металлические конструкции. металлы шпоры. 1. Фермы. Характеристика, классификация, компоновка и типы сечений ферм
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
14.Компоновка одноэтажного каркаса промышленного здания. Назначение размеров по вертикали поперечной рамы. Размеры рамы по вертикали привязываются к отметке уровня пола 0.000. При компоновке колонны необходимо учитывать, что наружная (шатровая) и внутренняя (подкрановая) ветви колонны соединяются гибко, поэтому каждая ветвь из плоскости рамы работает самостоятельно. Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса H1. Размеры колонны по высоте определяются, исходя из конструктивных соображений. Полная высота помещения H от пола до низа ригеля (нижнего пояса фермы) определяется по формуле: 𝐻 = 𝐻 1 + 𝐻 кр + 𝛿 1 + 𝑓 𝑢 1 – расстояние между верхом габарита крана и низом ригеля; f u – предельно допустимый прогиб ригеля (фермы). Длина нижней части колонны определяется по следующей формуле: 𝐻 н = 𝐻 1 − 𝐻 пб − 𝐻 р + 𝑙 2 l 2 – заглубление верха фундамента колонны ниже нулевой отметки пола, принимаемое от 600 до 1000 мм. Длина верхней части колонны определится из выражения: 𝐻 в = 𝐻 − 𝐻 н + 𝑙 2 15.Компоновка одноэтажного каркаса промышленного здания. Назначение размеров по горизонтали поперечной рамы. Высота сечения верхней части ступенчатой колонны h в принимается не менее H/12 и назначается с учетом унифицированных привязок наружных граней колонн к разбивочной оси. При фермах с элементами из парных уголков привязка ферм к разбивочной оси – 200 мм. Таким образом, высота сечения верхней части колонны может быть равной 450 мм или 700 мм. Привязка кранового рельса к разбивочной оси ряда колонн должна быть не менее: 𝑙 1 ≥ В 1 + ℎ в − 𝑎 + 𝛿 2 , где В1 – свес габарита крана за ось рельса; 2 = 60 75 – минимальный зазор между краном и колонной, мм. Ось подкрановой ветви нижней части колонны обычно совмещается с осью подкрановой балки, тогда высота сечения нижней части колонны определится: ℎ н = 𝑎 + 𝑙 1 16.Компоновка одноэтажного каркаса промышленного здания. Размеры ригеля (фермы). Высота ригеля на опоре (рис. 1) Hфо по обушкам уголков принимается (1:10, 1:15 L) Hфо = 2250 мм или Hфо = 3150 мм – для типовых ферм. Уклоны верхних поясов i принимаются следующими: i = [1/12; 1/10; 1/8]. При этом из условия перевозки железнодорожным транспортом общая высота фермы не должна превышать Hф = 3,8 м. Высота ригеля в середине пролета определяется по формуле: 𝐻 ф = 𝐻 фо + 𝑖∙𝐿 2 Длину панели нижнего пояса фермы следует принимать равной 𝑑 п н = 6 м, а верхнего пояса – 𝑑 п в = 3 м. При этом рекомендуется, чтобы решетка фермы в местах присоединения к стойкам рамы имела восходящие опорные раскосы. Для удобства транспортировки ферма разбивается на отдельные отправочные элементы с укрупнительными узлами. 17.Компоновка одноэтажного каркаса промышленного здания. Сетка колонн. Размещение колонн в плане принимают с учетом технологических, конструктивных и экономических факторов. Вычерчивается план колонн с указанием осевых размеров. Если длина здания превышает нормируемую длину температурного блока, то устраивается температурный шов. Колонны, примыкающие к торцам здания либо к температурному шву, смещаются внутрь температурного блока на 500 мм. В пределах каждого температурного блока здания следует предусмотреть самостоятельную систему связей. 18.Компоновка одноэтажного каркаса промышленного здания. Связи. Связи предназначены для создания продольной жесткости каркаса и закрепления колонн из плоскости рамы, а также для восприятия сил продольного торможения кранов и давления ветра на торцы здания. В верхней (надкрановой) части колонн при жестком сопряжении ригеля с колоннами применяют две вертикальные связи: верхнюю в плоскости шатра и нижнюю между нижними поясами стропильных ферм и тормозными балками. Для отапливаемых зданий установлены следующие предельные размеры между вертикальными связями: от торца здания (блока при протяженных зданиях) до оси ближайшей вертикальной связи должно быть не более 90 м; между осями вертикальных связей в одном блоке должно быть не более 60 м. При шаге колонн 6 м верхнюю вертикальную связь проектируют в виде креста или двухпанельной фермы одинаковой высоты со стропильными фермами на опорах, нижнюю — в виде креста или диагонали. При шаге колонн 12 м и более верхнюю связь проектируют в виде фермы, нижнюю — в виде креста или подкосов. Вертикальные связи в верхней части колонн устанавливают у торцов здания, у температурных швов и в средней части температурного отсека, как правило, между осями, где поставлены поперечные связи шатра. В нижней части колонн связи устанавливают между подкрановой балкой и базой колонны. Горизонтальные связи по верхним поясам стропильных ферм состоят из поперечных связевых ферм, располагаемых у торцов здания и над вертикальными межколонными связями: распорок между поперечными связевыми фермами. Горизонтальные связи по нижним поясам стропильных ферм образуют жесткий четырехугольник по периметру здания (температурного блока) из поперечных и продольных связевых ферм. 19.Статический расчет каркаса здания. Расчетная схема рамы. Поперечные рамы промышленных зданий – статически неопределимые системы. Для расчета рамы необходимо наметить ее расчетную схему, собрать действующие на раму нагрузки, произвести статический расчет и выявить комбинации наибольших расчетных усилий. По этим комбинациям подбирают сечения элементов рамы. Для расчета рамы ее конструктивную схему надо привести к расчетной. Оси стоек в расчетной схеме совмещают с центрами тяжести сечений надкрановой и подкрановой частей колонн. В колоннах крайнего ряда центры тяжести сечений верхней и нижней частей лежат не на одной оси, и поэтому стойка в расчетной схеме имеет уступ с эксцентриситетом: e = bн−bв 2 , где b в и b н — соответственно ширина верхней и нижней частей колонны. 20. Статический расчет каркаса здания. Сбор нагрузок на поперечную раму. Линейную распределенную нагрузку на ригель от веса шатра определяем по формуле: 𝑔 ш = 𝛾 𝑛 ∙ 𝑔 т ш ∙ 𝐵 cos 𝛼 , где 𝛾 𝑛 = 0,95 – коэффициент надежности по назначению. Собственный вес колонны определяем по формуле: 𝐺 к = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ 𝐿 ∙ 𝐵 ∙ 𝑞к 2 , где 𝛾 𝑓 = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций; 𝑞 к – нагрузка от колонны, приходящаяся на 1 м 2 прилежащей площади. Собственный вес подкрановой балки определяем по формуле: 𝐺 пб = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ 𝐿 ∙ 𝐵 ∙ 𝑞пб 2 Собственный вес стенового ограждения определяем по формуле: 𝐺 ст = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ (𝑞 с ∙ ℎ с ∙ 𝑏 ст + 𝑞 0 ∙ ℎ 0 ∙ 𝑏 0 ) ∙ 𝐵, где 𝛾 𝑓 = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для бетонных конструкций; 𝑞 с − удельный вес стеновых панелей, кН/м 3 ; 𝑏 ст – толщина стенового ограждения, м; ℎ с – высота стеновых плит, м; 𝑞 0 – удельный вес блоков остекления, кН/м 3 ; 𝑏 0 – толщина остекления, м; ℎ 0 – высота остекления, м. Величину расчетной линейно-распределительной снеговой нагрузки на ригель рамы определяем по формуле: 𝑆 = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ 𝑆 0 ∙ 𝐵 Вертикальное давление кранов определяется при их невыгодном расположении на балках. 𝐷 𝑚𝑎𝑥 = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ 𝜓 ∙ ∑ 𝐹 к ∙ 𝑦 𝑖 𝑚 𝑖=1 , где Fk – сила максимального давления колеса, кН; ∑ 𝑦 𝑖 𝑚 𝑖=1 – сумма ординат линии влияния для опорного давления на колонну.На противоположный ряд колонн действует сила D min , величину которой определяем по формуле:𝐷 𝑚𝑖𝑛 = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ 𝜓 ∙ 𝐹 к,𝑚𝑖𝑛 ∙ ∑ 𝑦 i 𝑚 𝑖=1 Расчетную погонную ветровую нагрузку, передаваемую на стойку рамы к определенной точке по высоте, определяем по формуле: 𝑞 𝑤 = 𝛾 𝑓 ∙ 𝑤 0 ∙ 𝑘 ∙ 𝑐 ∙ 𝐵 𝑓𝑟 21.Экономика металлических конструкций. Основы вариантного проектирования. При проектировании металлических конструкций (на стадии КМ) необходимо выбрать технически рациональный и экономически эффективный вариант конструкции. В настоящее время существует несколько методик технико-экономической оценки вариантов конструкций. Технико-экономическая оценка вариантов конструкций производится по следующим четырем критериям затрат: а) затраты металла (масса конструкций); б) трудоемкость изготовления; в) трудоемкость монтажа; г) приведенные затраты для конструкций «в деле», т.е. законченных строительством и сданных в эксплуатацию. Особенно важным является показатель приведенных затрат; при близких между собой значениях остальных показателей приведенные затраты должны служить основным критерием при выборе оптимального решения. По излагаемой здесь методике варианты оценивают по критериям как в размерных, так и в безразмерных величинах. При размерных величинах затраты металла учитывают в тоннах, затраты труда — в человеко-часах, приведенные затраты — в рублях. В безразмерных величинах все перечисленные критерии выражены отношением их размерных значений к размерным значениям базового варианта. 22.Экономика металлических конструкций. Определение массы конструкций. На стадии разработки вариантов проекта КМ теоретическую массу элементов конструкций можно определять приближенно по формулам: При растяжении 𝑚 0 = 𝑁 𝑅𝑦 𝐿𝛾 При сжатии 𝑚 0 = 𝑁 𝜑𝑅𝑦 𝐿𝛾 При изгибе 𝑚 0 = 𝑁 𝜌𝑅𝑦 𝐿𝛾 Масса конструкций каркаса здания равна сумме масс несущих и вспомогательных конструкций. К несущим конструкциям относятся колонны, стропильные и подстропильные фермы и подкрановые балки. Вспомогательными конструкциями являются связи покрытия и колонн, элементы фахверка и пр. Несущие конструкции в свою очередь состоят из основных и вспомогательных элементов и деталей. Например, для стропильных ферм основными деталями являются пояса и элементы решетки, а вспомогательными — фасонки, прокладки, стыковые накладки. Масса несущих конструкций определяется суммированием масс основных деталей. 23.Экономика металлических конструкций. Определение трудоемкости изготовления и монтажа конструкций. При вариантном проектировании целесообразны только приближенные методы оценки затрат труда. Трудоемкость изготовления конструкций определяют по степенной зависимости трудоемкости от массы этих конструкций по формуле: 𝑇 𝑢 = 𝐴 𝑢 𝐺 (1−𝑏) Аналогично находят трудоемкость монтажа: 𝑇 𝑀 = 𝐴 𝑀 𝐺 (1−𝑑) , где G — масса конструкции, т; А u , b — параметры зависимости трудоемкости изготовления; А M , d — то же, трудоемкости монтажа. Критерии затрат труда должны отражать и изменение трудоемкости при применении сталей повышенной и высокой прочности. Трудозатраты изменяются из-за трех факторов: — понижение скоростей технологических операций при обработке более прочного материала; — изменения объемов работы в одной тонне; — изменения конструктивной формы. 24. Экономика металлических конструкций. Определение стоимости конструкций. Затраты в денежном выражении на возведение объекта из металла находятся в следующем соотношении (%): проектирование - 2—3, сталь и другие материалы - 40— 50, изготовление - 20—25, транспортирование - 5—7, монтаж - 15—25. Сметная стоимость конструкции для вариантного проектирования может быть определена по следующей формуле: 𝐶 КД = 𝐺[(𝐶 НП + 𝑡 𝑢 𝑎 𝑢 ∙ 7,15 + 12,05)𝑘 П + 𝐶 М + 𝑡 𝑀 𝑎 𝑀 ∙ 3,52]𝑘 НМ 𝑘 ПМ , где t u , t M — удельные трудоемкости изготовления и монтажа; а u , а M — тарифы средних разрядов работы при изготовлении и монтаже; С М — стоимость транспортирования одной тонны конструкций до монтажной площадки; С НП — стоимость набора проката для одной тонны конструкций; k П , k НМ , k ПМ — коэффициенты, учитывающие соответственно прибыль завода металлоконструкций, накладные расходы и прибыль монтажной организации. Если для осуществления вариантов требуется изменить технологию производства проката, а в строительстве — технологию изготовления и монтажа конструкций, то следует учитывать дополнительные инвестиции, которые должны окупаться. В этом случае для каждого варианта вычисляют приведенные затраты по формуле: П = Е н (К М + К С ) + 𝐶 КД , где E Н — нормативный коэффициент эффективности; К М — инвестиции в металлургию; К С — то же в строительную базу, которые принимают из расчета на каждую тонну смонтированных конструкций. 25. Экономика металлических конструкций. Снижение стоимости металлических конструкций. Основным направлением снижения стоимости металлических конструкций является уменьшение их массы, что может быть достигнуто следующими способами: а) применением рациональных профилей элементов, обладающих наибольшей жесткостью при наименьшей площади сечения; б) рациональным решением узлов конструкций, уменьшающим массу дополнительных деталей и величину строительного коэффициента; в) применением сталей повышенной прочности; г) управлением усилиями в элементах конструкций предварительным напряжением; д) созданием конструкций, в которых осуществляется концентрация материалов. 26.Особенности монтажа металлических конструкций. Металлические конструкции необходимо монтировать в соответствии с чертежами КМД (конструкции металлические, деталировка), разработанными по чертежам КМ (конструкции металлические). К производству монтажных работ приступают только после полной готовности фундаментов и других мест опирания металлических конструкций. Методы монтажа металлических конструкций принципиально не отличаются от методов монтажа железобетонных конструкций. Только выполнение отдельных технологических процессов по их монтажу и применяемые при этом приспособления имеют некоторые особенности. Металлические конструкции часто имеют большие размеры и массу. Колонны высотой более 20 м, фермы пролетом более 18 м и другие подобные элементы поставляют с заводов отдельными частями и на стройплощадке их раскладывают в зоне действия монтажного крана, причем, на стеллажах в соответствии с очередностью укрупнительной сборки. Здесь собирают их, выверяют по осям, диагоналям, отметкам и после устранения дефектов соединяют, согласно проекту (при помощи болтов, сварки, заклепок). Основными монтажными элементами зданий с металлическим каркасом являются колонны, балки, фермы, прогоны и связи. Монтаж колонн. До начала монтажа колонн проверяют правильность установки фундаментов и анкерных болтов, выверяя их геодезическими инструментами. Фактическое положение фундаментов и анкерных болтов наносят на исполнительном чертеже и сравнивают в проектом. При этом отклонение осей фундаментов под колонны не должно быть больше указанных в СП. 27. Технология ведения сварочных процессов. Сварные соединения и швы. В зависимости от формы сечения сварные швы могут быть 1.стыковыми; 2.угловыми; 3.прорезными (электрозаклепочными). В зависимости от характера сопряжения свариваемых деталей различают следующие виды сварных соединений: 1) встык — свариваемые детали приставляются одна к другой встык, и место их соединения проплавляется сварным швом; 2) внахлестку — одна деталь накладывается на другую и приваривается по отдельным граням или по всему контуру соединения; торцовым соединением называется такое сварное соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу. 3) комбинированные — детали свариваются встык и для усиления привариваются накладки внахлестку. Сварные швы в соединениях подразделяются по ряду признаков: 1) по конструкции шва — на стыковые и угловые. Если усилие действует вдоль углового шва, он называется фланговым, если поперек то лобовым; 2) по назначению — на рабочие (передающие усилия) и конструктивные (связующие); 3) по положению в пространстве при их выполнении — на нижние, вертикальные и потолочные; 4) по протяженности — на сплошные и прерывистые; 5) по числу слоев, накладываемых при сварке, — на однослойные (однопроходные) и многослойные (многопроходные); 6) по месту производства — на заводские и монтажные; 7) по форме шва при сварке с обработанными кромками - на V-образные, Х-образные, К-образные и U-образные. Кромки свариваемых изделий обрабатывают при больших толщинах металла для возможности выполнения монолитного соединения. 28.Технология ведения сварочных процессов. Выбор режима сварки и техника выполнения швов. Для выполнения сварного шва прежде всего определяют режим сварки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, установленные размеры и форму при минимальных затратах материалов, электроэнергии и труда. Режимом сварки называется совокупность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диаметр электрода, напряжение и значение сварочного тока, скорость перемещения электрода вдоль шва и др. Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются диаметр электрода и сварочный ток. Остальные параметры выбирают в зависимости от марки электрода, положения свариваемого шва в пространстве, вида оборудования и др. Диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины свариваемых кромок, вида сварного соединения и размеров шва. Для стыковых соединений приняты практические рекомендации по выбору диаметра электрода d в зависимости от толщины свариваемых кромок. При выполнении |