Металлы. 1. коррозия металла. Основные методы борьбы с коррозией в различных видах конструкций

• Название: 1. коррозия металла. Основные методы борьбы с коррозией в различных видах конструкций
• Анкор: Металлы.doc
• Дата: 22.02.2018
• Размер: 3.21 Mb.
• Имя файла: Металлы.doc
• Тип: Документы; #15795
• страница: 7 из 9

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; φ_b - коэффициент устойчивости ветви, определяемый в зависимости от ее гибкости λ_b =l_b/i_b, где l_b -расчетная длина ветви, равная расстоянию между узлами соединительной решетки (рис. 6.41); i_b - радиус инерции ветви относительно собственной оси; φ_е - 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. l_d0= 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 W_х,А — момент сопротив­ления верхнего пояса; Wx - то же, нижнего пояса.

W _y,A=I _y/x_A — 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).