작은 표면에 하중을 더 집중시키는 베어링 플레이트가 사용되는 이유는 무엇입니까?

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다음은 다리 철근 콘크리트 빔이 매립지를 만나는 베어링 플레이트 사진입니다.

교량 경간은 길이가 약 20 미터이며, 두 개의 철근 콘크리트 보로 구성되어 있으며, 각 보의 각 끝단에 하나의 판, 총 4 개의 판이 있습니다. 교량에는 차축 당 25 톤의 철도 트랙이 있습니다. 베어링 플레이트는 주철 (또는 강철)로 만들어지며 힌지를 통해 연결된 두 개의 큰 부품으로 구성됩니다.

차축 차당 25 톤은 열차가 지나갈 때 다리가 수백 톤과 같은 무게를 지니고 있음을 의미합니다. 예, 방금 다리 무게를 무시했습니다.

플레이트의 상부 및 하부 표면은 매우 작을뿐만 아니라, 플레이트는 수용된 하중을 더 집중시켜 더 작은 표면을 통해 힌지로 전달합니다. 기본적으로이 작은 경첩만으로도 100 톤 이상을 받아들입니다. 그리고 이것은 의도적으로 설계되었습니다.

균일 한 단면을 가진 일부 부품을 통해 분배되거나 적어도 전달되는 대신에 의도적으로 부하가 집중되는 이유는 무엇입니까?

— 날카로운
소스

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브리지 및 기타 구조는 정적 객체가 아니기 때문입니다. 이들은 다양한 하중 하에서 구부러져 야하며 열팽창에 따른 길이 변화도 수용해야합니다. 힌지 핀으로 각도를 변경할 수 있습니다. 상부 힌지 플레이트와 빔 바닥의 평판 사이의 슬라이딩 조인트는 길이 변화를 허용한다.

연결이 단단하면 시간이 지남에 따라 이러한 힘이 구조물을 파괴 할 수 있습니다.

— 데이브 트위드
소스

무거운 하중 전달로 인해 다리가 아래쪽으로 구부러지는 경우에 해당합니까?

— sharptooth

@sharptooth 예. 일반적으로 다리의 다른 쪽 끝에는 일종의 슬라이딩 플레이트 배열이 있습니다.

— Dave huh

@sharptooth 로커 베어링이라고 불리는 일부 오래된 교량에서는 온도 또는 부식으로 인한 동결과 함께 충분한 팽창 및 수축 또는 굴곡주기에 걸쳐 로커가 베어링 패드에서 "보행"할 수 있습니다. 목록 / 기울기를 너무 많이 감아 불안정하게 만듭니다. 로커 패드가 베어링에서 배출 된 브리지를 한 번 검사하여 6 '떨어진 땅에 앉아있었습니다. 처음에 나는 그것을 집어 들었을 때 그것이 무엇인지 몰랐다. 그리고 나서 나는 베어링을보고 그것이 떨어졌고 의도 한대로 작동하지 않는 것을 보았다

— Forward Ed

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이유는 매우 간단합니다. 강철은 콘크리트보다 훨씬 강합니다.

$f_c > 100~\text{MPa}$ $f_c > 40~\text{MPa}$

$f_y > 250~\text{MPa}$

따라서 해당 교량의 강철은 콘크리트보다 약 7-8 배 더 강합니다. 따라서 콘크리트가 하중을 강으로 (판을 통해) 안전하게 전달하는 데 필요한 모든 영역에서 강철은 실제로 훨씬 적게 필요하므로 자체 치수를 안전하게 줄일 수 있습니다. 버클은 힌지 주변의 브레이스에 의해 제어됩니다.

힌지가 전혀 사용되지 않는 이유에 대해서는 @DaveTweed의 답변에서 설명한 것처럼 브리지가 설계된 방식과 관련이 있습니다.

— 와사비
소스

콘크리트 강도의 진전은 놀랍게도 비단 조적입니다. 지난 20 년 또는 30 년 동안의 연구에 따르면 BCE의 로마 콘크리트는 화산재를 재료에 혼합하여 만든 것으로 보입니다.

— Carl Witthoft

@CarlWitthoft : 그렇습니다. 그러나 일단 콘크리트가 암흑과 중세 이후에, 특히 과학적 혁명 이후에 재발견되면 강도는 단조롭게 증가했습니다 (그러나 일정한 비율은 아닙니다). 나는 OP가 요구하는 다리가 50 세 이상이었던 것을 의심한다.

— 와사비

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철강도 발전했습니다. 5-10 %의 연신율을 가진 2 개의 GPA UTS 열처리 된 주강이 있지만 용융 및 쏟아지는 동안 진공 또는 아르곤 덮개가 필요하기 때문에 1GPa 이하의 대안보다 훨씬 비싸다. 또한 충격 인성과 에너지 흡수를 획기적으로 개선 한 TRIP 및 TWIP 강재 (강력과는 관련이 없지만). TWIP는 최대 800MPa 또는 최대 100 % 신장입니다. 예, 실패하기 전에 길이가 두 배로 증가했습니다. 또한 복잡한 화학 처리로 복잡한 열처리와 성형 공정으로 인해 상당히 비쌉니다.

— wwarriner 2016 년

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@CarlWitthoft : 구체적인 기술의 진보 (또는 부족)는 기술 혁신 / 발견보다 시장의 힘 및 유통 채널과 관련이 있다고 주장합니다. 노르웨이 인들은 예를 들어 강철이 아닌 콘크리트로 중공 줄기 드릴링 오거를 생산했습니다. 그러나 현지 골재 공급 업체, 포틀랜드 시멘트 제조업체 등과 같은 업계의 관심사와 비용 문제는 실제로 상업적 채택에있어 주요 장애물 중 하나라고 생각합니다.

— AsymLabs

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기본 엔지니어링 과정으로 돌아가 빔의 굽힘 모멘트 다이어그램을 살펴보면 핀 롤러 지지대와 함께 종종 설명됩니다. 한쪽 끝은 회전 만 허용하고 다른 쪽은 롤러 연결로 회전 및 수평 이동이 가능합니다. 이것은 빔을 정적으로 결정합니다.

이 다리가 처음 건축되었을 때, 엘라스토머 / 고무 베어링 패드 및 기타 몇 가지 옵션이 없었습니다. 이 디자인은 디자인에 사용하는 수식을 에뮬레이트하거나 수식이이 배열에서 작동합니다. 따라서이 유형의 구성이 좋습니다. 이를 통해 공식을 의도 한대로 사용할 수 있고 디자인을 단순하게 유지하며 당시의 기술을 사용할 수 있습니다. 또한, 다른 포스트에서 언급 한 바와 같이, 쇼어 링을 제거한 후 실 하중, 데드 변형 또는 처짐의 결과로 지지대에서 회전 할 수 있습니다. 콘크리트에 내장 된 강판은 스팬 측정 및 배치에 약간의 부정확성을 허용하며 진동이나 지진으로 인해 빔이 약간 이동하는 경우에도지지 할 수 있습니다.

또한 다양한 유형의 베어링에 강철 거더와 유사한 구성이 표시됩니다. 나는 신발이나 신발 판이라는 용어가 사용될 것이라고 생각하지만, 다리보다 건물에 더 많을 수도 있습니다.

옆으로

"RAIL"교량과 관련하여 AREMA에 맞게 설계된 북미의 대다수는 단일 경간 또는 다중 경간 교량에 상관없이 간단한 경간으로 구성됩니다. AREMA 과정에서이 규칙을 따르지 않는 대다수의 사람들과 함께 도시에있는 12 개의 철도 교량에 대한 검사를 마쳤을 때이 문장이 재미 있다는 것을 알았습니다. 고속도로 교량에서는 활하중에 대해 연속적인 경향이 있으며 이러한 교량은 정적으로 결정되지 않습니다.

— 포워드 에드
소스