Кіріспе

Көпір палубалары үшін дәнекерленген болаттан жасалған сегменттік құрылыс техникасы. Ортотроптық көпір немесе ортотроптық палуба, әдетте, жасалған палубасы ұзындығы бойынша немесе көлденеңінен, немесе екі бағытта да қатайтылған конструкциялық болат палуба тақтасынан тұрады. Бұл жасалған палубаға көлік жүктемесін тікелей қабылдауға және көпір құрылымының жалпы жүктемеге төзу қабілетіне үлес қосуға мүмкіндік береді. Ортотроптық палуба палуба шеңберлік элементтерімен, мысалы, көлденең еден арқалықтары мен бойлық арқалықтардың желісіне біріктірілуі немесе оларға тірелуі мүмкін. Осы әртүрлі қатайту элементтерін таңдау – мысалы, қабырғалар, еден арқалықтары және негізгі арқалықтар – бір-бірімен алмастырылуы мүмкін, нәтижесінде ортотроптық панельдердің кең ассортименті пайда болады. Ұзындығы мен көлденең бағыттарындағы қатаңдығы әртүрлі палубалар "ортотроптық" деп аталады. Егер қатаңдық екі бағытта да шамалас болса, онда палуба "изотроптық" деп аталады. Болат палуба тақтасы мен қабырғалар жүйесі талдау мақсатында ортогональды анизотроптық тақта ретінде қарастырылуы мүмкін, сондықтан оның қысқартылған атауы – "ортотроптық".

Талқылау

Қаттыландыру элементтері бір мезгілде бірнеше функцияны атқара алады. Олар пластинаның иілуге қарсы тұру қабілетін арттырады, осы арқылы жергілікті дөңгелек жүктемесін қабылдауға және осы жүктемені негізгі арқалықтарға таратуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, олар пластинадағы болаттың жалпы көлденең қима ауданын ұлғайтады, бұл палубаның жалпы иілу сыйымдылығына оның үлесін арттырады (яғни палубалық плита қорап немесе I-арқалықтағы жоғарғы жиек ретінде жұмыс істейді). Ақырында, қаттыландырушылар пластинаның бүкілуге қарсы тұруын арттырады. Осындай құрылымдық әсерлер композиттік арқалық көпірдегі бетон плитаға да тән, бірақ болаттан жасалған ортотроптық палуба айтарлықтай жеңіл болғандықтан, ұзын көпірлерді тиімдірек жобалауға мүмкіндік береді. Ортотроптық палубаны қолдануға кедергі жасайтын негізгі фактор – оның өндіріс құны, себебі көп мөлшерде дәнекерлеу жұмыстары қажет. Сонымен қатар, оны құрылыс орнында емес, алдын ала құрастыру қажет, бұл бетон палубаларына қарағанда икемділікті азайтады. Ортотроптық палубалар шаршауға және жабын қабатының қабаттасуына бейім, ал жабын қабаты, палуба сияқты, салмақты азайту үшін көбінесе өте жұқа материалдан жасалады.

Өнертабыс

1948 жылы неміс инженері, MAN корпорациясының қызметкері доктор Корнелисқа No. 847014 неміс патенті берілді. MAN-ның жобалау нұсқаулығы 1957 жылы неміс тілінде жарық көрді. 1963 жылы AISC Солтүстік Америкалық жобалау тәжірибесіне негізделген өзінің нұсқаулығын жариялады.

Ортотроптық палубалық көпірлер

Дүние жүзінде мыңдаған ортотроптық палубалы көпірлер бар. Үнемдеу мен артықшылықтарға қарамастан (палуба салмағын азайту арқылы көпірдің жалпы салмағының 25%-ға дейін үнемдеуге болады, себебі салмақты азайту кабельдерге, мұнараларға, тіреулерге, бекіткіштерге және тағы да басқаларына да әсер етеді), 2005 жылы АҚШ-та осындай көпір палубаларының саны 60-қа жуық болды. АҚШ-тағы ортотроптық көпірлердің шамамен 25%-ы Калифорнияда орналасқан, оның ішінде Сан-Матео-Хейвард көпірі – АҚШ-та ортотроптық палубаны қолданып салынған алғашқы ірі көпірлердің бірі. Көптеген ірі кабельдік көпірлер, сондай-ақ қазіргі рекордтық аралықтағы (кабельдік және аспалы көпірлер) құрылыстар болат ортотроптық палубаларсыз мүмкін емес болар еді. Ең ұзын немесе рекордтық аралықтағы жәшік тәрізді арқалық, қисайған тіреуіші бар көпірлер; аркалы көпірлер; жылжымалы көпірлер және Норвегиядағы екі жүзбелі көпір ортотроптық палубаларды пайдаланады. Мило виадугі – Францияның Мило қаласындағы кабельдік көпір, ол барлық көпірлердің арасында ең үлкен ортотроптық болат палубасының ауданына ие. Жоғарғы құрылымның жалпы салмағының төмендігі Millau Viaduct көпірін екі бастан түсіруге мүмкіндік берді. Акаши Кайкё көпірінің ортотроптық палубасы жапондықтарға шамамен 6000 фут (1829 м) немесе Алтын қақпа көпірінен 50%-ға ұзын аралықты салуға мүмкіндік берді. Ортотроптық палубалар палубаның өте аз тереңдігін қамтамасыз етеді, бұл көтерілу бұрышын және оның құнын азайтады. Бұл конструкция басқару және басқа жылжымалы көпірлерде де кеңінен қолданылады, онда жеңіл палубаны пайдалану арқасында механикалық элементтердің құнын айтарлықтай үнемдеуге болады. Мысырдың Суэц каналы арқылы салынған Эль-Фердан теміржол көпірі рекордтық аралықтағы көпір болып табылады. Эразм көпірінің кабельдік және басқару бөліктерінде ортотроптық палуба қолданылған. Нью-Орлеандағы Данцигер көпірі – өте үлкен тік көпір. Мумбай транс-тасымалдау сілтемесі, сондай-ақ Атал Сету деп аталатын көпір – Үндістандағы алғашқы ортотроптық болат палубалы көпір. Ол Оңтүстік Мумбайды Нави Мумбайдың JNPT (Нхава Шева) портымен байланыстырады және Мумбай мен Пуне / Нави Мумбай / Гоа / Пунеден оңтүстік-шығысқа қарай орналасқан басқа қалаларға саяхат уақытын қысқартады.

Көпір палубасының алмастырулары

Бастапқыда бетон немесе құрылымдық емес палубамен салынған көпірді жеңіл ортотроптық палубамен қайта жабдықтау мүмкін. Мұндай шара әлемдегі маңызды немесе танымал көпірлердің жүктемеге төзу қабілетін сақтау немесе ұзарту үшін қолданылады. Алғаш рет бұл технология 1975 жылы Солтүстік Америкада, Ванкувердегі Лайонс-Гейт көпірінде пайдаланылды, ол 1938 жылы өте жеңіл конструкциямен салынған болатын. Лайонс-Гейт көпірінің Солтүстік виадугінің бастапқы бетон палубасы көпірдің қысқа уақытқа жабылуын пайдалана отырып, бөлік-бөлікпен жеңіл және кең ортотроптық палубамен ауыстырылды. 1999 жылы Тамар көпірінің негізгі палубасы ауыстырылғанда, ортотроптық палубалар көпірдің ашық күйінде қалуына мүмкіндік берді. 2000-2001 жылдары Лайонс-Гейт көпірінің негізгі аспалы бөлігінің барлық бастапқы аспалы құрылымын ортотроптық түрде ауыстыру жобасы жүзеге асырылды және ең қызықты сағаттарда қозғалыс тоқталмай, аяқталды. Нәтижесінде, беріктігі ескерілмеген 63 жылдық көпірге жаңа өмір сыйланды. Тағы бір маңызды мысал – 1937 жылы салынған Сан-Францискодағы "Алтын қақпа" көпірі бастапқыда бетон палубаны пайдаланды. Тұман немесе жаңбырмен келген тұз арматураға жетіп, коррозияға және бетонның сызануына себеп болды. 1982 жылдан 1986 жылға дейін көпірдің бастапқы палубасы 747 бөліктен тұратын, жеңіл және мықты ортотроптық болат панельдермен 401 түн ішінде ауыстырылды, жол қозғалысына толығымен жабылмады. Бұл жоба көпірді жақсы жағдайға келтіріп қана қоймай, сонымен қатар палубаның салмағын 12 300 тоннаға (11 160 метрикалық тонна) азайтты.