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: 8 из 9

Связи между колоннами. Система связей между колоннами обес­печивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и жесткость в продольном направлении (воспринимая при этом некоторые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Решетка проектируется крестовой (рис. 11.5,а), элементы которой рабо­тают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной (рис. 11.5,б), элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы ее элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементами решетки близки к 45°). При больших шагах колонн в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней — использование подстропильной фермы (рис. 11.5,в). На связевые диски передаются крутящие моменты, поэтому при расположении вертикальных связей в двух плоскостях они соединяются горизонтальными решетчатыми связями.

















Связи по покрытию. Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм, перераспределение местных нагрузок (например, крановых), приложенных к одной из рам, на соседние рамы, удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего и вер­хнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные связи состоят из поперечных и продольных (рис. 11.10 и 11.11).



В длинных зданиях, состоящих из нескольких температурных блоков, поперечные связевые фермы по верхним и нижним поясам ставят у каждого температурного шва (как у торцов), имея в виду, что каждый температурный блок представляет собой законченный пространственный комплекс.

Вертикальные связи между фермами устанавливают в тех же осях, в которых размещают горизонтальные поперечные связи. Вертикальные связи располагают в плоскости стоек стропильных ферм в пролете и на опорах (при опирании стропильных ферм в уровне нижнего пояса). В пролете устанавливают одну - две вертикальные связи по ширине пролета (через 12—15 м). Вертикальные связи придают неизменяемость про­странственному блоку, состоящему из двух стропильных ферм и горизон­тальных поперечных связей по верхнему и нижнему поясам ферм..

При отсутствии горизонтальных поперечных связей по верхним поясам для обеспечения жесткости пространственного блока и закрепления верхних поясов из плоскости вертикальные связи устанавливают через 6 м.

Вертикальные связи между фермами и фонарями лучше всего выполнять в виде отдельных транспортабельных ферм, что возможно, если их высота будет менее 3900 мм.

В многопролетных цехах горизонтальные поперечные и вертикальные связи ставятся во всех пролетах, а горизонтальные продольные по нижним поясам ферм — по контуру здания и некоторым средним рядам колонн через 60—90 м по ширине здания. В зданиях, имеющих перепады по высоте, продольные горизонтальные связи ставят и вдоль этих перепадов.

23. ФАХВЕРК. ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ

Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия (с последующей передачей на фундаменты и другие конструкции) ветровой нагрузки.

Фахверк устраивается для наружных стен (вдоль здания и торцевых), а также для внутренних стен и перегородок (рис. 11.23).

При самонесущих стенах, а также при панельных стенах с длиной па­нелей, равной шагу колонн, необходимости в конструкциях фахверка нет.

Если длина панелей меньше шага колонн, устанавливаются стойки фах­верка, и панели опираются на столики колонн и этих стоек (рис. 11.23,а). Сечения стоек фахверка — прокатные обычные и широкополочные, а также сварные двутавры, сплошные составные из швеллеров и сквозные из швел­леров (прокатных или гнутых) (рис. 11.23,3). Стойки опираются на фун­дамент и с помощью листового шарнира, передающего горизонтальные уси­лия, но не стесняющего вертикальные перемещения ферм, — на связи по нижним поясам ферм (рис. 11.23,0). Если по высоте есть горизонтальные площадки, то стойки опираются в горизонтальном направлении и на них. При стенах из малоразмерных элементов (волнистые асбестоцементные, стальные, алюминиевые листы) кроме стоек предусматриваются ригели (рис. 11.23,6), к которым и крепятся стеновые листы. Ригели воспринимают вертикальные и горизонтальные на­грузки (от веса стенового ограждения и ветровой нагрузки), и поэтому про­ектируются достаточно жесткими в обеих плоскостях. Сечения их состав­ляются из уголков, листов, швеллеров, гнутых профилей (рис. 11.23,е).

В торцах здания обязательно ус­танавливаются стойки (рис. 11.23,0), а при малоразмерных листах ограждения и над большими проемами — ригели. В высоких цехах для обеспечения ус­тойчивости стоек фахверка в плоско­сти стены ставятся распорки, которые крепятся к вертикальным связям.

Фахверк внутренних стен устраивается аналогично. Если внутренние сте­ны кирпичные, то стойки и ригели фахверка располагаются в пределах толщины стены (рис. 11.23,г).

Стойки фахверка работают на внецентренное сжатие от эксцентрично приложенного веса стенового ограждения и ветровой нагрузки. Расчетная схема — это стойка с опорами внизу и в местах крепления к горизонтальным площадкам и связям (рис. И.24,а). Опорная горизонтальная реакция FW передается на связи по нижним поясам ферм (см. рис. 11.12).

Ригели фахверка работают как балки на косой изгиб (рис. 11.24,6). Вертикальная нагрузка собирается с участка, равного расстоянию между ригелями (рис. 11.24,0). Для стен из блоков следует учесть, что образуются своды (рис. 11.24,г) и если Лз=0,75/, то при определении пролетного момента следует принимать нагрузку с высоты, равной 0,6/. Опорные реакции ригели при этом определяются от полной высоты h кладки над ригелем.









Рис. 11.23. Схемы конструкций фахверка и сечения его элементов. 1 – колонны; 2 – стойки фахверка; 3 – стеновые панели; 4 – ригели фахверка; 5 – стеновые листы; 6 – листовой шарнир; 7 – связи по нижнему поясу фермы; 8 – горизонтальная распорка связей; 9 – вертикальные связи фахверка; 10 – надворотный ригель; 11 – кирпичная стена.




24. РАМНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ЗДАНИЙ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИЯХ И ИХ РАБОТЕ ПОД НАГРУЗКОЙ.

Типы рам и компоновка каркасов. В перекрытиях зданий боль­ших пролетов обычно применяют двухшарнирные и бесшарнирные рамы (рис. 18.5).





Рамы большепролетных зданий могут быть либо сплошного, как правило, таврового или коробчатого сечения, либо сквозные. При больших пролетах зданий рамы обычно делают сквозного сечения с высотой ригеля, равной 1/12—1/20 пролета.

При больших оптимальных шагах поперечных рам (30—42 м) выгодной по расходу металла становится рамно-блочная система каркаса, когда по­перечные рамы с помощью решеток связываются попарно в пространственные блоки (рис. 18.12).









Мощное крановое оборудование сделало выгодным раздельную компо­новку колонн: шатровая ветвь 2 поддерживает ригели рамы, подкрановые ветви 3 воспринимают вертикальное давление кранов. Ветви между собой соединены листовыми шарнирами б, передающими на раму только горизон­тальную нагрузку от кранов.

Перекрытие между блочными рамами решено по консольной схеме 7, в которой существенное место занимает фонарь. Для подвески стенового ог­раждения между блочными рамами и в торцах здания устанавливаются фахверковые стойки с промежуточными ригелями для передачи ветровой на­грузки от фахверка на поперечные рамы. В целом рамные блоки можно рассматривать как плоские рамы, элементы которых (ригели, колонны) име­ют сложную пространственную структуру.

Особенности расчета и конструирования. В силу уникальности большепролетных зданий выбор окончательного архитектурно-конструктив­ного решения делается на основе вариантного проектирования. На этом этапе допускается принимать упрощенные расчетные схемы конструкций и использовать приближенные методы расчета.

В упрощенном статическом расчете сквозной рамы допускается пред­ставлять ригель и стойки в виде стержней с эквивалентной жесткостью. В уточненном расчете сквозную раму рационально рассчитывать как стержне­вую систему с максимально точным учетом условий сопряжения элементов между собой.

При подсчете нагрузок на раму собственный вес конструкций, крановые и другие технологические нагрузки определяются аналогично обычных пром зданий с учетом всех требований СНиП. Нагрузки от ветра и снега существенно зависят от кон­фигурации здания и его габаритов, которые нередко для большепролетных зданий являются индивидуальными.

Для уточненных расчетов часто приходится делать специальные экспе­риментальные исследования с целью определения этих нагрузок.

Ввиду значительных размеров большепролетных зданий весьма сущест­венными будут усилия и перемещения в каркасе от температурных воздей­ствий. Поэтому, как правило, требуется производить температурный расчет для обеспечения прочности каркаса здания и грамотного проектирования устройств, обеспечивающих температурные перемещения несущих и ограж­дающих конструкций (деформационные швы, подвижные опоры и т.п.).

Расчеты статически неопределимых систем следует сопровождать подбо­ром сечений элементов с последующей корректировкой жесткостей в стати­ческом расчете. При этом дополнительные ограничения по перемещениям конструкций (второе предельное состояние) и предельной гибкости элементов обеспечат сходимость итерационного процесса расчета. Известно, что без этих ограничений статически неопределимые системы вырождаются в ста­тически определимые.

25. АРОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ И РАСЧЕТ

Типы арок и компоновка арочных покрытий.







Арочные системы становятся существенно экономичнее рамных, начиная с пролетов 80 м и более.

В большепролетных покрытиях чаще всего встречаются однопролетные арки. По статической схеме они могут быть трехшарнирными, двухшарнирными и бесшарнирными (рис. 18.13).

Трехшарнирные арки в силу статической определимости нечувствительны к перемещениям опор и температурным изменениям. Однако наличие конь­кового шарнира усложняет конструкцию арки и требует выполнения мероп­риятий, обеспечивающих герметичность кровли над шарниром, без стеснения взаимного поворота полуарок. Трехшарнирные арки по сравнению с другими типами наиболее деформативны и имеют повышенный расход металла.

Бесшарнирные арки обладают в определенном смысле противоположными качествами. Это трижды статически неопределимая система, максимально реагирующая на перемещения опор и изменение температуры и требующая массивных фундаментов для восприятия опорных моментов. С другой сто­роны, бесшарнирные арки обладают наибольшей жесткостью и наилучшим распределением изгибающих моментов по длине, что обеспечивает снижение расхода металла на арку. Однако это не всегда приводит к общей экономии из-за повышенной стоимости фундаментов, особенно при слабых грунтах. Отсутствие конькового шарнира упрощает и делает более надежной конст­рукцию кровли.

В двухшарнирной арке достоинства и недостатки двух предыдущих систем сглажены. Она менее чувствительна к осадкам опор и изменениям температуры по сравнению с бесшарнирной в силу однажды статической неопре­делимости, более экономична по сравнению с трехшарнирной аркой, не имеет проблем, связанных с коньковым шарниром, а фундаменты не испы­тывают влияния опорных моментов. Поэтому двухшарнирные арки получили наибольшее распространение на практике.

Конструктивные особенности арок.




Решетка арок относительно слабо нагружена. Элементы ее компонуются либо из уголков, либо из небольших швеллеров. Часто они подбираются по предельной гибкости, что стимулирует уменьшение высоты сечения арки. Наиболее рациональная форма решетки — треугольная со стойками или без них (рис. 18.22, а). Оптимальный угол наклона раскосов решетки относительно пояса равен приблизительно 45°, что обеспечивает компактное решение узлов сквозной арки.

Прогоны покрытия можно ставить вертикально (рис. 18.22, б). В этом случае решетка арки компонуется по раскосной схеме. Она менее удобна при изготовлении арок, так как все элементы ее будут иметь разную длину.

Главные прогоны кроме своего основного назначения — поддержание кровли — выполняют другую функцию — обеспечение общей устойчивости плоских арок из своей плоскости. Для этого прогоны должны быть закреп­лены в узлах пространственных блоков, образованных поперечными гори­зонтальными связями.





Опорные шарниры могут быть трех типов: плиточные, пятниковые и балансирные. Сквозные арки около опоры, как правило, переходят в сплошное сечение, поэтому опорные шарниры в сплошных и сквозных арках имеют одинаковую конструкцию.















Особенности расчета арок. Расчет нагрузок. При расчете арок учитываются постоянные (собственный вес арок, прогонов, связей, элементов покрытия) и временные (снег, ветер, технологическое оборудование и др.) нагрузки. При подсчете вертикальных нагрузок (собственный вес, снег) следует учитывать переменный угол наклона касательной к арке относительно горизонтали.

Для снеговой нагрузки следует также учитывать неравномерность ее распределения на поверхности криволинейного покрытия (СНиП 2.01.07—85. Нагрузки и воздействия).

Наибольший интерес представляет ветровая нагрузка на арочное покры­тие. В нормах характер ее распределения определяется аэродинамическим коэффициентом, знак и величина которого существенно зависят от кон­фигурации и соотношений размеров здания. При расчете арочного покрытия необходимо рассмотреть все воз­можные варианты ветрового воздействия.

Определение усилий и проверка общей устойчивости. При определении усилий в элементах арочного покрытия (арки, прогоны и т.п.) их обычно рассматривают как стержневые элементы и применяют известные методы строительной механики. Усилия в поясах сквозных арок Nn можно определить по упрощенной формуле:



а – расстояние от ц.т. сечения до противоположного пояса; h – расстояние между ц.т. поясов; N и М – нормальная сила и изгибающий момент.

Усилия в элементах решетки определяются по формуле:





При мощных поясах арки и относительно слабой решетке со стойками в раскосах возникают дополнительные усилия от обжатия поясов:



N_ср, А_ср – средние усилие и площадь поперечного сечения; А_р – площадь поперечного сечения раскоса.

Арка как сжато-изогнутый стержень может потерять устойчивость в пло­скости действия момента и из плоскости. В первом случае она рассматри­вается как криволинейный стержень, закрепленный на концах. Критическая сжимающая сила в первом приближении может быть определена по формуле типа Эйлера:



TI – жесткость арки в плоскости действия момента; s – длина полуарки; μ – к-т приведения расчетной длины.

Закрепление арки против поте­ри устойчивости из плоскости обеспечивается системой связей, распорок, прогонов покрытия, которые определяют ее расчетную длину. Практически устойчивость в этом направлении будет обеспечена, если расчетная длина не будет превы­шать 16 ширин пояса. В особо от­ветственных случаях проверку арки из плоскости можно осуществить по формуле, аналогичной.