Proč navrhovat zavěšený most se stožáry nakloněnými k překonávané překážce?

Proč stavět stožáry nakloněné od překonané překážky?

Kromě estetického zajímavosti to může být také strukturálně efektivní. Osobně Mnoho mostů Calatrava využívajících tento koncept, zejména Puente del Alamillo . Pylon je ve skutečnosti plně stlačený při mrtvém zatížení: napětí kabelu a vlastní tíha pylonu se rozloží na sílu přímo dolů v ose pylonu.

Proč stavět stožáry, které jsou nakloněné k překonávané překážce?

Bohužel hlavní odpovědí je estetika. „Umění“ je hrdé na místo a zvyšuje náklady. Protože zde máme vlastní tíhu stožáru a napětí kabelu, které působí společně, oba ohýbají stožár stejným směrem. Abychom tomu zabránili, obvykle použijete hodně předpětí.

Dobře, takže vidím , že by to mohlo mít technický smysl, kdybyste kvůli omezením svého webu měli krátký hlavní rozpětí a dlouhé backspany; protože pak by síla kabelu na zadní rozpětí (působící proti vlastní tíze pylonu) mohla být větší než síla kabelu na hlavním rozpětí. Ale to by bylo velmi neobvyklé a na obrázku, který jste poskytli, tomu tak není.

Poznámka ke konstrukci šikmých stožárů

Vaše „obvyklá strategie“ není ve skutečnosti u větších kabelových mostů běžná. Daleko častější je stavět část stožáru a část paluby, spojit je kabelem a pak opakovat. Po této metodě se nerovnovážné zatížení vlastní tíhy na nakloněném stožáru výrazně sníží.

Komentáře

• Některé opravdu hrozné (s s ohledem na inženýrský smysl) byly věci provedeny v konstrukci mostů ve jménu ‚ art ‚. Podívejte se například na sunderlandecho.com/news/business/… , který se velmi blížil budování dříve cena byla tak astronomická, že byla zrušena.
• @achrn – skvělý příklad. Příliš mnoho dalších na zmínku, bohužel …
• Je opravdu špatné, když estetická nebo umělecká hodnota mostu někdy převáží nad dodatečnými náklady spojenými s vytvořením méně efektivního designu? Dokud je design bezpečný, tak proč nevytvořit něco krásného a zároveň vytvořit něco funkčního?
• @KevinWells – No, přijďte na technický web a vy ‚ Dostanu odpověď od inženýra! Inženýři bývají spíše praktičtí než umělečtí … Určitě existují případy, kdy je zvýšení nákladů v důsledku uměleckých prvků přijatelné; viz např. Puente del Alamillo, který jsem zmínil; bylo by nákladově efektivnější postavit jednodušší most, ale přijímám umělecké prvky, protože mají strukturální funkci.Když jsou umělecké prvky anti-strukturální, jsem proti nim (se zavřeným technickým kloboukem) mrtvý.

Jak říká AndyT – zdá se, že ve většině případů jde o estetiku.

Vzhledem k výše uvedenému jako odpovědi je následující v podstatě komentář, ale zdálo se, že stojí za zveřejnění, protože poskytuje mnoho podrobností o tom, co jde do design a jak existují problémy, které „outsiderům“ nejsou zřejmé, ale které mohou být důležité. např. v tomto příkladu je rozpětí velmi mírně zakřivené, což vede k průhybu 66 mm na vozovce (pod 3 palce), ale způsobilo to další potíže . A úsilí potřebné k vybudování tohoto mostu a těsné tolerance nejsou z kontroly vůbec zřejmé.

To se zdálo užitečné, protože zatímco původní otázka se ptá jen na šikmé věže, ukazuje to, kolik dalších neviditelných faktorů může ovlivnit design.

ORMISTON ROAD CABLE POBYTOVÝ MOST
Tento článek poskytuje přehled vybraných stavebních výzev, se kterými se setkáváte při stavbě lanového mostu Ormiston Road, ikonického ocelového a betonového mostu zkonstruovaného v parku Sir Barry Curtis, Manukau City, Auckland.

Pokud správně rozumím popisu, jedna věž je ve značné kompresi a druhá v tahu. Toto je malý silniční most, ale díky různým omezením jsou technické potíže větší než u některých mnohem větších mostů.

Několik klíčových komentářů – stojí za přečtení celého příspěvku.

• Konstrukce kabelového mostu byla technicky velmi složitá díky asymetrické geometrii a velmi těsné zadané tolerance. Mostovka je v okruhu přibližně 37 km, což zní velmi plochě, ale má za následek variace úrovní kvůli zakřivení 66 mm po délce mostu. Stožáry o délce 45,5 m jsou tvořeny 28m železobetonovou částí zúženou od průměru 1,8 m na základně do průměru 1,3 m nahoře, s 5,5 m vysokou konstrukční ocelovou krabicí, která zajišťuje ukotvení podpěrných kabelů a je zakončena 12 m příhradová věž z nerezové oceli a skla. Pro další komplikaci jsou oba stožáry podélně nakloněny dozadu o 15 stupňů a skloněny k sobě o 5 stupňů a nebyly samonosné.

• Existovala jen velmi malá tolerance při zajišťování toho, aby podpěrné kabely byly správně vyrovnány mezi pylonem a kotevními úchyty paluby. Úhlová rotační tolerance 0,25 stupně běžně uváděná pro kabelové mosty vyžadovala, aby poziční tolerance kotevních úchytů byla do 3 mm. S touto úrovní přesnosti byla velká část stavebního úsilí a zmírnění rizik zaměřena na integritu průzkumu a zachování stavebních tolerancí.

• Betonové stožáry jsou nakloněny ve dvou směrech a poskytují mostu dynamický prvek. Jsou také umístěny blíže k západní opěře než východní, což znamená, že zadní rozpětí je podstatně kratší než přední rozpětí. Tato asymetrie generuje značné pozvednutí západního opěra, kterému se brání hromady hlubokého napětí.

• Normální Drossbachovo potrubí nemohlo být použito jako opláštění šlachy poté, co výzkum ukázal, že Drossbach se mohl zhroutit asi na 12 m výšky betonu. Jako alternativa byla použita ocelová tlaková trubka 100 NB, která si poradí s vysokou hy

• Před zvednutím a umístěním do hromádek, které již měly výztuž, byly na zem sestaveny šlachy. klec nainstalována. Trvalo synchronizované úsilí 3 jeřábů pomocí 6 trhacích bloků a rypadla úspěšně zvednout 45 m dlouhé pružné šlachy z vodorovné do svislé bez zalomení šlachy, aby mohly být spuštěny do pouzdra hromady.

• Hromady šlach procházejí západní opěrou a končí v palubě. To znamenalo, že šlachy nemohly být namáhány a injektovány, dokud nebyla paluba nalita, asi o 9 měsíců později. Jako dočasné opatření k prevenci koroze provazce byl do šlach vlasu zaveden ** roztok hydroxidu sodného k vytvoření ochranného alkalického prostředí. K monitorování a udržování zásaditosti se používalo pravidelné testování pH.

• Zatímco rozpětí můstku je krátké 70 m, efektivní přítoková oblast pro kabely byla podobná velikost mnohem většího kabelového mostu kvůli velké šířce paluby a vyústila v podobně velké kabelové vzpěry.

Lávka s „šikmou věží“ na Hnědá sova (hoo?) Na Novém Zélandu.

Umístění na mapách Google

Komentáře

• Za prvé: vaše chápání toho, že “ jedna věž je v napětí „, je nesprávná: obě věže jsou v tlaku, jedna opěra je v tahu. Zadruhé: Nevidím ‚ žádné technické zdůvodnění návrhu – vypadá to jako další příklad, kdy byla forma vybrána pro estetiku (“ zavěšený most se dvěma pylony na jednom konci by vypadal skvěle „), což vedlo k vytvoření extra technické výzvy (opora v napětí). Zatřetí: Bůh mi pomoz, ale ‚ jsem na tom rád pracoval; vypadá to skvěle! : D
• @AndyT (2) re “ … nevidím ‚ žádné technické zdůvodnění pro design … “ – > Skutečně – jak jsem uvedl v první větě. tj. souhlasíme. (1) Abutment / tower – > souhlasím. Věděl jsem, že to bylo velmi špatné, ale já (hloupě) jsem se nevrátil k obrazu, který jasně ukazuje, že obě věže MUSÍ být v napětí. Myslím, že jsem zaměňoval pilíř s věží – což není to, co mysleli. (3) Zábavné na hraní, ano, ale zdá se mi to celkem chytré na můj vkus. Jsem ‚ m EE s velkým přetečením do “ dalších “ – pokud selže v příštích několika desetiletích se nedivím ‚. Doufejme, že ne.
• @AndyT Říkali, že to byl první zavěšený most v NZ. Možná silniční most – ale tato lávka u Brown Owl [:-)] je tam asi 20 let.

Věřím, že existuje rozumný technický důvod, na který zatím nikdo neuvedl. Na obrázku v původní otázce se zdá, že střední rozpětí je o něco delší než dvojnásobná délka každého vnějšího rozpětí podporovaného kabelem. To znamená větší zatížení z každé poloviny středního rozpětí než z každého vnějšího rozpětí podporovaného kabelem. Kromě toho by se kabely z přísně vertikálních věží musely stát mělčími, aby se dosáhlo větší vzdálenosti do středu středního rozpětí, což by dále zvýšilo napětí nezbytné pro podporu stejného částečného vertikálního zatížení.

To by mít za následek nevyvážené napětí na vertikálních věžích a mají tendenci je tahat dovnitř a narušovat most. Mít věže nakloněné ven – a / nebo být vytaženy směrem ven dodatečným napětím do zemní podpory – může být jedním ze způsobů vyrovnání nerovnováhy (například v asymetrickém příkladu v odpovědi @RussellMcMahon), ale může se stát, že požadovaná úroveň napětí se stává nepraktickou pro požadovanou vzdálenost a vzdálenost rozpětí a vzhledem k nosné konstrukci na korytě pro daný most. V každém případě by se určitě zdálo, že to vyžaduje větší strukturální podporu – a tedy i náklady – aby se věže opíraly směrem ven proti ještě většímu napětí, aby podpořily ještě větší dosah do středu dlouhého středního rozpětí. (To může být důvod, proč konvenční moudrost měla potíže přijít s proveditelným a cenově dostupným designem, pokud to v tomto případě platilo.)

Místo toho se zdá, že díky naklonění věží dovnitř jsou kabely schopné zachovat vyváženější profil s menším namáháním, které se přidává k designu, jen aby se vyvážil. Vrcholy věží jsou poblíž každého středu mezi středem středního rozpětí a vnějším dosahem každého vnějšího rozpětí podporovaného kabelem, takže kabely pod největším napětím (a mající největší horizontální složku) jsou nejsymetrickější … aby pak byly boční síly na každé věži vyvážené. Je to spíš jako podstavec vertikálních věží, které byly jednoduše zasunuty dále od sebe při zachování pevných vrcholů, což znamená, že struktura a náklady jsou spíš podobné jako u kratšího středního rozpětí pomocí symetrických kabelů ze svislých věží spíše než u zrychlujících výdajů po delší dobu rozpětí s konvenčními konstrukcemi.

Přesná vzdálenost mezi kabelovými úchyty na rozpětí nemusí být přesně stejná pro střední rozpětí a vnější rozpětí, a může se mírně lišit napříč každým rozpětím, aby se mírně lišilo zatížení každé podpory protože upevňovací bod na věži se mezi dvojicí částečných zátěží stává dále od středu. Každou přírůstkově bližší dvojici kabelů lze poté umístit tak, aby se vyrovnalo boční napětí na věži a zatížení zátěže na věž směřovalo podél jejího osa pevnosti v tlaku. Inženýrská matematika pro vypracování optimálních umístění je mimo mě.Je možné, že rozteč zatížení kabelů je koneckonců stejná; prostě to nemusí nutně být s tímto přístupem.