elastomerowa Podkładka łożyskowa i jej rola w projektowaniu mostów

most San Francisco-Oakland Bay o długości siedmiu kilometrów może pomieścić ćwierć miliona pojazdów dziennie. Most, zbudowany przy użyciu blisko 250 milionów kilogramów stali, musi wytrzymać masę 450 milionów kg pojazdów dziennie i około 500 tysięcy kg w danym momencie.

możliwość awarii mostu jest przerażająca, zwłaszcza podczas przekraczania dużej konstrukcji, takiej jak Most Bay. W 1989 roku trzęsienie ziemi w Loma Prieta spowodowało awarię mostu Bay Bridge. Wibracje od trzęsienia ziemi były tak intensywne, że ścinały śruby mocujące część mostu do jego siedziska. Gdy wibracje trzęsienia ziemi wzrosły, sekcja została przesunięta o siedem cali na wschód, a zachodni koniec sekcji przesunął się poza krawędź siedzenia, powodując, że cała sekcja mostu zapadła się na dolny pokład; miejsce upadku znajdowało się na molo E9, które znajduje się w połowie drogi między Yerba Buena Island i Oakland.

Bay Bridge został zaprojektowany, aby wytrzymać trzęsienia ziemi dzięki wdrożeniu technologii, która pozwoliła mostowi dostosować się do tak dramatycznych przypadków środowiskowych. W rzeczywistości wszystkie mosty są zaprojektowane tak, aby były umiarkowanie elastyczne z wbudowaną filozofią projektowania “bend or break”; zakłada się, że most będzie podlegał nieco nieprzewidywalnym siłom zewnętrznym i momentom obrotowym spowodowanym dużymi prędkościami wiatru, zmianami temperatury, dużym natężeniem ruchu, a czasami nawet trzęsieniami ziemi. Jeśli więc elastyczność ma kluczowe znaczenie, jak ją osiągnąć?

elastomerowa podkładka łożyskowa do mostu San Francisco-Oakland Bay Bridge
Most San Francisco-Oakland Bay Bridge

elastomerowa Podkładka łożyskowa rola elastomerowej podkładki łożyskowej

elastyczność mostu osiąga się przede wszystkim dzięki elementowi o nazwie Mostowa elastomerowa podkładka łożyskowa. Jest to zwykle wykonane z mocnego i giętkiego materiału, takiego jak neopren—rodzaj wytrzymałej gumy przemysłowej. Podkładki te są umieszczane między nadbudówkami, takimi jak belka mostu i podbudowy, takie jak pionowe podpory zwane filarami. Ich podstawową funkcją jest rozłożenie obciążeń nadbudówki na konstrukcję nośną i umożliwienie jej poddania się niezbędnym ruchom w nieregularnych warunkach środowiskowych bez tworzenia szkodliwych naprężeń, które mogłyby zagrozić integralności konstrukcyjnej mostu. Gdy integralność strukturalna mostu zostanie naruszona, most może się zawalić.

zapobieganie zapadaniu się nie jest jedyną funkcją elastomerowej podkładki łożyskowej. Klocki przedłużają żywotność mostów, zmniejszając zużycie materiałów mostowych. Klocki pomagają rządom zaoszczędzić pieniądze, opóźniając wymianę mostów, podobnie jak sposób, w jaki buty pozwalają ludziom chodzić na duże odległości.

nawiasem mówiąc, elastomerowe podkładki łożyskowe zostały zainstalowane w miejscu awarii mostu w zatoce w ramach projektu modernizacji sejsmicznej z 1999 roku.

projekt elastomerowy Symulacja Inżynierska 3D w projektowaniu mostów

projekt mostu z elastomerową podkładką łożyskową FEA
analiza elementów skończonych elastomerowej podkładki łożyskowej mostu przeprowadzana za pomocą SimScale

ponieważ elastomerowe podkładki łożyskowe mostu mają kluczowe znaczenie dla bezpiecznego i opłacalnego projektu mostu, są one szeroko prototypowane i testowane przed są wykorzystywane w produkcji.

korzystając z oprogramowania do symulacji, takiego jak SimScale, w ramach tego procesu można praktycznie przetestować elastomerową podkładkę łożyskową pod różnymi założeniami projektowymi i obciążeniowymi. Na przykład można założyć, że podkładka łożyskowa składa się z materiału elastomerowego wzmocnionego stalowymi płytami, a trzy podstawowe przypadki obciążeń można symulować i obserwować: 1) ściskanie, 2) ściskanie z ścinaniem i 3) ściskanie z obrotem.

wyniki można analizować, obserwując naprężenia Cauchy ‘ ego na wykresie konturowym. Można nawet zauważyć, że wraz z wprowadzeniem blach stalowych zwiększa się nośność łożyska.

elastomerowa Podkładka łożyskowa wniosek

jak widzieliśmy, projektowanie elastomerowych podkładek łożyskowych przy użyciu oprogramowania do symulacji odgrywa kluczową rolę w bezpieczeństwie mostów, niezawodności i długowieczności. Jeśli chcesz spróbować, utwórz darmowe konto społeczności tutaj, a następnie skopiuj ten szablon symulacji elastomerowej podkładki łożyskowej, zmień ustawienia lub model CAD i wykonaj własną analizę.

możesz dowiedzieć się więcej o roli symulacji inżynierskiej w aplikacjach budowlanych, pobierając bezpłatną infografikę tutaj.

Skonfiguruj własną symulację przez internet w ciągu kilku minut, tworząc bezpłatne konto na platformie SimScale. Nie jest wymagana instalacja, specjalny sprzęt ani karta kredytowa.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.