Двойной тройник
Двойной тавр или двутавровая балка представляет собой несущую конструкцию, напоминающую две Т-образные балки, соединенные друг с другом рядом. Прочное соединение полки (горизонтальной секции) и двух перемычек (вертикальных элементов, также известных как стержни) создает конструкцию, способную выдерживать высокие нагрузки при большом пролете. Типичные размеры двойных тавров составляют до 15 футов (4,6 м) по ширине полки, до 5 футов (1,5 м) по глубине стенки и до 80 футов (24 м) или более по длине пролета. Двойные тройники изготавливаются заранее из предварительно напряженного бетона , что позволяет сократить время строительства. [1]
История
[ редактировать ]Разработка двутавровой конструкции была начата в 1950-х годах двумя независимыми инициативами: одна — компанией Leap Associates, основанной Гарри Эдвардсом во Флориде, а другая — компанией Prestressed Concrete из Колорадо. Они спроектировали крылья для расширения структурного канала и покрытия большей площади с меньшими затратами. [2] В 1951 году Гарри Эдвардс и Пол Зия спроектировали предварительно напряженную двутавровую секцию шириной 4 фута (1,2 м). Непреднапряженные двойные тройники были построены в Майами в 1952 году, а в 1953 году последовали предварительно напряженные двойные тройники. Отдельно инженеры Prestressed Concrete of Colorado разработали и построили первый предварительно напряженный двойной тройник шириной 6 футов (1,8 м), названный «двойным тройником». в конце 1952 года. Первые пролеты двойных тройников составляли от 20 футов (6,1 м) до 25 футов (7,6 м). Эти двойные тройники впервые были использованы при строительстве холодильного склада для компании Beatrice Foods в Денвере . [3]
Первые пролеты двойных тройников длиной 25 футов (7,6 м) быстро выросли до 50 футов (15 м). Институт сборного/предварительно напряженного бетона (PCI) впервые опубликовал расчет несущей способности двутавровой конструкции (таблицы нагрузок) в Справочнике по проектированию PCI в 1971 году. В таблицах нагрузок используется код для идентификации типа пролета двутавровой конструкции с использованием ширины в футах. , за которым следует «DT», а затем глубина в дюймах, например, 4DT14 соответствует двойным тройникам шириной 4 фута (1,2 м) и глубиной 14 дюймов (36 см). В первой публикации было семь типов двутавров от 4DT14 до 10DT32. В список включен 8DT24, который оказался самым популярным типом двутавровой конструкции, используемым для пролетов длиной 60 футов (18 м) в течение нескольких десятилетий. В настоящее время распространенным типом двойного тройника является 12DT30 с предварительно обработанной поверхностью фланца 4 дюйма (10 см). Этот тип включен в Руководство по проектированию PCI с 1999 года. [3]
Первым зданием со всеми предварительно напряженными бетонными колоннами, балками и двойными тройниками было двухэтажное офисное здание в Уинтер-Хейвене, Флорида , спроектированное и построенное в 1961 году Джином Лиди . Лиди экспериментировал при строительстве своего архитектурного офиса, используя конструктивные элементы из предварительно напряженного бетона и разрабатывая новые конструктивные элементы «двустворки». [4]
Вначале применение двойных тройников ограничивалось конструкциями многоэтажных автостоянок и конструкциями крыш зданий, но теперь они также используются в конструкциях шоссе. [1]
Производственный процесс
[ редактировать ]Двойные тройники производятся на заводах. Процесс такой же, как и при производстве других предварительно напряженных бетонов, путем их возведения на предварительно напряженных основаниях. Кровати для изготовления двойных тройников имеют типичные размеры площади, на которой будут использоваться двойные тройники. В большинстве случаев длина кроватей предварительного натяжения составляет от 200 до 500 футов (от 61 до 152 м). [1]
Приложения
[ редактировать ]Кровельные работы
[ редактировать ]
В нежилых зданиях конструкция крыши может быть плоской. Структурный бетон является альтернативой конструкции плоской крыши. Существует три основные категории такого метода: сборный/предварительно напряженный, монолитный и каркасный . В кровле из сборного/предварительно напряженного железобетона двутавры являются наиболее распространенными изделиями, используемыми для пролетов крыш до 60 футов (18 м). [5]
Парковочные конструкции
[ редактировать ]
Современные многоэтажные парковочные конструкции строятся из сборных / предварительно напряженных железобетонных систем. Системы перекрытий в основном состоят из двойных тройников с предварительно установленной вершиной. полки Т-образных балок Эта система возникла из более раннего использования тавровых систем, в которых соединялись . Затем во время строительства бетон заливается в верхнюю часть тройников, чтобы создать поверхность пола, поэтому этот процесс называется укладкой бетона на месте. В двутавровых конструкциях верхний бетон обычно изготавливается на заводе как неотъемлемая часть сборной двутавровой конструкции. Двойные тройники соединяются во время строительства без заливки бетоном для создания поверхности пола парковочной конструкции. [6]
Преимуществом двойных тройников с предварительно установленным верхом является бетон более высокого качества, обеспечивающий более прочную поверхность и уменьшающий износ при движении. Заводы могут производить покрытие с минимальной прочностью бетона 5000 фунтов на квадратный дюйм. В некоторых районах прочность может достигать 6000–8000 фунтов на квадратный дюйм. Это сравнимо с бетонным покрытием, уложенным на месте, с более низкой прочностью бетона 4000 фунтов на квадратный дюйм. [6]
Обычно двутавры подвешиваются над несущей конструкцией. Это делается путем загибания концов перемычек двойного тройника (на фото). Закругленные концы чувствительны к растрескиванию в опорной зоне. Чтобы предотвратить растрескивание, рекомендуется включить в конструкцию двухтавровой конструкции армирующую сталь для передачи нагрузок из опорной зоны (секция уменьшенной глубины) на секцию полной глубины стенки. [6] В случае, если трещины образуются после того, как конструкция парковки уже используется, необходимы другие методы внешней поддержки двутавров. Одной из таких альтернатив является использование полимера, армированного углеродным волокном (FRP), связанного снаружи, для обеспечения армирования. [7]
Мосты
[ редактировать ]
Сборные конструкции мостов использовались при строительстве многих мостов для сокращения сроков строительства. В Соединенных Штатах во многих штатах предпринимаются попытки разработать сборные мостовые элементы и системы. Двойная тавровая конструкция является альтернативой для коротких и средних пролетов от 40 до 90 футов (от 12 до 27 м). Существует множество стандартов, таких как двутавровая балка Министерства транспорта Техаса и Северо-восточная крайняя тройная балка (NEXT) Северо -востока . [8]
Преимущество использования двутавров при замене мостов заключается в сокращении времени строительства. Техас ставит перед собой цель сократить время замены мостов с короткими пролетами до одного месяца или меньше вместо 6 месяцев в традиционных конструкциях мостов. [9]
Разработка балки NEXT началась в 2006 году Институтом сборного и предварительно напряженного бетона (PCI) Северо-Востока с целью обновления регионального стандарта по ускоренному строительству мостов (ABC). Дизайн NEXT Beam был вдохновлен двутавровыми конструкциями, которые использовались для изготовления плит железнодорожных платформ. Использование двойных тавров с широкими фланцами позволяет использовать меньшее количество балок и удерживать их на месте, образуя настил, что сокращает время строительства. Первая конструкция была представлена в 2008 году под названием «NEXT F» с толщиной фланца 4 дюйма (10 см) и требует наплавки толщиной 4 дюйма (10 см). Он был использован для строительства моста 103 штата Мэн , который пересекает реку Йорк . Семипролетный мост длиной 510 футов (160 м) был построен в 2010 году как первый мост NEXT Beam. Второй проект был представлен в 2010 году для моста через пруд Сибли на границе Ханаана и Питтсфилда, штат Мэн . Конструкция получила название «NEXT D» с толщиной полки 8 дюймов (20 см), которая не требует настила настила, что позволяет наносить изнашиваемую поверхность непосредственно на балки. Комбинация F и D под названием «NEXT E» была представлена в 2016 году. [10] [11]
Проблемы, связанные с использованием двойных тройников в конструкциях мостов, включают трещины настила моста продольные . Поскольку точки соединения между двутавровыми балками расположены продольно вдоль транспортного потока, любые боковые движения двутавровых балок могут привести к продольному растрескиванию дорожного покрытия. К ним относится дифференциальное вращение двутавровых фланцев, которое может привести к подъему или растрескиванию асфальтовой поверхности. Разделение фланцев может привести к провисанию асфальта в зазоре, образуя отражающую трещину. Чтобы уменьшить эти проблемы, было разработано множество методов управления боковыми соединениями двойных тройников. Материалами, используемыми в соединениях, являются опорные стержни , стальные стержни, сварные пластины и растворы . [12]
Стены
[ редактировать ]
Двойные тройники использовались в вертикальных несущих элементах, таких как наружные стены, [3] и подпорные стены . [13]
Использование несущих двутавровых стеновых панелей позволяет значительно сократить время строительства, поскольку за короткое время можно покрыть большую площадь стен. Использование несущих двутавровых стеновых панелей в сочетании с двутавровой крышей может уменьшить количество внутренних колонн, поскольку элементы двутавровой крыши могут иметь длинные пролеты, а концы соединяются с двутавровыми стенами для передачи нагрузок. Кроме того, потолок можно поднять выше, поскольку элементы стен с двойными Таврами также могут иметь большие пролеты. Подходит для складов, так как необходима большая площадь с высокими потолками, но без окон. Этот тип конструкции используется с 1970-х годов. [14] Институт сборного предварительно напряженного бетона включил двутавровые стеновые панели в свое Руководство по проектированию PCI в период с 1971 по 2010 год. [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Герли, Эван; Хэнсон, Кайла (13 октября 2014 г.). «Сила к двойной тройке» . Журнал «Решения для сборного железобетона» . Проверено 26 апреля 2015 г.
- ^ Скотт, Норма Л. «Размышления о ранней индустрии сборного и предварительно напряженного железобетона в Америке» (PDF) . Журнал PCI (март – апрель 2004 г.): 24 . Проверено 23 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с Насер, Джордж Д.; Тадрос, Махер; Севенкер, Адам; Насер, Дэвид. «Наследие и будущее американской иконы: двутавр из сборного железобетона» (PDF) . Журнал PCI (июль – август 2015 г.) . Проверено 23 октября 2020 г.
- ^ «День строительства: 14 октября 2014 г.» . Центр архитектуры Сарасоты . 14 октября 2014 года. Архивировано из оригинала 26 мая 2015 года . Проверено 26 апреля 2015 г.
- ^ «Бетонные кровельные системы. Часть 1: Сборные/предварительно напряженные конструкции» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 мая 2015 года . Проверено 26 мая 2015 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б с Продвижение, Комитет PCI по парковочным сооружениям, Комитет PCI по маркетингу парковок и (1997). Парковочные конструкции из сборного предварительно напряженного бетона: рекомендуемая практика проектирования и строительства (PDF) . Чикаго: Институт сборного/предварительно напряженного бетона. стр. 1–7, 3–4, 3–5, 4–4, 4–20. ISBN 0-937040-58-4 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 мая 2015 года . Проверено 27 апреля 2015 г.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Голд, Уильям Дж.; Блашак, Грегг Дж.; Меттемайер, Мэтт; Нанни, Антонио; Вюртеле, Майкл Д. (8 мая 2000 г.). «Укрепление торцевых концов сборных двойных тройников с помощью армирования из стеклопластика, связанного снаружи» (PDF) . Конгресс структур ASCE 2000 : 1–9. дои : 10.1061/40492(2000)172 . ISBN 9780784404928 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 года . Проверено 2 мая 2015 г.
- ^ Сборные/сборные элементы и системы мостов (PBES) для внесистемных мостов (PDF) . Инженерный колледж ФАМУ-БСС. Август 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2018 г. . Проверено 15 июля 2020 г.
- ^ «Пример 3: местные мосты с короткими пролетами в Техасе» . Министерство транспорта США . Проверено 2 мая 2015 г.
- ^ Вебинар ABC – UTC, 15 февраля 2018 г. Балка северо-восточного крайнего тройника (СЛЕДУЮЩАЯ) с практическим примером Рочестера VT (PDF) . Северо-восточный институт сборного/предварительно напряженного бетона. 15 февраля 2018 года . Проверено 15 июля 2020 г.
- ^ Гарднер, Лорен С.; Ходждон, Стивен М. «Первый балочный мост NEXT» (PDF) . Журнал PCI . Зима 2013 г.: 55–62 . Проверено 15 июля 2020 г.
- ^ Джонс, Гарри Л. (апрель 2001 г.). «Боковые соединения двутавровых мостов» (PDF) . Фхва/Tx-01/1856-2 . Проверено 2 мая 2015 г.
- ^ Молер, Стив (март – апрель 2004 г.). «Повесть о двух каньонах» . Дороги общего пользования . 67 (5) . Проверено 27 октября 2022 г.
- ^ «Система сборных предварительно напряженных зданий сокращает время возведения склада/офиса» (PDF) . Журнал PCI : 120–123. Январь–февраль 1974 г. Проверено 19 мая 2023 г.
- ^ «Проектирование таблиц и диаграмм» . Институт сборного предварительно напряженного бетона . Проверено 19 мая 2023 г.