מבוא ל Torsion בהנדסה אזרחית

Torsion מייצג את אחד הפעולות הבסיסיות לטעון כי מהנדסים אזרחיים חייבים לקחת בחשבון בעת תכנון מבנים בטוחים, עמידים. בעוד שכוחות ציריים לעתים קרובות לקבל תשומת לב ראשונית, עומסים רסאליים יכולים להשפיע באופן ביקורתי על הביצועים של דבורים, עמודות, לוחות גשר, וגבוהים בניין ליבות בנייה. הבנה מעמיקה של torsion מאפשר למהנדסים לנבא התנהגות, לחשב מתחים מושרה, ובחירת עמדות רלוונטיות של מחזוריות מודרניות, כדי לחקור את יכולת פעולה.

מה זה Torsion in Structural Engineering?

טוריון מתרחש כאשר חבר מבני נתון לרגע (טורק) נוטה לסובב אותו על ציר האורך שלו.פעולה זו טוויסט מייצרת מתחים מופץ על פני השטח, יחד עם עיוותים זוויתיים מקבילים. בהנדסה אזרחית, torsion בדרך כלל עולה במצבים שבהם העומסים מוחלים באופן אקסצנטרי, כגון a longdrelam להיות תומך במרפסתab, או ברגעים חיוניים לאחר מכן יצירת רעידות אדמה בסיסית.

  • (ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]]] [הכוח המתפתל], אשר בדרך כלל בא לידי ביטוי במילימטרים חדשים (N.m) או ב-Klopound-feet (kip-ft).
  • (ב) [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ב[[המאה ה'], [ב[[1924]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]
  • (ב) [[המאה ה-1]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]

(ב) ,היחסים השולטים ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]

סוגי טעינה Torsional

מבנים הנדסיים אזרחיים חווים ייסורים בשני צורות עיקריות:0 (Q) ⁇ ⁇ FLT:1 ו-FLT:2compatibility torsionFLT 3: פיזור בין אלה הוא חיוני לניתוח ועיצוב הנכון.

המונחים: Equilibrium Torsion

טויאוליבריום עולה כאשר הרגע הטורלי נדרש לשמור על שיווי משקל סטטי של מבנה.דוגמה קלאסית היא קרן קאנופיית מחוספסת תמיכה במגף גג; הדבורה חייבת לעמוד בפני הרגע המתפתל שתוצאות מהעומס האקסצנטרי. במקרים כאלה, הדרישה ההטוריית נקבעת נקבעת על ידי העומסים והגיאומטריה, וחברה חייבת להיות מכוונת כדי לשאת את זה כדי להפיץ בבטחה.

המונחים: TORsion

ציות תאימות מתרחשת בשל הדרישה של תאימות עיוות בין חברים מחוברים.במסגרת בטון מונותליטית מחזקת, למשל, את העיוות של קרן קצה עשוי להיות מאופק על ידי העמודות, אבל ברגעים הטוראליים ניתן להפחית או להפיץ מחדש כמו קודים של סדקים.

הבנת שתי קטגוריות אלה מסייעת למהנדסים להחליט מתי לעצב במפורש את ההצתה ומתי להסתמך על מנגנונים משניים כמו חלוקה מחדש של הרגע או שיפור חיזוק.

ניתוח Torsion in Beams and Shafts

הניתוח של torsion תלוי במידה רבה על הצורה החלקה של הצלב.עבור חלקים פשוטים, מוצקים, נוסחאות סגורות-form קיימות; עבור צורות מורכבות, שיטות מספריות או תשואות מבוססות קוד משמשים.

סודיות צלב-צבא

[ה]שורים הקלים ביותר לנתח.החלוקה של המתח היא ליניארית מאפס במרכז למקסימום בסיבים החיצוניים, כי הסעיף החצוי נשאר ישר (העיקרון של סנט-ואנט לסעיפים מעגליים), תורת ההפלגה האלסטית נותנת תוצאות מדויקות.

סעיפים שאינם מעגליים (Rectangular, I-Beam, Box)

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

המונחים: TORsion

כאשר חבר לא-חברתי מעוות, חלקי המטוס אינם נשארים מטוסים – הם מונעים מחוסנים על תמיכה או חיבורים יכולים למנוע את עיוותים מחוץ למטוס, גרימת כריתת כפייה (נקראת גם לא חד-מינית לרסיון) זה יוצר מתחים נורמליים נוספים, אשר יכול להיות משמעותי בסעיפים פתוחים.

שיקולים עבור Torsion in Reinforced Concrete Structures

חברי בטון בכפייה ב torsion דורשים פרטים ספציפיים כדי לשלוט סדק ולהבטיח התנהגות דוקטריה. Concrete יש כוח רבייה נמוך, כך עומסים רסאליים לגרום סדקים דיגווניים. גישת העיצוב בדרך כלל כרוך:

  • (ב) [15] חיזוק נזילות: ⁇ 1 (הפרקים) וברי ברים ארוכי טווח שהוצבו ליד המטר כדי לעמוד בפני כוחות המתח האלכסוניים.
  • (ב) ,0) קביעת רוחבי סדקים: (ב) § 1 (הגביל את הרגע השלילי לרגע הסגידה ל-FLT:2TcrigtureFLT 3: כדי להימנע מסדקים ברמת השירות מופרזת, או תכנון להתנהגות שלאחר-התקיפה עם חיזוקים מספיקים.
  • (FLT:0) עיין בגורם הפחתת הכוח: קודים בנייה 1:1 (ACI 318, יורוקוד 2) לרשום גורמי הפחתה כוח עבור נזילות, לעתים קרובות נמוך יותר מאלה עבור שביתה, כדי להסביר את האופי החריף יותר של כישלונות רסאליים.

לדוגמה, ACI 318-19 מפרט כי ניתן להתעלם מאפקטי ההצתה כאשר הרגע השלילי הוא פחות מסף FLT:0.083 λ ⁇ fc (Acp2 / Pcp) FLT:1, שבו FLT:2Acph3 λ ⁇ fcLT 3 הוא האזור סגור על ידי ⁇ ipcfimeter (חלק קטן של 4)

התנהגות חומרית וטורלציה

התגובה של חומרים שונים torsion משתנה באופן משמעותי, המשפיע על אפשרויות עיצוב.

פלדה פלדה

פלדה סטרקטיטורית מציגה דוקטריות מצוינות ויכולה לסבול עיוות משמעותי לפני כישלון.עם זאת, חלקים פתוחים סלנדר (I-beams, ערוצים) רגישים למזח מאוחר יותר תחת מזחלות וטורף משולב. מעצבים לעתים קרובות להגביל את הלחץ torsional באמצעות הוראות ב- AISC Specification (פרק H).

Reinforced Concrete

כפי שצוין, כוח ה- Tenile הנמוך של בטון גורם לרסיון מקרה עיצוב קריטי. בטון מחונן יכול לשפר את ההתנגדות ההרסית על ידי דיכוי מראש של הקטע, עיכוב היווצרות סדקים. Post-tensioned Box girders בגשרים מעוקלים הם דוגמאות נפוצות שבו torsion הוא נהג עיצוב ראשוני.

טיםבר ו-Comosites

חברי טים בטורריון הם נדירים כי האופי האנסוטרופי שלהם (החומר משתנה עם כיוון דגנים) גורם להם חלשים במקביל לדגנים. מהנדסים בדרך כלל להימנע מעונש במבנים עץ על ידי פירוט קשרים למנוע טוויסט. סיבים-כוח פולימרו פולימר (FRP) מורכב יכול להיות מותאם עבור torsion, אבל חוסר דוקטריות דורש לעתים קרובות גורמים בטיחותיים גבוהים יותר.

דוגמאות אמיתיות ל-TORsion בהנדסה אזרחית

עומסי טורסי מופיעים באינספור מבנים; הבנתם חיונית לבטיחות ולשירות.

גשרים

גשרי פלדה או בטון קופסה-girder חווים מומנט משמעותי מן עומסי רכב וכוחות צנטריפוגה.החלק הצלב הסגור של גלר קופסה מספק קשיחות נוסטלגית מעולה, מה שהופך אותו הבחירה המועדפת על היערכות מעוגלת.גשרים מעוקלים גם מול מתחים סימטריים ורוח, הדורשים עיצוב קפדני של החלקה חוצה ודוגמה דינמית של גשר 1Fal לאחר מכן הציגה לטמפרטורות:

בניינים גבוהים

(הגורדי שחקים הנחושים ברוח או בעומסים סיסמיים יכולים לפתח נזיפה משמעותית, במיוחד אם הבניין יש תוכנית לא סדירה (L-shape, T-shape, Aסימטרי הליבה) התגובה הטורציונאלית (התגובה הטוררית) יכולה לפתח את הגדלות אם מרכז המסה אינו תואם למרכז הנוקשות, מה שגורם למבנה להתקיף בערך ציר אנכי.

מגדלים וצ'ימניס

מגדלים גבוהים ללא הגבלת זמן (טלקומוניקציה, טורבינות רוח) וצ'יליאנים תעשייתיים חייבים להתנגד לנסיגה ממתחים אקסצנטריים, רוח, או עומסים סיסמית'ים. Reinforced בטון שלעתים קרובות להשתמש בחלק מעגלי חלול, שהוא יעיל מאוד בלחיצת טור בשל צורתו הסגורה ורגע הקוטבי גבוה של המגדל של CN בטורונטו תוכנן עם מטיפוס בצורתו של Yxrexatives, בעודו, הוא מספק עמידות נאותה ל-Yxeragon.

נושאים מתקדמים: Torsional Buckling ודינמיקה

מעבר לכוח סטטי, הטורריון יכול לשלוט על יציבות וביצועים דינמיים.

הבא הפוסט הקודםTorsional Buckling

בדבורים פלדה, הדחיסה של הדחיסה יכולה לנבוע מאוחר יותר בעוד שהדבורה מתעמלת, תופעה המכונה buckling מאוחר יותר (LTB) מצב הכשל הזה מתרחש כאשר האורך הלא-מוחק עולה על סף, ואת הנוקשות של beam של beam תורמת להתנגדות שלה. AISC מספק עקומות LTBs בהתבסס על המודולים של אמם וניתן להגדיל את החלקים המשתנים מאוחר יותר.

המונחים: bration

מבנים סלנדר כמו גשרים ומגדלים גבוהים יכולים להציג תנודות רסאליים תחת הרוח או עומסים הנגרמים על ידי האדם. גשר טאקומה Narrows Bridge קריסת (1940) הוא דוגמה ידועה שבו oscillation torsional הוביל לכישלון מבני.העיצוב המודרני משתמש בבדיקת מנהרה ודינמיקה חישובית כדי לחזות ולצמצם את ההשפעות הללו.

קוד דרישות וסטנדרטים

מספר קודים בינלאומיים מספקים הוראות מפורטות לתכנון הטורציונלי:

  • (ב) [15] [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) סעיף 6.3 מתייחס לתכנון הטורציונאלי באמצעות אנלוגיה סגורה סגורה, עם דרישות זרימה וחיזוק.
  • (FLT:0)ASCE 7 (ארה"ב): FLT:103 מספק עומסי עיצוב מינימליים עבור torsion במבנים, כולל השפעות שליליות מקריות עבור עיצוב סיסמי.
  • (ב) ⁇ :0)AISC 360 (ארה"ב): פרק 1 של פרק H מפרט עיצוב עבור torsion באנשי פלדה, כולל מדינות גבול של תשואות, קריסה ושבר.

מהנדסים צריכים תמיד להתייעץ עם קוד הבנייה המקומי האחרון, שכן ההוראות מתפתחות עם מחקר ותצפיות שדה.

טיפים מעשיים עבור Torsion-Resistant Design

כדי לנהל ביעילות את ההצתה בפרויקטים של הנדסה אזרחית, לשקול את ההנחיות הבאות:

  1. בחר קטגוריות סגורות (עמודי תיבות, צינורות מעגליים) בכל מקום אפשרי עבור חברים הנושאים טורף משמעותי.הם מציעים נוקשות גבוהה בהרבה מאשר חלקים פתוחים.
  2. כאשר חלקים פתוחים (I-beams, ערוצים) משמשים, מספקים חישבים מאוחרים מספיק בנקודות של יישום עומס רסדי ותומך כדי למנוע מלחמה וגלישה.
  3. בחיזוק בטון, השתמש ב-Hoops סגור (לא פותחים רוטטים) עבור חיזוקים טורפים, והפצת ברים ארוכי טווח סביב המערכת כדי לשלוט בסדקים דיגווניים.
  4. עבור תוכניות בנייה לא סדירות, לבצע ניתוח דינמי תלת מימדי כדי ללכוד את ההגברה מקרית ואת ההגברה הטורפית, במיוחד באזורים גבוהים של סוציולוג.
  5. בדוק את האינטראקציה בין torsion לבין כוחות אחרים (בסביבות, Shear, axial) קודים מספקים לעתים קרובות משוואות אינטראקציה, כגון ACI 318 של מומנטון משולב של ACI 318 ועיצוב Shear.
  6. שיקול אחריות: טוויסט מוגזם יכול לפצח מחיצות, דלתות ריבאונדות, או לגרום לעיוות של מערכות מכניות.הגבלת זווית של טוויית ערכים מקובלים (בדרך כלל 1 מעלות ל- 2 מעלות עבור מבנים תחת עומסי שירות).

מסקנה

Torsion נשאר קריטי, לפעמים להתעלם, היבט של יכולת רבת עומס מבני בהנדסה אזרחית.ממה טוויסט של קרן מקוצר פשוטה, תגובה מורכבת של מגדל בן 100 קומות תחת הרוח, מהנדסים חייבים לנתח במדויק ועיצוב לדרישות torsional כדי להבטיח בטיחות, שירותיות, ועמידות עמידה. על ידי הבנת מכניקה הבסיסית - האופי של אחידות לעומת לוחמה יעילה יותר, התנהגות שונה של חומרים משפטיים ופעולות אלה יכול להיות רק חומרים מודרניים יותר.