Металлы. 1. коррозия металла. Основные методы борьбы с коррозией в различных видах конструкций
![]()
|
Проектирование сплошных колонн Сплошные колонны обычно проектируют двутаврового сечения (рис.6.48). Если моменты разных знаков отличаются незначительно, то следует принимать симметричное сечение из прокатного двутавра с параллельными гранями полок типа Ш или составлять его из листов либо прокатных профилей. ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет колонны производят в такой последовательности. • Высоту сечения колонны назначают из условия жесткости с соблюдением технологических ограничений и требований унификации, подобно тому как это делают при проектировании сквозных колонн. • Для симметричного двутавра можно использовать следующие приближенные зависимости: ![]() Определив условную гибкость и приведенный относительный эксцентриситет, находят по приложению коэффициент φе и вычисляют требуемую площадь сечения: A=N/(φе Ryγc). По сортаменту подбирают прокатный двутавр с параллельными гранями полок (типа Ш) или компонуют сечение из трех листов с соблюдением требований местной устойчивости. Можно выключить часть стенки из работы или укрепить ее продольным ребром при соблюдении требований. • Проверяют устойчивость колонны в плоскости действия момента N/(φеА Ryγc) ≤ 1. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Если устойчивость не обеспечена, то назначают более мощный двутавр и повторяют проверку. • Проверяют устойчивость колонны из плоскости действия момента N/(φуАRyγc) ≤ 1. При невыполнении этого условия устанавливают вдоль здания распорки между колоннами, которые через систему вертикальных связей должны быть прикреплены к фундаменту или развивают сечение колонны из плоскости рамы. 20. ТИПЫ ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТЫХ СКВОЗНЫХ КОЛОНН, ИХ КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ![]() Устойчивость сквозных стержней Устойчивость внецентренно сжатых (сжато-изгибаемых) сквозных стержней при расчете их по деформированной схеме с учетом взаимодействия общей и местной форм потери устойчивости следует проверять по формуле: ![]() где N - расчетное усилие в стержне; А - площадь поперечного сечения стержня; φb - коэффициент устойчивости ветви, определяемый в зависимости от ее гибкости λb =lb/ib, где lb -расчетная длина ветви, равная расстоянию между узлами соединительной решетки (рис. 6.41); ib - радиус инерции ветви относительно собственной оси; φе - коэффициент устойчивости сквозного стержня, в зависимости от относительного эксцентриситета. ![]() и условной приведенной гибкости стержня ![]() ![]() Проектирование сквозных колонн Стержень сквозной колонны обычно составляют из двух ветвей, связанных между собой соединительной решеткой. Без раскосную решетку на планках в сжато-изгибаемых колоннах не применяют ввиду большого расстояния между ветвями, достигающего в колоннах промышленных зданий 1,5...2 м, решетка на жестких вставках пока еще не получила широкого распространения, поэтому основным типом соединительной решетки является раскосная, чаще всего треугольная. Характерные сечения ветвей решетчатых колонн показаны на рис. 6.43. Колонны крайних рядов зданий проектируют несимметричного сечения с наружной ветвью швеллерной формы для удобства примыкания стены (рис.6.43, а). Асимметричные колонны применяют также в тех случаях, когда момент одного знака существенно превышает величину момента другого знака и расчетные усилия в ветвях значительно различаются. Колонны средних рядов зданий (рис.6.43, б) проектируют симметричными. ![]() Решетку колонн обычно размещают в двух плоскостях, но в легких колоннах, как исключение, может быть применена одноплоскостная решетка, установленная по оси сечения стержня. Двухпло-скостную решетку выполняют из одиночных уголков и центрируют на оси ветвей (рис. 6.44, я), угол наклона раскосов принимают равным 40...45°. При швеллерных сечениях ветвей возможна центровка решетки на обушки (рис.6.44, б). ![]() Расчет колонн производят в два этапа. На первом этапе выполняют приближенный расчет по недеформированной схеме, с помощью которого назначают площади поперечных сечений ветвей, рассматривая их как самостоятельные центрально-сжатые стержни, шарнирно подкрепленные в узлах соединительной решетки. На втором этапе проверяют устойчивость сквозного стержня в целом. По условию жесткости высота сечения колонны должна быть не менее 1/20 ее длины. Продольные усилия в ветвях колонны определяют по формулам: ![]() Для расчета каждой ветви выбирается своя опасная для эт|ой ветви комбинация совместно действующих нагрузок. Поскольку положение центра тяжести колонны неизвестно, в первом приближении можно принять у1 = 0,45h0 , у2 = 0,55 h0 . Более точно эти расстояния можно определить по формуле: ![]() После определения расчетных усилий в ветвях назначают площади их поперечных сечений из расчета на устойчивость каждой их них в обеих плоскостях. При этом ветвь рассматривают как центрально-сжатый стержень, расчетная длина которого в плоскости у-у равна расстоянию между узлами соединительной решетки, а в перпендикулярной плоскости - расчетной длине колонны или его участка между точками закрепления колонны от смещений из плоскости действия момента. Раскосы рассчитывают как центрально-сжатые элементы на усилие S=Q/(2sinα), где α - угол наклона раскоса к поясу; Q - расчетная поперечная сила, принимаемая равной большей из двух величин: фактической поперечной силы, определенной при статическом расчете, и условной поперечной силы, найденной по табл. или вычисленной по формуле: ![]() ![]() Гибкость раскоса следует определять относительно оси уголка с минимальным радиусом инерции, а расчетную длину его принимать равной расстоянию между точками прикрепления раскоса к ветвям, т.е. ld0= h0/sinα. Не забудьте, что коэффициент условий работы для уголка, прикрепляемого одной полкой, равен γ=0,75. После выполнения всех рассмотренных операций можно приступить ко второму этапу расчета - к проверке устойчивости сквозного стержня в целом. Для этого следует найти приведенную гибкость колонны, а затем проверить общую устойчивость. Если раскосы решетки прикреплены к ветвям с эксцентриситетом t , то от вертикальной составляющей усилий в раскосах на узел будет передаваться момент Мm= Рu = 2Q t, который распределится между элементами, сходящимися в узле, пропорционально их погонным жесткостям. Пренебрегая жесткостями раскосов, передадим с некоторым запасом на одну ветвь половину этого момента. Тогда значение эксцентриситета, необходимое для вычисления расчетного относительного эксцентриситета будет равно: ![]() 21. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И РАСЧЕТА ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК, ИХ КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ Нагрузки Нагрузки от крана передаются на подкрановую конструкцию через колеса (катки) крана. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста могут быть два, четыре катка и более (рис. 2.61, а, б). ![]() ![]() ![]() Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, на нагрузки от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности (рис. 2.61, в) с тележками, приближенными к одному из рядов колонн, т.е. в положении, при котором на подкрановые конструкции действуют наибольшие вертикальные силы. Одновременно на балки воздействуют максимальные поперечные горизонтальные усилия. При расчетах подкрановых конструкций под краны особого режима работы учитывают горизонтальную нагрузку, вызываемую перекосом крана. Поскольку усталостное разрушение возникает в результате действия не максимальной, а многократно повторяющейся нагрузки, при расчете конструкций на выносливость принимают наиболее часто действующие нагрузки, которые определяют умножением нормативных нагрузок на понижающий коэффициент, зависящий от режима работы кранов. Проверку жесткости подкрановых балок выполняют на нагрузку от одного крана с коэффициентом надежности по нагрузке равном 1,0 и без учета коэффициента динамичности. Тормозные балки, используемые как площадки для обслуживания и ремонта крановых путей, рассчитывают на временную нагрузку, принимаемую по техническому заданию. Собственный вес подкрановых конструкций принимают по справочным данным. Приближенно влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозных балках можно учесть умножением расчетных усилий от вертикальной крановой нагрузки на коэффициент. Особенности действительной работы подкрановых конструкций Работа подкрановых конструкций в условиях эксплуатации весьма сложна и существенно отличается от работы обычных балочных конструкций. Это обусловлено спецификой нагрузки, характером ее приложения и отличием реальной и расчетной схем конструкции. Сосредоточенная вертикальная крановая нагрузка, достигающая больших величин (600...800 кН), прикладывается в любой точке по длине балки и приводит к появлению в стенке сложного напряженного состояния при высоком уровне напряжений. Вследствие внецентренного приложения вертикальной нагрузки (при случайных смещениях рельса с оси подкрановой балки) и поперечных горизонтальных сил, приложенных в уровне головки рельса, на верхний пояс балки действует дополнительный крутящий момент, вызывающий изгиб стенки. Вертикальные и боковые воздействия кранов носят динамический характер и часто сопровождаются рывками и ударами. Этому способствуют неровности кранового пути и перепады в стыках рельсов. Все это приводит к появлению в подкрановых конструкциях повреждений в виде усталостных трещин, расстройства соединений, ослабления узлов и нарушает нормальную эксплуатацию. В наиболее тяжелых условиях работают подкрановые конструкции в зданиях, где эксплуатируются краны особого режима работы. Они отличаются высоким уровнем силовых воздействий и большим числом циклов загружения. Нормы проектирования относят подкрановые конструкции к 1-ой группе конструкций и регламентируют ряд специфических требований, которые необходимо учитывать при их проектировании. Кроме того, для повышения долговечности подкрановых конструкций следует применять конструктивные решения, отвечающие действительным условиям работы, максимально снижать концентрацию напряжений, повысить качество изготовления и монтажа и обеспечить постоянный надзор за состоянием конструкций в условиях эксплуатации. Конструктивные решения подкрановых балок Типы сечения подкрановых балок зависят от нагрузки, пролета и режима работы кранов. При пролете до 6 м и кранах малой грузоподъемности (до 10 т) для балок можно использовать прокатные двутавры типа Ш. При большей грузоподъемности (до 50 т) при кранах режима работы 1К — 5К также можно применять прокатные двутавры, но для восприятия горизонтальных поперечных нагрузок их необходимо усилить листом или уголками (рис. 2.62, а), либо принять несимметричное сварное сечение с усиленным верхним поясом (рис. 2.62, б). Для больших пролетов и грузоподъемностей кранов применяют сварные двутавровые балки с горизонтальной тормозной конструкцией (рис. 2.62, в). При кранах грузоподъемностью до 50 т рациональны балки составного сечения из широкополочных тавров с тонкой стенкой - вставкой (рис. 2.62 г). Высокая интенсивность работы кранов особого режима работы часто приводит к появлению повреждений в верхней зоне стенки подкрановых балок. В таких балках для снижения уровня местных напряжений в стенке, возникающих от внецентренного приложения крановой нагрузки: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет подкрановых балок Расчетные усилия (наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы) в подкрановых балках находят от нагрузки двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности. Так как нагрузка подвижная, то сначала нужно найти такое положение ее, при котором расчетные усилия в балки будут наибольшими. Наибольший изгибающий момент в разрезной балке от заданной системы сил возникает, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равно удалены от середины пролета балки (рис. 2.65, а); при этом наибольший изгибающий момент Мпах будет находиться под силой, ближайшей к середине пролета балки (правило Винклера). ![]() ![]() ![]() Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы от вертикальной нагрузки определяют по формулам: ![]() ![]() Расчетный изгибающий момент Му и поперечную силу Qy от горизонтальной поперечной нагрузки находят при том же положении кранов: ![]() При расчете балок условно принимают, что вертикальная нагрузка воспринимается только сечением подкрановой балки (без учета тормозной конструкции), а горизонтальная — только тормозной балкой, в состав которой входят верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и окаймляющий его элемент (или верхний пояс смежной подкрановой балки). Таким образом верхний пояс балки работает как на вертикально так и на горизонтальную нагрузку, и максимальные напряжения в точке А можно определить по формуле: ![]() ![]() ![]() где Wх,А — момент сопротивления верхнего пояса; Wx - то же, нижнего пояса. W y,A=I y/xA — момент сопротивления тормозной балки для крайней точки верхнего пояса (точка А), при отсутствии тормозных конструкций момент сопротивления верхнего пояса относительно вертикальной оси. ![]() 22. СВЯЗИ. ИХ ВИДЫ, НАЗНАЧЕНИЕ И РЕШЕНИЕ Связи — важные элементы стального каркаса, которые необходимы для выполнения следующих требований: - обеспечение неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов; - восприятие и передача на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов); - обеспечение совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых); - создание жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации; - обеспечение условий высококачественного и удобного монтажа. Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра). |