Förstå Stångböjning I Konstruktion

Om du är ingenjör eller ingenjörsstudent kommer du sannolikt att stöta på processen med stångböjning någon gång.

Stångböjning är en grundläggande teknik som används i armerad betongkonstruktion, och det är en viktig del av att se till att byggnader, broar och andra strukturer är säkra och håller länge.

Men har du någonsin tänkt på hur stångböjning fungerar eller varför ingenjörer behöver veta hur man gör det? I det här blogginlägget kommer vi att titta in i världen av stångböjning och prata om de verktyg, tekniker och säkerhetsproblem du behöver känna till för att göra bra ifrån dig i denna viktiga del av byggnadsteknik.

Den här artikeln kommer att lära dig allt du behöver veta om den fascinerande världen av stångböjning, oavsett om du precis har börjat i din karriär eller vill lära dig mer.

Så låt oss börja!

Introduktion till stångböjning i armerad betongkonstruktion

Formell definition:

I armerad betongkonstruktion, processen att böja armeringsjärn till olika former.

Stångböjning är en viktig del av tillverkning och bockning av stålarmeringsstänger och -balkar som används för att förstärka betong i byggnader.

Stångböjningsschemat är en uppsättning vetenskapliga mätningar som beskriver hur processen att böja en stång går till.

Detta schema visar de tekniska kraven för armerad betong.

Den visar vart böjda stänger ska gå och hur många stänger som behöver gå på vissa ställen.

Stångböjningsschemat är en lista över alla regler och information om armering som måste följas när stångböjning görs.

Du kan inte säga tillräckligt om hur viktigt det är att använda ett schema för att böja stänger.

Om du kapar eller böjer stål fel kan du förlora mycket pengar, vilket kan lägga till upp till 10 % av den totala kostnaden för projektet.

Genom att använda ett stångbockningsschema kan du se till att kapningen och bockningen görs på fabriken och sedan skickas till arbetsplatsen.

Detta sparar tid och pengar på byggandet.

Det minskar också mängden bortkastad armering vid kapning, förbättrar kvalitetskontrollen på platsen och gör det lättare för arbetet att utföras snabbare på platsen.

Rollen av armeringsjärn i betongkonstruktion

Armeringsjärn är en viktig del av att bygga med betong eftersom de gör betongen starkare och håller längre.

Stängerna sätts på platser där spänningar och sprickor kan uppstå.

De är nästan alltid deformerade rundstänger med räfflade mönster rullade på sina ytor.

Mönstren ändras beroende på vem som tillverkar dem, men de ser alla till att betong och armeringsjärn håller ihop bra.

Styrkan och hållbarheten hos armerade betongkonstruktioner beror på ett antal saker, såsom blandningens proportioner, hur betongen placeras och ytbehandlas samt förhållandet mellan vatten och cementmaterial.

Men bockningsprocessen förändrar också hur starka och långvariga armerade betongkonstruktioner är som helhet.

Förstärkningsfibrer utsätts för dragpåkänningar när böjelement böjs av yttre belastningar.

Effekten av stångböjning på armerade betongkonstruktioner

Hur väl armeringsjärn fäster i betongen runt dem beror på hur de ser ut på utsidan.

Stålarmeringsstänger är mycket styvare än andra material som BFRP-stänger.

Detta gör balken som helhet styvare.

BFRP-stänger kommer att gå sönder på grund av duktilitet, vilket inte ses i traditionella BFRP-förstärkta böjelement.

Så är inte fallet med underarmerade stålarmerade balkar.

Vikten av stångböjning i armerad betongkonstruktion

Fortfarande svårt att förstå? Låt mig ändra synvinkeln lite:

Är du trött på att göra saker som håller länge? Vill du göra dina ingenjörsprojekt mer intressanta och kaotiska?

Tja, glöm allt du vet om att bygga med armerad betong och börja böja de där stängerna i alla olika riktningar.

När allt kommer omkring, vem behöver stabilitet och hållbarhet när du kan ha kul med dina verktyg och tekniker? Jag skämtar, gör inte det, snälla.

Låt oss nu gå tillbaka till förklaringen.

Former och användningsområden för armeringsjärn

Armeringsjärn, eller armeringsjärn, används för att göra betongkonstruktioner starkare.

De finns i olika längder och tjocklekar och har ofta stötar eller åsar som hjälper dem att hålla fast i betongen.

Det finns olika typer av armeringsjärn, till exempel stänger av mjukt stål, deformerade armeringsstänger och armeringsstänger gjorda av plåt.

Typer av armeringsjärn

Mjuka stålstänger är lätta att skära och kan böjas utan att gå sönder.

Deformerade armeringsjärn har ett mönster som gör det lättare för betong att fastna på ytan av armeringsstålet.

Armeringsjärn i plåt är gjorda av bitar av glödgat stålplåt böjda till korrugeringar och stansade med hål med jämna mellanrum.

Böjande former

Beroende på vad de ska användas till kan armeringsjärn böjas i olika former.

Armeringsjärn måste böjas så att de kan passa in i formerna som visas på designritningarna.

Några exempel på böjningsformer inkluderar:

• Fackverksstång: En fackverksstång är en armeringsstång som är böjd till en viss form för att motstå axiella drag- och tryckkrafter.
• Rak stång med ändkrok: En rak stång med ändkrok används för att koppla ihop två eller flera armeringsjärn.
• Stigbygel: En stigbygel är en ögla av armeringsjärn som används för att förstärka pelare, balkar och betongplattor.
• Kolumn slips: En kolumn slips är en stapel som håller vertikala staplar runt en kolumn i en cirkel.

Användning av armeringsjärn

Armeringsjärn används i många olika typer av byggprojekt, som:

• Fundament: Armeringsjärn ger djupa fundament för att stödja tunga strukturer som broar och skyskrapor.
• Golv och trappor: Armeringsjärn används för att ge styrka och stöd till golvplattor och trappor.
• Tak: Armeringsjärn används i takkonstruktion för att stå emot takets vikt och ge stöd.
• Kulvertar, dräneringsstrukturer och små betongkanaler: Armeringsjärn ger extra styrka och stöd till dessa strukturer.

Tekniker och verktyg för att böja armeringsjärn

Det finns flera verktyg och tekniker som används för att böja armeringsjärn, inklusive manuella bockare, hydrauliska bockare och elektriska automatiska armeringsjärnsböjare.

Böjningstekniker

• Manuella böjare: Den mest grundläggande metoden för att böja armeringsjärn är att manuellt böja det för hand med hjälp av ett rör eller hickey-stång.

Men denna metod har sina gränser.

Den kan inte böja stänger med mycket stora diametrar, och det skadar armeringsjärnen där de böjs.

Hydrauliska böjare är mer avancerade maskiner som används av professionella företag.

Dessa maskiner kan böja armeringsjärn av vilken storlek, form eller typ som helst med stor noggrannhet och precision.

• Elektriska automatiska armeringsjärnsbockare: Dessa maskiner är perfekta för entreprenörer, tillverkare och byggare som behöver böja stänger enkelt och exakt.

Stångens storlek och form avgör vilket verktyg eller teknik som är bäst lämpad för att böja den.

Till exempel kan manuella bockar räcka för små projekt, medan hydrauliska bockar eller elektriska automatiska armeringsjärnsbockar är bättre lämpade för större projekt som kräver exakta bockar i armeringsjärnen för att förstärka betongkonstruktioner ordentligt.

Böjning av armeringsstänger kontra varmvalsade och kallbearbetade runda stålstänger

• Varmvalsade rundstänger av stål: Varmvalsade stålstänger är mer formbara än kallbearbetade stål, vilket gör det lättare att arbeta med.

Denna typ av stålstång används ofta för att skapa ramverk, trim, beslag, axlar och strukturella förstärkningar.

• Kallbearbetade rundstänger av stål: Kallbearbetade stål tenderar att ha högre sträck- och draghållfasthet än varmvalsat stål.

Den är bättre för bearbetning eftersom den har en överlägsen ytfinish och exakta dimensioner är viktiga.

Vid tillverkning av varmvalsat stål används temperaturer över 1700°F (926°C).

Metallen förs genom rullar som pressar den till rätt form.

Stål som kallbearbetats är mestadels varmvalsat stål som har bearbetats mer.

Efter att varmvalsat stål har svalnat valsas det om i rumstemperatur för att få mer exakta storlekar och bättre finish.

Säkerhetsaspekter vid stångböjning

När man arbetar med utrustning för att böja stänger måste ingenjörer tänka på säkerheten för att säkerställa att arbetarna inte skadas.

Personlig skyddsutrustning (PPE)

Personlig skyddsutrustning (PPE) som dammmasker, glasögon eller skyddsglasögon som inte går sönder, skyddsskor som inte glider, hjälm och hörselskydd är den viktigaste säkerhetsåtgärden.

Korrekt utbildning och säkerhetsåtgärder

Innan du använder en armeringsjärnsbockare bör ingenjörer få rätt utbildning och gå igenom säkerhetsåtgärder, såsom att lossa armeringsjärnet så nära arbetsområdet som möjligt och använda rätt lyftteknik.

De bör vara försiktiga var de placerar händerna när de använder böjaren och bör undvika att placera dem i närheten av metallarmeringsjärnet.

Skyddar utskjutande armeringsjärn

När man arbetar med armeringsjärn på en byggarbetsplats bör ingenjörer skydda utskjutande armeringsjärn med skydd som tål att minst 250 pund tappas från en höjd av tio fot.

Stålförstärkta armeringshylsor, karniekåpor, trätråg och böjning av armeringsjärnet är alla vanliga sätt att skydda det.

Fallskydd och/eller fallskydd

När anställda arbetar på valfri höjd ovanför utsatt armeringsjärn måste det finnas ett sätt att skydda dem från att falla eller stoppa dem från att falla.

Maskinskydd

OSHA säger att arbetsgivare bör se till att alla säkerhetsfunktioner på balningsmaskiner fungerar korrekt och att maskinerna används på rätt sätt.

Ingenjörer kan också använda ett bälte för att stoppa stångbockare från att böja sina bålar när de måste böja stängerna för hand, och de kan ställa in olika grepparmsavstånd för att böja stång med olika diametrar.

Slutligen föreslår OSHA sätt att skydda maskiner kopplade till amputationer på arbetsplatsen genom att använda effektiva maskinskydds- eller lockout-/tagoutprocedurer när skyddsåtgärder är brutna eller inte håller arbetare säkra från farlig energi under service och underhåll.

Beräknar tröghetsmomentet för en böjningsstång

För att beräkna tröghetsmomentet för en bockningsstång måste ingenjörer först bestämma vilken typ av stång de arbetar med.

För olika typer av stänger, som en bockningsstång eller en stav, finns det olika sätt att räkna ut tröghetsmomentet.

Segmentera strålsektionen

För att starta beräkningen måste ingenjörer dela upp strålsektionen i delar och ta reda på var den neutrala axeln är (NA).

Innan du kan hitta tröghetsmomentet måste du också känna till tyngdpunkten, eller masscentrum, för sektionen.

Till exempel används den vertikala (y) tyngdpunkten för att hitta tröghetsmomentet för en sektion kring dess horisontella (XX) axel.

Parallellaxelsats

Ingenjörer måste använda "Parallell Axis Theorem" för att räkna ut det totala tröghetsmomentet för sektionen.

Eftersom strålsektionen består av tre rektangulära delar måste ingenjörer räkna ut tröghetsmomentet för varje del och använda formeln I = I0 + Ad2 för att sätta ihop dem alla.

Beräknar arean tröghetsmoment

Iy = x2dA ger dig areatröghetsmomentet för en rektangulär sektion.

För böjning runt y-axeln kan tröghetsmomentet skrivas som Iy = x2 dA, där Iy är arean tröghetsmoment relaterat till y-axeln och x är avståndet från y-axeln till elementet dA som är vinkelrätt mot y-axeln.

Beräknar tröghetsmoment för en stav

För en stav kan ingenjörer beräkna dess tröghetsmoment direkt eller få det från masscentrumuttrycket genom att använda Parallell Axis Theorem.

Sammanfattningsvis måste ingenjörer först ta reda på vilken typ av stång eller stav de arbetar med och sedan använda rätt beräkningsmetod för att räkna ut tröghetsmomentet.

För att räkna ut måste du dela upp strålsektionen i bitar, räkna ut den neutrala axeln, hitta tyngdpunkten eller massacentrum och använda parallellaxelsatsen.

Stödande böjningsstänger

Stödande böjningsstänger i bänkskivor

Bänkskivor, särskilt de i barer, kan börja böjas med tiden, vilket innebär att de behöver mer stöd för att inte bli sämre.

Här är några sätt du kan hjälpa till:

• Se till att strukturen under bänkskivan är stark.

Strukturen under bänkskivan måste vara stark och inte böjas.

Fästen kan användas för att stödja en överhängande bänkskiva.

• Använd parentes.

Fästena bör nå inom fyra tum från kanten av bänkskivan för att hålla för mycket vikt och tryck från att läggas på bänkskivan utan rätt stöd.

Fästelement ska användas för att hålla fästena säkert på plats.

• Använd fyrkantiga stolpar.

Fyrkantiga stolpar i hörnen på bänkens överhäng är ett billigt sätt att lägga till stil till ditt kök utan att bryta banken.

• Sätt i stålstänger: Du kan också lägga till stöd genom att sätta 1/4" stålstänger under eller i den grova toppen av granitbänkskivan.

Det är viktigt att veta att de flesta bänkskivor kan fribära 12" utan hjälp, så om ditt överhäng är längre än så här måste du lägga till mer stöd.

Kolla med personen som tillverkade din bänkskiva för att ta reda på hur långt ifrån varandra konsolstöden ska placeras.

Sammanfattningsvis kan du ge en böjbar bänkskiva mer stöd genom att se till att den har en solid bärande struktur.

Du kan göra detta genom att använda konsoler, fyrkantiga stolpar eller stålstänger inbäddade i bänkskivan.

Detta kommer att förhindra att skadan blir värre och få bänkskivan att hålla längre.

Begränsande böjning i metallstänger

När en metallstång är under stress kan den böjas.

Flera saker kan göras för att stoppa eller begränsa böjning.

Tjocka baren

Ett sätt att göra detta är att göra stången tjockare, vilket gör den styvare och mindre benägen att böjas.

Byt material

Ett annat sätt är att byta stavens material till ett med högre slutlig draghållfasthet.

Detta kan göra att stången kan ta mer kraft innan den böjs.

Minska Momentarmen

Ett tredje sätt är att skära av längden på momentarmen men behålla samma tjocklek.

Det gör att lasten kommer närmare stödet, vilket minskar kraften som får stödet att böjas.

Armeringsjärn av stål

Stora böjdiametrar rekommenderas för armeringsjärn för att begränsa hur mycket påfrestning som utsätts för stålet vid kallbearbetning och minska risken för töjningsålderssprödhet.

ASTM A767/A767M Tabell 2 ger riktlinjer för diametern på den böj som ska användas baserat på den nominella storleken på stången.

Om du följer dessa förslag kommer böjning att orsaka mindre restspänning.

Om armeringsjärn behöver böjas hårdare än vad som rekommenderas, kan det värmas till 900 F till 1050 F (480 C till 560 C) under en timme per tum av stångdiametern för att minska mängden kvarvarande spänningar.

Beräkna stress och neutral axel

För att ta reda på böjspänning måste vi veta var en balks neutralaxel är och hur man räknar ut det andra areamomentet för ett givet tvärsnitt.

När ett par eller böjmoment M läggs på något så böjs det.

Vid ren böjning, precis som vid torsion, finns det en axel där spänning och töjning båda är noll.

Detta kallas den neutrala axeln.

För att stoppa balkar med koncentrerade böjmoment från att böjas för mycket måste du förstå normal påkänning på grund av böjning och böjningscentrum för balkböjning.

Sammanfattningsvis finns det flera sätt att stoppa metallstänger från att böjas, som att göra stången tjockare, byta material eller förkorta momentarmen.

Stora böjdiametrar är bäst för armeringsjärn av stål.

För att ta reda på hur mycket stress som orsakas av böjning måste vi känna till balkens neutrala axel och räkna ut det andra momentet av arean.

Du behöver också känna till normal spänning på grund av böjning och böjcentrum för balkböjning om du vill förhindra att balkar med koncentrerade böjmoment böjer sig för mycket.

Grundläggande schema för barböjning

Tips: Slå på bildtextknappen om du behöver den. Välj "automatisk översättning" i inställningsknappen om du inte är bekant med det talade språket. Du kan behöva klicka på språket för videon först innan ditt favoritspråk blir tillgängligt för översättning.

Användningsfall

Använd i:	Beskrivning:
Kolumnförstärkning:	Armeringsjärn läggs ofta till betongpelare för att göra dem starkare och mer stabila. För att stängerna ska ha rätt storlek och form måste de böjas med specialverktyg och metoder.
Förstärkning av balkar:	Armeringsjärn används också för att förstärka betongbalkar, som är viktiga för att hålla upp en byggnads vikt. För att stängerna ska passa in i betongformen och ge det nödvändiga stödet måste de böjas till vissa former och storlekar.
Betongplattor:	Ibland används armeringsjärn för att stärka betongplattor, som de som används för att bygga golv eller fundament. För att göra betongen starkare och stabilare behöver stängerna böjas till ett rutmönster och sättas i betongen.
Hållande väggar:	Armeringsjärn används också för att förstärka betongstödmurar, som är gjorda för att hålla tillbaka jord eller andra material. Stängerna är böjda i specifika former och storlekar för att passa strukturen och ge den mer styrka för att motstå trycket från jorden.
Bygga en bro:	Armeringsjärn används för att ge broar mer styrka och stöd när de byggs. För att passa strukturen och ge den det stöd den behöver, måste stängerna böjas till vissa former och storlekar.
Stora, höga byggnader:	Armeringsjärn är viktiga för att bygga höga byggnader eftersom de används för att förstärka betongpelare, balkar och golv. Stängerna måste böjas till vissa former och storlekar för att passa byggnaden och ge den det stöd den behöver för att hålla sin vikt.

Slutsats

När vi kommer till slutet av denna titt på världen av stångböjning, är det värt att tänka på hur viktig denna teknik är inom teknik och byggnad i allmänhet.

I sin kärna handlar stångböjning om att forma råvaror till former som är starka, hållbara och tål naturens krafter och tidens tand.

Det krävs en kombination av teknisk skicklighet, kreativitet och problemlösning, och det visar hur mänsklig kreativitet kan förändra världen omkring oss.

Stångböjning är användbart på många sätt, men det visar också hur viktigt hantverk och känsla för detaljer är inom ingenjörskonst.

Varje böjning, vridning och kurva i en armeringsjärn är en chans att göra den starkare och mer hållbar, och varje misstag eller förbiseende kan sätta hela strukturen på spel.

Som ingenjörer är det vår uppgift att utföra vårt arbete med omsorg och precision, och att veta mycket om de material och krafter som spelar in.

Så nästa gång du ser en byggnad eller bro gjord av armerad betong, stanna upp och tänk på skickligheten och konsten som låg i att göra den.

Och om du är ingenjör eller ingenjörsstudent, kom ihåg att stångböjning inte bara är en färdighet att lära sig, utan också ett tecken på hur kraftfull kreativitet och innovation kan vara.

Du kan hjälpa till att forma världen omkring oss och bygga en säkrare, mer stabil framtid om du har rätt verktyg, kunskap och attityd.

Länkar och referenser

Förstärkningshandbok:

https://www.sefindia.org/forum/files/arc_reo_handbook_08ed_136.pdf

Böjning och rätning av armeringsjärn av grad 60.