металлические конструкции. металлы шпоры. 1. Фермы. Характеристика, классификация, компоновка и типы сечений ферм
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
угловых и тавровых соединений принимают во внимание размер катета шва. При катете шва 3...5 мм сварку производят электродом диаметром 3...4 мм; при катете 6...8 мм применяют электроды диаметром 4...5 мм. При многопроходной сварке швов стыковых соединений первый проход выполняют электродом диаметром не более 4 мм. Это необходимо для хорошего провара корня шва в глубине разделки. Техника выполнения сварных швов зависит от вида и пространственного положения шва. Нижние швы наиболее удобны для выполнения, так как расплавленный металл электрода под действием силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны, а газы и шлак выходят на поверхность металла. Поэтому по возможности следует вести сварку в нижнем положении. Стыковые швы без скоса кромок выполняют наплавкой вдоль шва валика с небольшим уширением. Необходимо хорошее проплавление свариваемых кромок. Шов делают с усилением (выпуклость шва до 2 мм). После проверки шва с одной стороны изделие переворачивают и, тщательно очистив от подтеков и шлака, заваривают шов с другой стороны. Сварку стыковых швов с V-образной разделкой при толщине кромок до 8 мм производят в один слой, а при большей толщине — в два слоя и более. Вертикальные швы менее удобно сваривать, так как сила тяжести увлекает капли электродного металла вниз. Вертикальные швы следует выполнять короткой дугой и снизу-вверх. Горизонтальные швы выполняют при разделке кромок со скосом у верхнего листа. 29.Металлические конструкции специальных сооружений. Конструкции башен и мачт. Характеристики и особенности работы. Башней называют высотное сооружение, жестко закрепленное в основании, что достигается анкеровкой ствола к специальному фундаменту. Мачтой принято называть высотное сооружение, устойчивость положения которого обеспечивается системой оттяжек. Башни в большинстве случаев проектируют решетчатыми, в виде пространственных ферм трех -или четырехгранного, реже многогранного, очертания. С увеличением числа граней расход металла возрастает. Мачта состоит из ствола, опирающегося на центральный фундамент, и оттяжек, закрепленных в анкерных фундаментах. Число ярусов крепления оттяжек к стволу и расстояния между ними принимаются в зависимости от высоты и назначения сооружения. В массовом строительстве наиболее распространены решетчатые четырехгранные башни пирамидальной формы. Трехгранные башни применяют, когда высота их и масса технологического оборудования невелики, многогранные, наоборот, — при большой нагрузке от оборудования и значительной высоте сооружения. В башнях с поясами из труб наиболее рациональной является крестовая решетка с предварительно напряженными раскосами из круглой стали. При поясах из уголков и других прокатных профилей широко используются треугольная и ромбическая решетки со шпренгельным заполнением, необходимым для уменьшения расчетной длины. В конечном итоге при выборе конструктивной схемы башни, формы и размеров профилей ее элементов важно стремиться к снижению аэродинамического сопротивления всего сооружения в целом. Усилия в башне определяются как в пространственной статически определимой системе. Внутренне статически неопределимыми являются системы с крестовой решеткой, при расчете которых необходимо учитывать силы предварительного натяжения раскосов. Для упрощения расчета башня расчленяется на участки по 10—20 м. В основании каждого участка определяют усилия М, Q и Мкр как в консольной балке — от действия каждой из нагрузок. 30.Металлические конструкции специальных сооружений. Конструкции башен и мачт. Конструктивные решения. Определение усилий в сквозных и пространственных стержнях. Башни в большинстве случаев проектируют решетчатыми, в виде пространственных ферм трех -или четырехгранного, реже многогранного, очертания. С увеличением числа граней расход металла возрастает. В целях обеспечения устойчивости и более равномерного распределения усилий в поясах башни проектируют уширенными книзу в соответствии с возрастанием изгибающих моментов от вершины к основанию. Устройство переломов в поясах усложняет конструкцию, поэтому чаще применяют башни пирамидальной формы. Ширина башни у основания назначается в достаточно широких пределах — от 1/12 до 1/6 высоты исходя из необходимости обеспечения требуемой жесткости и экономических соображений. С увеличением ширины снижают усилия в поясах от моментов, что уменьшает расход металла на пояса и фундаменты, но приводит к дополнительному расходу материала на решетку и диафрагмы. В верхней части башни целесообразно применять треугольную и раскосную системы решетки; при большой ширине грани — ромбическую или полураскосную, со шпренгельным заполнением, необходимым для обеспечения требуемой по гибкости расчетной длины пояса. Мачта состоит из ствола, опирающегося на центральный фундамент, и оттяжек, закрепленных в анкерных фундаментах. Число ярусов крепления оттяжек к стволу и расстояния между ними принимаются в зависимости от высоты и назначения сооружения. Ствол мачты обычно проектируется решетчатым в виде трех- или четырехгранной призмы с размерами поперечного сечения в пределах габаритов железнодорожного транспорта. Наряду с наиболее распространенной крестовой решеткой при небольшой ширине грани ствола широко применяют треугольную и раскосную системы решеток. По расходу металла лучшей является мачта со стволом трехгранного очертания и тремя оттяжками в ярусе. При проектировании ствол мачты разбивают на секции опорную, оттяжечные и промежуточные. Размер секций, полностью изготовляемых на заводе (отправочных марок), определяется в основном условиями транспортирования. Оттяжечные секции отличаются от промежуточных наличием деталей для крепления оттяжек. Опорная секция конструируется в зависимости от способа опирания мачты (шарнирное или жесткое закрепление). Секции соединяют, как правило, на болтах. Монтажную сварку применяют в мачтах со стволом сплошного сечения, а также в решетчатых мачтах с поясами из уголков. В соединениях фланцевого типа, которые особенно широко применяются в мачтах с поясами из труб, рекомендуется применять высокопрочные болты. Число болтов п при принятом их диаметре определяют расчетом: 𝑛 ≥ 𝑁р 𝑅р вб𝐴нт б 𝛾𝛾б , где N р – расчетное усилие растяжения в поясе ствола мачты; R р вб – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; А НТ б – площадь сечения болта нетто; – коэффициент условий работы; б – коэффициент условий работы болтового соединения. В нижней части каждая оттяжка снабжается натяжным устройством, служащим для регулирования натяжения ее при монтаже и в процессе эксплуатации мачты. Натяжное устройство крепится к анкерным тяжам, прикрепленным к фундаменту через гибкую вставку длиной не менее 20 диаметров каната. С целью борьбы с вибрацией на оттяжках устанавливают виброгасители. 31.Металлические конструкции специальных сооружений. Резервуары. Конструкции резервуаров. Резервуарами называются сосуды, предназначенные для хранения нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, жидкого аммиака, кислот и др.. В зависимости от положения в пространстве и геометрической формы резервуары делятся на цилиндрические (вертикальные, горизонтальные), сферические, каплевидные, траншейные и др. По расположению относительно планировочного уровня строительной площадки различают надземные (на опорах), наземные, полузаглубленные, подземные и подводные резервуары. Резервуары могут быть постоянного и переменного объемов. Тип резервуара выбирают в зависимости от свойств хранимой жидкости, режима эксплуатации, климатических особенностей района строительства. Широкое распространение имеют вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары как наиболее простые при изготовлении и монтаже. Резервуары со стационарной крышей являются сосудами низкого давления, в которых хранятся нефтепродукты при малой их оборачиваемости. В этих резервуарах при наполнении жидкостью образуется избыточное давление в паровоздушной зоне (до 2 кПа), а при опорожнении — вакуум (до 0,25 кПа). Для хранения нефти и легкоиспаряющихся нефтепродуктов при большой оборачиваемости применяют резервуары с плавающей крышей и понтоном. В них практически отсутствуют избыточное давление и вакуум. Резервуары повышенного давления (до 30 кПа) применяются для длительного хранения нефтепродуктов при их оборачиваемости не более 10—12 раз в год. Для хранения больших объемов сжиженных газов применяют шаровые резервуары, для хранения бензина с высокой упругостью паров — каплевидные резервуары. 32.Металлические конструкции специальных сооружений. Резервуары. Расчет резервуаров. Резервуарами называются сосуды, предназначенные для хранения нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, жидкого аммиака, кислот и др.. Для крыши резервуаров расчетными являются две комбинации нагрузок: нагрузки, направленные внутрь резервуара (снег, собственный вес и вакуум, образующийся в результате быстрого охлаждения паров), и нагрузка, направленная наружу (давление паров испаряющейся жидкости и ветровой отсос). На стенки резервуаров действуют гидростатическое и избыточное давление, а также вертикальная нагрузка, передаваемая крышей. На расстоянии х от днища расчетное давление: 𝑝 х = 𝛾 1 (ℎ − 𝑥)𝛾 𝑓𝑙 + 𝑝 0 𝛾 𝑓𝑝 , uде 1 — удельный вес хранимой жидкости; h — расстояние до расчетного уровня жидкости; р 0 — нормативное значение избыточного давления; fl = 1,1 и fр = 1,2 — коэффициенты надежности по нагрузке. Кольцевое растягивающее напряжение на уровне х: 𝜎 2 = 𝑝𝑥𝑟 𝑡𝑤 . Толщину нижнего пояса стенки 𝑡 𝑤 определяют на отметке на 300 мм выше уровня днища (вследствие разгружающего влияния моментного напряженного состояния). 33.Металлические конструкции специальных сооружений. Резервуары. Резервуары для хранения нефтепродуктов. Горизонтальный цилиндрический резервуар состоит из корпуса и днища. Опорами резервуара служат железобетонные стойки, верх которых имеет стальную базу. Нефтепродукты хранятся в нем под избыточным давлением до 0,07 МПа. Объем габаритных резервуаров для нефтепродуктов доходит до 100 м 3 . Оболочка (стенка) резервуаров имеет ограниченный железнодорожными габаритами диаметр до 3,2 м, состоит из отдельных секций, называемых обечайками. Листы корпуса соединяются сварными швами встык, но для поперечных швов возможно соединение внахлестку. Корпус имеет усиливающие каждую обечайку кольца жесткости из уголков, согнутых на перо. Опорные кольца жесткости имеют дополнительную треугольную или иной формы диафрагму. Днище резервуаров выполняют сферическим, эллипсоидным или плоским с ребрами жесткости. Резервуары рассчитывают на внутреннее давление. Кроме того, необходимо учитывать усилия, возникающие при работе корпуса резервуара как двухконсольной балки. При воздействии внутреннего давления в оболочке резервуара возникают меридиональные N 1 и кольцевые N 2 усилия, равные: 𝑁 1 = 𝑀 𝑊 𝑡 𝑤 , 𝑁 2 = 𝑝𝑟, где р — внутреннее давление; r — радиус резервуара. Усилие от изгиба: 𝑁 3 = 𝑀 𝑊 𝑡 𝑤 = 𝑀 𝜋𝑟ср 2 , где М — изгибающий момент; r ср — средний радиус резервуара; t w — толщина стенки резервуара. При проверке прочности стенки необходимо суммировать усилия N 1 и N 3. 34.Металлические конструкции специальных сооружений. Резервуары. Резервуары для хранения воды. Резервуары для воды, предназначенные для водоснабжения населения и промышленных предприятий и поддержания необходимого водяного напора, обычно устанавливаются на башнях. Объем резервуаров обычно находится в пределах 100—3000 м3. Башни, поддерживающие резервуары, имеют высоту до 50 м и могут быть пространственными стальными, кирпичными или железобетонными. Крыши и стенки резервуаров имеют ту же конструкцию, что и вертикальные цилиндрические резервуары для нефтепродуктов. Вокруг резервуара устраивают обычно утепление стенки. Днище резервуаров выполняют чаще всего пространственным. При эллипсоидной или полусферической форме днища в опорном кольце не возникает сжимающих усилий, однако изготовление таких днищ сопряжено со сложностями технологического характера, и поэтому такие днища применяются редко. Конические днища наиболее просты в изготовлении, но наиболее металлоемки. Сфероконическое днище погашает сжимающие усилия в кольце, однако в этом случае листы работают на сжатие. Наибольшее распространение получили днища в виде шарового сегмента, они просты в изготовлении и имеют малую массу. Разновидностью является днище, изготовляемое из лепестков. Толщина стенки определяется так же, как и для вертикальных резервуаров, предназначенных для нефтепродуктов. 35.Металлические конструкции специальных сооружений. Трубопроводы. Область применения и классификация трубопроводов. Стальные трубопроводы являются сооружениями, предназначенными для транспортирования различных газов, жидкостей, пылевидных и разжиженных масс. Протяженные трубопроводы большого диаметра называются магистральными трубопроводами. Область их применения: — магистральные газопроводы, нефтепроводы, водопроводы, тепловые сети; — заводские газопроводы, нефтепроводы, воздуховоды; — трубопроводы гидротехнических сооружений; — циркуляционные трубопроводы ТЭС и АЭС; — массопроводы для транспортирования гидроторфа, золы и других сыпучих материалов; — подводные трубопроводы (дюкеры) и стальные рубашки тоннелей, внутри которых расположены магистральные трубопроводы. По месту укладки и опирания трубопроводы могут быть надземными, лежащими на отдельных опорах; подземными, уложенными в грунт или на опоры в тоннелях; подводными, уложенными по дну водоемов и рек или в траншеях, прорытых на дне. Магистральные нефтепроводы в зависимости от диаметра подразделяют на 4 класса: 1 класс — D> 1000 мм; 2 класс — 500< D < 1000 мм; 3 класс — 300< D. 36.Конструкции трубопроводов. Надземные трубопроводы имеют две разновидности расчетных схем: разрезную и неразрезную. Разрезная схема состоит из отдельных участков, связанных между собой компенсаторам. Компенсаторы, а также изломы оси трассы трубопровода погашают продольные деформации, вызываемые действием температуры. Возможность осевого (продольного) перемещения должна также обеспечиваться промежуточными опорами. Опоры надземных трубопроводов выполняют преимущественно сборными железобетонными. Если изготовление, транспортирование и монтаж сборных железобетонных опор затруднены, применяют стальные опоры. Сопряжение трубопроводов с опорой может быть неподвижным, на гибких подвесках, скользящим или на катках. В зависимости от конструкций опор и вида сопряжения с ними трубопровода он может быть несмещаемым во всех направлениях или смещаемым только вдоль оси трубопровода, или смещаемым как вдоль, так и поперек оси трубопровода. Трубы, образующие трубопровод, изготовляют из свальцованных обечаек, соединенных сварными швами встык. Монтажные стыки отправочных элементов выполняют при помощи полубандажей. Трубы имеют толщину стенок от 6 до 16 мм. Для возможности монтажа и технического осмотра расстояние от низа трубы до поверхности земли должно быть не менее 600 мм. 37.Особенности расчета трубопроводов. Надземные трубопроводы, располагаемые на отдельных опорах, рассчитывают как балку кольцевого сечения с учетом граничных условий на опорных контурах трубопровода. При расчете учитывают следующие нагрузки: постоянные — собственная масса трубопровода; временные длительные: внутреннее давление, снег, пыль, конденсат, температурные воздействия; кратковременные: внутреннее давление при гидравлических испытаниях, вакуум при опорожнении трубопровода, оледенение, ветровая нагрузка; особые: внутреннее давление при прямых нарушениях режима эксплуатации, сейсмические воздействия и др. Стенки трубопроводов рассчитывают на прочность и устойчивость. Толщину стенки трубы определяют из условия обеспечения прочности продольных стыковых швов и от совместного действия продольных и кольцевых напряжений. Задачи: 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 Усилие 𝑭 𝟏 на крайнюю стойку 𝐹 1 = 𝑙 1 ∙ 𝑏1 2 ∙ ( 𝑔 cos 𝛼 + 𝑝) ∙ 𝛾 𝑛 Усилие 𝑭 𝟐 на средние узлы 𝐹 2 = 𝑙 1 ∙ 𝑏 1 ∙ ( 𝑔 cos 𝛼 + 𝑝) ∙ 𝛾 𝑛 Опорная реакция от полного загружения фермы 𝑅 𝐴 = 𝐹 1 + 4 ∙ 𝐹 2 + 𝐹2 2 Требуемая площадь сечения для верхнего пояса 𝐴 = 𝑁𝑚𝑎𝑥 𝜑∙𝑅𝑦∙𝛾𝑐 Требуемая площадь сечения для нижнего пояса 𝐴 = 𝑁𝑚𝑎𝑥 𝑅𝑦∙𝛾𝑐 Суммарное давление на колонну от расчетной нагрузки на ригеле: 𝑆 = 𝛾 𝑛 ∙ 𝛾 𝑓 ∙ 𝑆 0 ∙ 𝐵, 𝑃 сн р = 𝑆∙𝐿 2 Требуемая площадь сечения верхней части колонны 𝐴 тр = 𝑁 𝑅𝑦∙𝛾𝑐 (1,25 + 2,8 ∙ 𝑒𝑥 ℎн ) Задача с накладками: 𝐹 тр = 𝑁 𝑅 (см 2 ), 𝛿 н = 𝐹тр 2𝑡полосы (см) Принимаемℎ ш большее, чем 𝛿 н в мм. 𝑙 ш = 𝑁 𝛽ℎш𝑅𝑦 св , 𝛽 = 0,7, 𝑅 𝑦 св = 15. |