Cuscinetto: selezione, protezione e manutenzione
Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Selezione dei cuscinetti 2. Progettazione dei cuscinetti 3. Materiali e specifiche 4. Protezione e manutenzione.
Selezione dei cuscinetti:
io. Considerazione di Span Length (semplicemente supportato):
(i) Nessun cuscinetto per ponti di lastra fino a una campata di 8 m tranne la fornitura di feltro per tetti o carta catramata.
(ii) Cuscinetti a piastra o cuscinetti in PTFE oltre la campata da 8 me fino a 15 m.
(iii) cuscinetti oscillanti e oscillanti MS e RC oltre i 15 me spani fino a 30 m.
(iv) Cuscinetti a cuscinetti in neoprene oltre gli 8 me fino a 30 m.
(v) Cuscinetti in neoprene e cuscinetti a rulli in acciaio e cuscinetti a rulli oltre i 30 m.
ii. Considerazione sulla resistenza d'attrito:
Il coefficiente di attrito per il cuscinetto a rulli è 0, 03 e quello per il cuscinetto a piastra scorrevole è da 0, 15 a 0, 25 cioè da 5 a 8 volte quello del cuscinetto a rulli. La forza longitudinale che ricopre i pilastri o gli abutment dipende dalla reazione verticale e dalla resistenza di attrito dei cuscinetti liberi.
La progettazione di fondazioni con pilastri e abutment di tipo lungo rigido è fortemente influenzata da questa forza e quindi, se i cuscinetti con valori più elevati di resistenza d'attrito vengono utilizzati su lunghi pilastri o abutment, il costo della sottostruttura e della fondazione aumenta.
Pertanto, nella sovrastruttura che poggia su pilastri lunghi e pilastri con spalletta minore, i cuscinetti con minore resistenza per attrito, anche con un costo aggiuntivo, possono economizzare notevolmente la sottostruttura e il costo della fondazione. La tabella 5.5 fornisce il coefficiente di resistenza per attrito di vari tipi di cuscinetti da utilizzare nella progettazione.
Progettazione di cuscinetti:
io. Piastre superiori e inferiori di cuscinetti a rulli e bilancieri:
L'area delle piastre superiore e inferiore dei cuscinetti a rulli, a bilanciere oa piastre può essere determinata dal carico da trasportare e dalla pressione ammissibile sicura tra il calcestruzzo e le superfici di acciaio. La sollecitazione diretta ammissibile nel calcestruzzo può essere aumentata come indicato dall'equazione 22.1 se vengono fornite le griglie di dispersione. Tuttavia, se sono fornite colonne a spirale, è possibile consentire un valore maggiore come indicato nell'equazione 22.12.
P = A c 6 co + A s 6 so + 2A sp 6 sp (22.12)
Lo spessore delle piastre può essere determinato da considerazioni di taglio o flessione.
La pressione ammissibile del cuscinetto, 6, sotto un cuscinetto deve essere data da:
ii. Design di Roller o Rocker:
La superficie di contatto tra un rullo e la piastra inferiore è una superficie convessa su una superficie piana (figura 22.10a) mentre la stessa tra una piastra superiore e il rullo è una superficie piana su una superficie convessa (figura 22.10b).
La superficie di contatto tra la piastra superiore o inferiore e la superficie oscillante può essere una delle seguenti:
i) Superficie convessa su superficie piana (Fig. 22.10a)
ii) Superficie piana su superficie convessa. (Fig. 22.10b)
iii) Superficie concava di raggio più grande su superficie convessa di raggio più piccolo. (Fig. 22.10c).
iv) Superficie convessa su superficie convessa. (Fig. 22.10d)
Nel determinare il raggio di curvatura della superficie di contatto dei cuscinetti a rulli o bilancieri, la formula generale data da WL Scott nel suo libro "Reinforced Concrete Bridges" è
Se p è dato in Newton per mm. lunghezza al posto della libbra per pollice di lunghezza e se n e r 2 sono espressi in mm. al posto del pollice, l'equazione 22.3 per i cuscinetti in acciaio fuso con K = 2840 diventa,
"Metallic Bearings" fornisce i carichi ammissibili sui rulli cilindrici in base ai suddetti principi con alcuni valori modificati delle costanti per acciaio dolce e acciaio ad alta resistenza. Questi sono riprodotti di seguito (p è dato in N per mm ed in mm.).
(a) Rulli cilindrici su superfici piane
P = Kd
(b) Rulli cilindrici su superfici curve
I valori di K nelle equazioni 22.8 e 22.9 sia per acciaio dolce e acciaio ad alta resistenza che per rulli singoli o doppi e tre o più rulli sono riportati nella Tabella 22.1:
Per i rulli in cemento armato su superficie piana, il valore di K quando p è in Newton per mm di lunghezza e d in mm viene valutato come prima.
iii. Progettazione di cuscinetti elastomerici:
Il design dei cuscinetti elastomerici richiede i seguenti valori di effetti locali:
i) Carichi normali, Nd
ii) Carichi orizzontali, Hd
iii) traduzione imposto, Hd
iv) Rotazione, αd.
I cuscinetti devono soddisfare i valori limite ammessi per quanto segue:
i) Traduzione
ii) Rotazione
iii) Sforzi di taglio totali dovuti a compressione assiale, deformazione orizzontale e rotazione
iv) Attrito.
iv. Progettazione di griglie di dispersione e spirali:
Quando l'intensità della pressione del cuscinetto tra le piastre del cuscinetto e la superficie del calcestruzzo supera il valore consentito, sono fornite griglie di dispersione e spirali per distribuire il carico su un'area più ampia al fine di ridurre la pressione entro i limiti di sicurezza. Laddove l'aumento della sollecitazione del calcestruzzo oltre il valore ammissibile non è significativo, solo le reti di dispersione possono essere utilizzate in due strati.
Le griglie di dispersione sono rinforzi ravvicinati di diametro da 6 mm a 10 mm con passo da 50 mm a 75 mm come mostrato nella figura 22.14. Di solito due strati di griglie di dispersione distanti tra 75 mm e 100 mm si trovano sopra la piastra superiore o sotto la piastra inferiore.
Le spirali sono composte da barre longitudinali legate con leganti ravvicinati in forma di elica. Le spirali funzionano come colonne RC e trasferiscono il carico dal cuscinetto alla superficie del calcestruzzo dopo un'adeguata dispersione in modo che l'intensità della pressione in arrivo sulla superficie del calcestruzzo sia entro il valore di sicurezza.
Quando il carico è distribuito sul calcestruzzo attraverso la griglia di dispersione e la colonna a spirale, la sollecitazione di calcestruzzo ammissibile dietro la piastra del cuscinetto può essere aumentata oltre il valore indicato dalla formula nell'equazione 22.1 che è applicabile nei casi in cui sono fornite solo le griglie di dispersione.
Il carico sulla colonna a spirale non deve superare il valore indicato da:
P = A c 6 co + A s 6 so + 2A sp 6 sp (22.12)
Dove, P = Carico sulla colonna a spirale in Newton
6co = Sforzo diretto ammissibile del calcestruzzo, in MPa
6so = Sforzo ammissibile per l'acciaio longitudinale in compressione diretta in MPa
Ac = Area della sezione trasversale del calcestruzzo nel nucleo della colonna (esclusa l'area dell'acciaio longitudinale) in mm 2
6sp = Sforzo ammissibile in tensione nel rinforzo a spirale = 95 MPa
Asp = Area equivalente del rinforzo a spirale (cioè il volume del rinforzo a spirale per unità di lunghezza della colonna).
In nessun caso la somma dei termini Ac 6co e 2 Asp. 6sp deve superare 0, 5 fck.
Materiali e specifiche del cuscinetto:
Per materiali e specifiche per cuscinetti metallici,
io. "Cuscinetti metallici" e per cuscinetti elastomerici,
ii. "Cuscinetti elastomerici" devono essere indirizzati.
Le tensioni ammissibili nell'acciaio utilizzato per i cuscinetti metallici sono riportate nella Tabella 22.2:
Esempio 1:
Progettare un cuscinetto a rulli in acciaio dolce per un carico di 1000 KN comprensivo di effetto impatto. Dato:
i) Coefficiente di attrito del cuscinetto a rulli = 0, 03 e
ii) Movimento del rullo in entrambe le direzioni = 20 mm
Tensione di calcestruzzo ammissibile di base in compressione, 6co, dalla Tabella 5.9 per calcestruzzo M20 = 5.0 MPa È possibile ottenere un valore ammesso superiore dall'equazione 22.1 utilizzando le griglie di dispersione. Supponendo un formato di piedistallo di 750 x 450 x 150 mm, A 1 = 750 x 450 e A 2 = 650 x 350.
Anche dalla Tabella 22.1, K per rullo singolo in acciaio dolce è
p = 8d o 1667 = 8d; o d = 1667/8 = 208 mm. Dì 200 mm.
Esempio 2:
Progettare il rinforzo a spirale per un udito con dimensioni della piastra di 500 x 700 e con un carico di 3000 KN.
Soluzione:
Stress concreto alla base del piatto = 3000 x 10 3/500 × 700 = 8, 57 MPa
Questo supera la sollecitazione di compressione ammissibile di base, per il calcestruzzo M20, 6co = 5, 0 MPa o 6, 28 MPa anche se viene utilizzato un piedistallo di 650 x 850 mm con griglia di dispersione. Pertanto, si propone di fornire una griglia di dispersione con rinforzo a spirale.
Si propone di utilizzare due spirali con interblocco con numero di 500, come mostrato nella figura 22.13.
Questo è maggiore di (1603 + 931) x 10 3 cioè, 2534 KN. Quindi la colonna a spirale è sufficiente per trasferire il carico di progetto di 3000 KN dal cuscinetto. La posizione relativa della griglia di dispersione e la colonna a spirale sotto il cuscinetto sono mostrate in Fig. 22.14.
Protezione e manutenzione dei cuscinetti:
In una struttura a ponte, i cuscinetti costituiscono una parte funzionale molto importante da cui dipende l'intera sovrastruttura e, pertanto, devono essere curati con cura e mantenuti in buone condizioni.
È necessario eseguire ispezioni periodiche dei cuscinetti e devono essere puliti da polvere, detriti ecc. I cuscinetti metallici devono essere lubrificati per un servizio efficiente e senza problemi. La figura 22.15 mostra un ingrassatore per la protezione di un cuscinetto a rulli metallico.
