Qual è l'effetto dei diaframmi terminali sulle forze / deflessioni della trave precompressa?

Sto avvolgendo le estremità del pilastro delle travi del ponte in cemento precompresso nel calcestruzzo prima che il ponte si riversi. (Per stabilità laterale e per impedire il versamento del terreno.)

La discussione sui diaframmi intermedi per le travi precompresse è abbondante, ma non ho trovato informazioni sul comportamento strutturale dei diaframmi terminali.

Ai fini di un ingegnere consulente

Il mio giudizio istintivo / ingegneristico mi sta dicendo che l'effetto è trascurabile, ma preferisco capire cosa sta realmente accadendo prima di fare ipotesi semplificanti.

Concettualmente (contro una trave senza i diaframmi):

1. Questo cambia le deflessioni durante il mazzo? Che dire delle deflessioni a lungo termine?
2. Questo cambia i momenti di carico dal vivo e / o le cesoie?
3. Esiste una logica secondo cui la lunghezza racchiusa dovrebbe essere una funzione della profondità della trave o della lunghezza della campata?

Ho messo uno schizzo qui sotto poiché la terminologia e le configurazioni tipiche del bridge variano in tutto il mondo.

Non ho risorse su cui puntare al riguardo, ma sono abbastanza certo che il tuo istinto sia corretto. In effetti, i diaframmi terminali esistono nei ponti principalmente per trattenere il terreno all'avvicinamento. Possono anche essere utili per la stabilità laterale temporanea delle travi, ma se fosse l'unica ragione, il rinforzo metallico temporaneo sarebbe molto più semplice ed economico. L'instabilità laterale (instabilità) nella struttura finale di solito non è un fattore di controllo, soprattutto dato il rinforzo (parziale) che è la lastra.

I diaframmi a metà campata aiutano nella distribuzione trasversale del carico e impediscono alle travi primarie di "aprirsi" insieme alla deflessione della soletta. Lo stesso vale in parte per i diaframmi terminali, ma in misura molto minore poiché il carico viene trasmesso quasi immediatamente ai cuscinetti. I cuscinetti aiutano anche a impedire che le travi si "aprano". Questo è probabilmente il motivo per cui non hai trovato risorse per quanto riguarda i diaframmi finali: nessuno si è davvero preoccupato di pensare troppo a loro.

Ora, rispondendo alle tue domande specifiche:

1. Ciò cambierebbe leggermente le deflessioni, poiché il diaframma finale cambierà le distribuzioni del carico dalla soletta alle travi. Ciò sarà particolarmente rilevante se il tuo ponte ha una piccola distanza tra i diaframmi (meno del doppio della distanza tra le travi primarie, secondo i metodi classici delle lastre come Rüsch). Se i diaframmi sono più distanziati, allora non avranno quasi alcuna influenza nella distribuzione del carico e quindi non influenzeranno le deflessioni. Ciò vale anche per le deflessioni a lungo termine.

   Le deflessioni a lungo termine sono, tuttavia, influenzate da un altro fattore, che è la diversa perdita del precompressione. Nel tempo, i raggi primari proveranno a ridursi. Ciò è dovuto non solo alla contrazione naturale del calcestruzzo, ma anche al creep di compressione del precompressione. Se tutti i raggi fossero esattamente gli stessi, il creep e il restringimento dovrebbero progredire in modo simile lungo tutti loro. In tal caso, il diaframma finale non avrebbe alcun effetto poiché tutti i raggi lo "tirerebbero" la stessa quantità, implicando in una semplice traslazione del corpo rigido, senza alcuna deformazione sul diaframma.

   Quello, tuttavia, sarebbe nel mondo perfetto, e non è nostro. Il creep e il restringimento sono misteriosi e instabili, con molta dispersione. Quindi anche fasci esattamente simili comporterebbero probabilmente diversi brividi e restringimenti, il che significa che i diaframmi finali sarebbero deformati. Le deformazioni dei diaframmi (che apparirebbero come forze di taglio orizzontali sul diaframma) creeranno nel tempo forze di trazione nei raggi primari e queste forze di trazione influenzeranno il comportamento di scorrimento dei raggi nel tempo, determinando un effetto ricorsivo.

   Inoltre, i raggi non sarebbero mai esattamente gli stessi perché il carico in ciascun raggio è diverso (forse i raggi centrali hanno carichi simili, ma certamente non saranno simili a quelli alle estremità trasversali del ponte), che è sufficiente per generare (leggermente) diversi comportamenti di scorrimento nei raggi.

2. Come menzionato all'inizio del punto 1, questo cambierà le sollecitazioni subite nelle travi poiché la distribuzione del carico dalla lastra alle travi viene modificata dall'esistenza dei diaframmi di estremità. Se i diaframmi sono sufficientemente distanti, tuttavia, l'effetto è quasi certamente trascurabile.

3. Qui ho un po 'meno per andare avanti. Posso dire, tuttavia, che presso la ditta in cui lavoro di solito incorporiamo il raggio primario solo pochi centimetri (3-5 cm, di solito) nei diaframmi terminali. Ciò consente al rinforzo di controllo della fessura dei diaframmi finali di passare senza troppi problemi. Le travi primarie sono progettate con tutti i loro rinforzi sporgenti su entrambe le estremità per ancorare i diaframmi. Ovviamente, se il tuo raggio è insolito o se è un raggio profondo, il comportamento potrebbe essere diverso.