elementi deb atash mumkin, ya'ni siqilganda og'irlikning katta qismi unga tushadi.
Nur ustuni nurlar, devorlar, plitalar va boshqa tuzilmalarning og'irligini ushlab turishi mumkin.
Nurli ustunlar turlari
Muhandislikda ishlatiladigan turli xil nurli ustunlar mavjud.
Rolikli po'latdan yasalgan ustunlar po'lat konstruktsiyalarda ishlatiladigan keng tarqalgan turdagi ustunlardir.
U po'lat plitalarni bir-biriga bosilganda yuklarni ushlab turadigan shaklga aylantirish orqali amalga oshiriladi.
- Temir-beton to'sin ustuni: Ushbu turdagi nurli ustunlar betondan yasalgan va temir panjaralar bilan mustahkamlangan.
U temir-beton bilan qurish uchun ishlatiladi va og'ir narsalarni ko'chirishning ajoyib usuli hisoblanadi.
- Yog'ochli ustunlar: bu turdagi ustunlar yog'ochdan yasalgan va ko'pincha turar-joy qurilishida ishlatiladi.
- Kompozit nurli ustun: Ushbu turdagi nurli ustunlar kuchli va bardoshli strukturani yaratish uchun po'lat va beton kabi ikki yoki undan ortiq materiallarni birlashtirish orqali amalga oshiriladi.
Nur ustuni sizga hamma narsani beradigan bo'lsa, nima uchun kamroq narsani hal qilish kerak?
Hali ham tushunish qiyinmi? Keling, nuqtai nazarni biroz o'zgartiraman:
Bir vaqtning o'zida faqat bitta narsani qila oladigan zerikarli, tekis nurlardan charchadingizmi? Nur ustunidan boshqa joyga qaramang! Nima uchun hamma narsani bajaradigan a'zoni ishlatishingiz mumkin bo'lsa, oddiy, bir o'lchovli nurni ishlatishingiz mumkin?
Ha, nur ustuni konstruktiv muhandislikning eng ustunidir, chunki u eksenel yuklarni ham, egilish momentlarini ham osonlikcha ushlab turadi.
Xo'sh, nima uchun hamma narsaga ega bo'lishingiz mumkin bo'lsa, faqat bitta turdagi yukni tanlaysiz? Ko'p qirrali nurli ustun yordamida siz uzunlamasına yukning g'alatiligini qabul qilishingiz va hayotingizga ba'zi lateral kuch qo'shishingiz mumkin.
Mayli, bu shunchaki televizor reklamasiga o'xshatish uchun qilingan hazil edi.
Endi tushuntirishga qaytaylik.
Beam-ustunlarda ishlatiladigan materiallar
Nur-ustunlar tosh, yog'och, beton yoki po'latdan va boshqa narsalardan tayyorlanishi mumkin.
Zamonaviy qurilishda esa H shaklidagi po'lat ustunlar tez-tez ishlatiladi, chunki ular kuchli va qattiqdir.
H shaklidagi ustunning uzunroq gardish tomonlari o'rta to'r qismiga qaraganda qalinroq bo'lib, u siqish kuchlariga yaxshiroq qarshilik ko'rsatishga qodir.
Zamonaviy binolar, shuningdek, ko'pincha temir-betondan yasalgan nurli va ustunli tizimlar tomonidan ushlab turiladi.
Ta'rif va farqlar
Nur va ustunning ta'rifi
Nur - bu egilish orqali yuklarga qarshilik ko'rsatish uchun qilingan binoning bir qismi.
Odatda, u tekis bo'lib, uchlarida yoki uzunligi bo'ylab yuqoriga ko'tariladi.
Ko'pgina qavatlar, tomlar va ko'priklar nurlar bilan ushlab turiladi.
Boshqa tomondan, ustun binoning vertikal qismi bo'lib, u asosan bosim yuklariga qarshilik ko'rsatish uchun qilingan.
Odatda bino yoki boshqa tuzilmani ushlab turish va og'irlikni poydevorga o'tkazish uchun ishlatiladi.
Nur va ustun o'rtasidagi farqlar
Nurlar va ustunlar o'rtasida bir nechta asosiy farqlar mavjud.
- Yuk ko'tarish qobiliyati: to'sinlar asosan egilgan yuklarni tashish uchun, ustunlar esa siqilgan yuklarni ko'tarish uchun tayyorlanadi.
Shu sababli, nurlar egilganida kuchliroq va siqilganida zaifroq bo'ladi, ustunlar esa siqilganida kuchliroq va egilganida zaifroq bo'ladi.
- Orientatsiya: nurlar odatda yon tomonda, ustunlar esa odatda tepada.
- Qo'llab-quvvatlash shartlari: to'sinlar odatda uchlarida yoki uzunligi bo'ylab qo'llab-quvvatlanadi, ustunlar esa odatda tagida va tepasida qo'llab-quvvatlanadi.
- Ko'ndalang kesim shakli: nurlar odatda kvadrat, dumaloq yoki I shaklida, ustunlar esa odatda kvadrat, dumaloq yoki to'rtburchaklardir.
Asosiy tushunchalar va farqlar
Nur ustuni - bu eksenel va bükme yuklarini ko'tarish uchun qilingan binoning bir qismi.
Og'ir yuklarni strukturadan poydevorga o'tkazish kerak bo'lganda foydalaniladi.
Nur ustuni pastki tuzilishdan ustki tuzilishga o'tadi.
Bu binoning yuqori qismidan poydevorga og'irlikni ko'chirishning asosiy qismidir.
Nur ustunlari, to'sinlar va ustunlar o'rtasidagi farqlar
Nur ustunlari, to'sinlar va ustunlar o'rtasidagi eng muhim farqlar:
- Yuk ko'tarish qobiliyati: to'sin ustuni ham eksenel, ham egilish yuklarini ko'tarish uchun, to'sin esa asosan egilish yuklarini ko'tarish uchun qilingan va ustun asosan eksenel yuklarni ko'tarish uchun qilingan.
Ustun vertikal siqish elementi, nur esa gorizontal siqish elementidir.
Nur ustuni poydevorni gorizontal yoki vertikal bo'lishi mumkin bo'lgan yuqori qatlamga bog'laydi.
Ko'ndalang kesim shakliga ko'ra, nur odatda kvadrat, dumaloq yoki I shaklida bo'lsa, ustun odatda kvadrat, aylana yoki to'rtburchaklardir.
Nur ustunining ko'ndalang kesimi har qanday shaklda bo'lishi mumkin, lekin u odatda kvadrat va yumaloq shakllarning aralashmasidir.
- Foydalanish: Nurlar asosan pollarni, tomlarni va ko'priklarni qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladi, ustunlar esa asosan bino yoki boshqa tuzilmaning og'irligini qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladi.
Ham eksenel, ham bükme yuklarini poydevorga o'tkazish kerak bo'lgan binolarda nurli ustunlar qo'llaniladi.
Nur-ustun ulanishi
Nur-ustunli birikmalar strukturada nurlar va ustunlarni bir-biriga bog'lab turadi.
Ushbu maqolada biz nur-ustun ulanishlarining har xil turlarini va ular binoni xavfsiz va barqaror saqlashga qanday yordam berishini ko'rib chiqamiz.
Nur-ustunli ulanish turlari
Ulanishning qanchalik qattiqligiga qarab, nur-ustunli ulanishlarning ikkita asosiy turi mavjud: moslashuvchan ulanishlar va qattiq ulanishlar.
- Moslashuvchan ulanish: oddiy ulanish yoki bog'langan ulanish deb ham ataladigan moslashuvchan ulanishda ulangan qismlar o'rtasida momentning uzatilishi yo'q.
U eksenel yoki kesish kuchlarini harakatga keltiradi, lekin momentlarni emas.
Moslashuvchan ulanishlar ko'pincha nurlar va ustunlar orasidagi bog'lanishlar kichik burilishlar yoki burilishlar bilan shug'ullanishi kerak bo'lgan tuzilmalarda qo'llaniladi.
- Qattiq ulanish: Qattiq ulanish, shuningdek, momentga chidamli yoki sobit ulanish deb ataladi, ulangan qismlar o'rtasida ham kesish, ham momentni uzatadi.
Qattiq ulanishlar to'sin va ustun o'rtasidagi bog'lanish katta burilishlar yoki burilish kuchlarini boshqarishi kerak bo'lganda ishlatiladi.
Maxsus ulanishlar
Egri bo'g'inlar, ustunlarga eksantrik nurlar va ustunlar tarmog'iga ulanish uchun oddiy ulanishlardan foydalanish mumkin.
Bu aloqalar maxsus deb hisoblanadi.
Nur bo'limlarini kichikroq qilib, oddiy ulanishlar bir-biriga bog'lanishga ko'proq qarshilik ko'rsatishi mumkin.
Buni to'sinning to'ridagi teshiklarni kesish yoki nurning gardishlarining bir qismini (qisqartirilgan to'r qismi) kesish orqali amalga oshirish mumkin.
Nur-ustun ulanishi dizayniga ta'sir qiluvchi omillar
Amaldagi nur-ustun ulanishining turi bir qator narsalarga bog'liq, masalan, strukturaning og'irligi miqdori, konstruktiv dizayn talablari va materiallarning xususiyatlari.
Nur-ustun ulanishlari qanday amalga oshirilishiga ta'sir qiluvchi ba'zi narsalar:
- Yuk ko'tarish qobiliyati: Nur-ustun ulanishi unga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan kuchlar va momentlarga qarshi turish uchun etarli yuk hajmiga ega bo'lishi kerak.
- Strukturaviy dizaynga qo'yiladigan talablar: nur-ustun ulanishining dizayni qurilish qoidalariga va konstruktiv dizayn uchun loyiha spetsifikatsiyalariga javob berishi kerak.
- Materiallar xususiyatlari: Dizaynda nur-ustun ulanishida ishlatiladigan materiallarning mustahkamligi va qattiqligini hisobga olish kerak.
Maksimal moment va dizayn
Strukturaviy dizaynda strukturaning egilish momentlariga qarshilik ko'rsatish qobiliyati uning barqarorligini ta'minlashning asosiy qismidir.
Maksimal moment
Bükme momenti tenglamalari va formulalar nurning qancha egilishi mumkinligini aniqlash uchun ishlatiladi.
Maksimal moment - bu strukturaning ma'lum bir yuk holatida bo'lishi mumkin bo'lgan eng yuqori moment.
Dizayn uchun eng muhim holat har doim ham maksimal moment bo'lmasligi mumkinligini yodda tutish kerak.
Bükme va eksenel yoki buralish kuchlarining o'zaro ta'siri tufayli, moment qiymati pastroq bo'lgan boshqa yuk holati dizayn uchun eng muhim holat sifatida e'lon qilinishi mumkin.
Dizayn daqiqalari
Dizayn momentlari va maksimal daqiqalar bir xil narsa emas.
Dizayn momentlari kod talablari va xavfsizlik omillariga qarab aniqlanadi, maksimal moment esa tahlil natijalariga qarab aniqlanadi.
Dizayn momentlari materialning xususiyatlari, xavfsizlik omillari va kodda aytilgan narsalarga asoslangan yuklarning kombinatsiyasi kabi narsalarni hisobga oladi.
Dizayn momentlari strukturaning unga yuklangan yuklarni bardosh bera olishiga ishonch hosil qilish uchun juda muhim va hali ham xavfsizlik uchun etarli joy bor.
Dizayn momentini aniqlash uchun quyidagi narsalarni ko'rib chiqing:
- Materialning xususiyatlari: Dizayn momentini aniqlashda nurning oquvchanligi va elastiklik moduli hisobga olinadi.
- Yuk birikmalari: Dizayn momenti qurilish kodeksining turli xil yuk birikmalarining ro'yxatidan foydalangan holda aniqlanadi.
- Xavfsizlik omillari: dizayn momenti strukturaning kutilgan maksimal yuklardan yuqori va undan ortiq yuklarni bardosh bera olishiga ishonch hosil qilish uchun xavfsizlik omillarini o'z ichiga oladi.
Nur ustunlarini loyihalash
Nur-ustunlar uzunligi bo'ylab siqilgan va kengligi bo'ylab egilgan struktura elementlari.
Binolarda ular og'irlikni yuqoridagi nurdan poydevorga o'tkazish uchun ishlatiladi.
Nur-ustunni loyihalash uchun siz uning qanchalik og'irligi va qanchalik katta ekanligini aniqlashingiz kerak.
Buni Autodesk Inventor's Beam/Column Calculator kabi dasturiy ta'minot yordamida yoki qurilish muhandisligi darsliklari yoki CivilJungle.com yoki Civiconcepts.com kabi veb-saytlardagi formulalar yordamida qo'lda qilishingiz mumkin.
Nur-ustun ustidagi yuklarni hisoblash
Nur-ustun konstruktsiyasini yaratishda birinchi qadam - bu nur va ustunga qancha og'irlik tushishini aniqlash.
Ko'pincha yuklar ularning uchlaridagi ustunlarga qo'yiladi, bu esa eksenel bosim kuchlanishlarini keltirib chiqaradi.
Ba'zida eksenel kuchlar, ko'ndalang kuchlar va egilish momentlari ustunga ta'sir qilishi mumkin (masalan, to'sin-ustunlar).
Haqiqiy yuk taqsimotini nurning uzunligiga bo'lish orqali siz metrga kilonevtonda bir xil taqsimlangan yukni topishingiz mumkin.
Nur va ustunning o'lchamini hisoblash
Nur-ustunda qancha og'irlik borligini aniqlaganingizdan so'ng, har birida qancha og'irlik borligiga qarab, nur va ustunning qanchalik katta bo'lishi kerakligini aniqlashingiz kerak.
Misol uchun, 230 mm x 450 mm o'lchamdagi nur uchun betonning hajmi, plitaning qalinligidan tashqari, 0,23 x 0,60 x 1 = 0,138 m3 bo'ladi va uning og'irligi 0,138 x 2400 = 333 kg bo'ladi.
Xuddi shu tarzda, uzunligi odatda uning eng kichik kesma kengligidan uch barobar ko'p bo'lgan ustunning umumiy og'irligini uning barcha qismlarining og'irliklarini qo'shish orqali topish mumkin.
Nur-ustun ulanishi
Nur-ustun aloqasi - bu binoda nur va ustunning birlashishi.
U birlashma va bo'g'inning yonida joylashgan nurlar, ustunlar va plitalarning qismlaridan iborat.
Ulanishning qanchalik qattiqligiga qarab, nur-ustunli ulanishlarning har xil turlari mavjud.
Oddiy yoki pinli ulanish deb ham ataladigan moslashuvchan ulanish kesish yoki eksenel kuchni uzatadi, lekin momentlarni emas.
Qattiq bog'lanish, shuningdek, momentga qarshilik ko'rsatadigan ulanish yoki qo'zg'almas bog'lanish deb ham ataladi, u bog'langan qismlar o'rtasida ham kesish, ham momentni harakatga keltiradi.
Egri bo'g'inlar, ustunlarga eksantrik nurlar va ustunlar tarmog'iga ulanish uchun oddiy ulanishlardan foydalanish mumkin.
Maksimal egilish momenti
To'sin ustuniga tashqi kuch qo'llanilsa, bu uning egilishiga va oxir-oqibat sinishiga olib keladi, ya'ni egilish momenti eng yuqori bo'ladi.
Uzluksiz nurni ushlab turish uchun mahkamlangan tayanchlardan foydalanilganda, oraliq tayanchlarda egilish momentlari va oraliqlarda cho'kish momentlari sodir bo'ladi.
Oraliq qo'llab-quvvatlovlarga juda yaqin bo'lgan kontraflexura nuqtalari.
Maksimal moment nuqtasi kattaroq asosiy moment qo'llaniladigan joyda bo'lishi mumkin.
Dizayn momentlari va maksimal momentlar
Dizayn momentlari kod talablari va xavfsizlik omillariga qarab aniqlanadi, maksimal moment esa tahlil natijalariga qarab aniqlanadi.
Momentlarni loyihalashda ko'p narsalar, masalan, materialning xususiyatlari, xavfsizlik omillari va yuk birikmalari hisobga olinadi.
Maksimal momentlar faqat xavfsizlik yoki kod talablarini emas, balki strukturaga qo'yiladigan yuklarni hisobga oladi.
Noziklik nisbati
Qurilish muhandisligida noziklik nisbati ustun uzunligi va uning eng kichik yon o'lchami o'rtasidagi nisbatdir.
Buni aniqlash uchun ustunning samarali uzunligini uning aylanish radiusiga bo'ling.
Noziklik nisbati ustun egilishidan oldin qancha og'irlikni ushlab turishini aniqlash uchun ishlatiladi.
Agar noziklik nisbati 12 dan kam yoki teng bo'lsa, ustunlar qisqa deb hisoblanadi.
Agar 12 dan ortiq bo'lsa, ustunlar uzun yoki oriq deb hisoblanadi.
Qisqa ustunlar uzunligi va kengligi bilan boshqariladi, uzun, ingichka ustunlar esa uzunlik va kenglik nisbati bilan boshqariladi.
Nur/ustun birlashmalari
Maslahat: Agar kerak bo'lsa, taglavha tugmasini yoqing. Agar siz og'zaki tilni yaxshi bilmasangiz, sozlamalar tugmachasida "avtomatik tarjima" ni tanlang. Sevimli tilingiz tarjima uchun mavjud boʻlishidan avval videoning tilini bosishingiz kerak boʻlishi mumkin.
Nur ustunidan foydalanadi
Ko'priklar:
Nur ustunlari ko'pincha ko'priklarni qurish uchun ishlatiladi, chunki ular transport vositalarining og'irligi, shuningdek, shamol va zilzilalar natijasida kelib chiqadigan yon kuchlar tufayli yuzaga keladigan egilish momentlarini boshqarishi mumkin.
Ular, shuningdek, turli oraliqlar va yuklarga mos ravishda tayyorlanishi mumkin, bu ularni qisqa va uzoq masofali ko'priklar uchun yaxshi tanlov qiladi.
Katta, baland binolar:
Nurli ustunlar ko'pincha baland binolarda qo'llaniladi, chunki ular og'ir og'irliklarga bardosh bera oladi va shamol va zilzilalar kuchlariga bardosh bera oladi.
Ular baland binolar uchun ham juda yaxshi, chunki ular turli uzunlik va diametrlar bilan tayyorlanishi mumkin.
Bu og'irlikni bir tekis taqsimlashga yordam beradi va binoni umuman barqaror qiladi.
Sanoat tuzilmalari:
Ular og'ir asbob-uskunalar va mashinalarni ushlab turishi mumkinligi sababli, nurli ustunlar ko'pincha fabrikalar va omborlar kabi sanoat binolarida qo'llaniladi.
Ushbu turdagi binolarda tom ustunlari ko'pincha tom trusslarini qo'llab-quvvatlash va og'irlikni tomdan poydevorga o'tkazish uchun ishlatiladi.
Turar-joy inshootlari:
Nurli ustunlar, shuningdek, turar-joy binolarida, ayniqsa, podvallarning devorlari va poydevori uchun ishlatiladi.
Ular, shuningdek, yuqori qavatlarni barqaror saqlashga yordam berish uchun ochiq qavat rejalarida qo'llab-quvvatlovchi ustunlar sifatida ishlatilishi mumkin.
Infratuzilma loyihalari:
Nur ustunlari ko'pincha tunnellar, to'g'onlar va himoya devorlari kabi infratuzilma loyihalarida qo'llaniladi.
Tunnellarda nurli ustunlar tom va devorlarni ushlab turadi.
To'g'onlarda ular suvning og'irligini struktura bo'ylab teng ravishda taqsimlashga yordam beradi.
Tuproq bosimi va suv ta'siridan kelib chiqadigan yon kuchlarni to'xtatish uchun nurli ustunlar qo'llab-quvvatlovchi devorlarda ishlatilishi mumkin.
Xulosa
Biz nurli ustunlarga nazar tashlar ekanmiz, bu qurilish qismlari muhandislik olamida juda muhim ekanligi ayon bo'ladi.
Binolarimiz poydevoridan tortib, shaharlarimizni bog‘laydigan yo‘llargacha, nurli ustunlar biz har kuni foydalanadigan ko‘plab tuzilmalarga kerakli yordam va barqarorlikni beradi.
Ammo nurli ustunlar ham qiziqarli, chunki ular bizga shakl va funktsiyaning qanday ishlashini o'ziga xos ko'rinishga beradi.
Nur ustunining qanday yasalishi va o'rnatilishi butun binoning ko'rinishi va hissiyotiga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Shu sababli, biz nurli ustunlarni nafaqat foydali asboblar, balki san'at va fan sifatida muhandislikning muhim qismi deb hisoblashimiz mumkin.
Shunday qilib, keyingi safar osmono'par bino yonidan o'tayotganingizda yoki ko'prikdan o'tayotganingizda, barchasini amalga oshirishga yordam beradigan oddiy nurli ustunni qadrlash uchun bir oz vaqt ajrating.
Havolalar va havolalar
Chelik ustunlar yoki siqish a'zolari dizayniga kirish
Chelik bilan batafsil qurilish
Betondan konstruktiv foydalanish
Ulashish…
