Металлы. 1. коррозия металла. Основные методы борьбы с коррозией в различных видах конструкций
 Скачать 3.21 Mb.
|
|
Расчет опорных шарниров. Опорное давление в балансирных опорах передается через плотно пригнанные поверхности балансира и цапфы. При этом распределение контактных напряжений весьма неравномерное. Балансир рассчитывают на изгиб как консоль. На практике обычно размеры балансира задают конструктивно и делают проверку его несущей способности. 26. ПРОСТРАНСТВЕННО-СТЕРЖНЕВЫЕ СИСТЕМЫ- СТРУКТУРЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИЯХ И ИХ РАБОТЕ ПОД НАГРУЗКОЙ Компоновка каркасов. Наиболее простой тип этой конструкции представляет собой перекрестную систему плоских ферм, занимающих вертикальное либо наклонное положение (рис. 19.1). Наибольшее распространение получили системы перекрестных ферм двух ортогональных направлений (рис. 19.1, а) и трех направлений (рис. 19.1, б).       Плиты могут опираться по контуру на наружные стены либо на колонны, установленные с определенным шагом. Опоры могут располагаться также и внутри перекрываемого контура. В этом случае плита будет работать по консольной либо неразрезной многопролетной схеме. Наиболее эффективно структурная плита работает при квадратном опорном контуре, когда его длина L равна ширине В. При большой разнице этих размеров (L/B>2) плита испытывает цилиндрический изгиб. Элементы, расположенные вдоль образующей цилиндра, перестают участвовать в работе. Из-за большого количества стержней структурные плиты обладают большой степенью статической неопределимости. Как известно, в этом случае значительное число стержней работает с недогрузкой, чем определяется повышенная жесткость на изгиб структурных плит по сравнению с плоскостными конструкциями. Повышенная жесткость конструкции позволяет уменьшать ее высоту до h = (1/16—1/25)L вместо (1/7—1/12)L для плоских ферм. Конструктивные особенности. Элементы структурных плит в основном работают на центральное растяжение или сжатие. Применение труб в сжатых элементах дает экономию металла до 25% из-за наивыгоднейшего соотношения между радиусом инерции и площадью - поперечного сечения. В покрытиях зданий производственного назначения не исключено применение обычного проката (уголки, швеллеры, двутавры) или подобных гнутых профилей, менее дефицитных и более дешевых. Наиболее сложной конструкторской задачей является выбор способа сопряжения элементов структур в узлах.    Рис. Узлы структурных конструкций: в – с анкерными шайбами «Берлин»; г – цилиндрические с фигурными вырезами «Триодетик»; е – с фигурной фасонкой «Юнистрап». Особенности расчета. Внешние нагрузки, действующие на структурную плиту, приводятся к узловым аналогично плоскостным конструкциям. Статический расчет, как правило, выполняется на ЭВМ ввиду многократной статической неопределимости системы. Результаты расчета существенно зависят от заданных соотношений жесткостей элементов структуры. Поэтому его следует проводить методом итераций, сопровождая статический расчет подбором сечений стержней. При этом помимо требований прочности и устойчивости стержней нужно учитывать дополнительные ограничения: наибольший прогиб всей системы, предельные гибкости элементов и минимальные калибры профилей, определяемые технологическими требованиями. Для некоторых стержней можно исключить два последних ограничения. Тогда в процессе итераций сечения этих стержней будут стремиться к нулю, и их следует удалить из системы. Таким методом осуществляется структурная оптимизация стержневой плиты. При удалении "лишних" стержней необходимо следить, чтобы конструкция оставалась геометрически неизменяемой. Рассчитанные указанным способом стержни будут иметь индивидуальные размеры поперечных сечений, которые следует сгруппировать в оптимальный набор, состоящий из различных номеров реального сортамента по определённому количеству стержней каждого типоразмера. Такой набор называют сортаментом структурной плиты. 27. ВИСЯЧИЕ ПОКРЫТИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИЯХ И ИХ РАБОТЕ ПОД НАГРУЗКОЙ Висячими называют покрытия, в которых основные элементы пролетной несущей конструкции работают на растяжение. Висячие системы — системы распорные, и для восприятия распора (горизонтальной составляющей натяжения тросов или оболочки) необходима специальная опорная конструкция, стоимость которой может составлять значительную часть стоимости всего покрытия. К особенностям висячих покрытий относится их повышенная деформативность. Это вызвано тем, что модуль упругости Е витых тросов меньше, чем у прокатной стали, и составляет лишь (1,5—1,8)10 МПа, а область упругой работы высокопрочного материала значительно больше, чем у обычной стали. Таким образом, относительная деформация троса в упругой стадии работы получается в несколько раз больше, чем у элементов из обычной стали. Повышенная деформативность висячих покрытий определяется также тем, что большинство висячих покрытий относится к системам, геометрически изменяемым. Однопоясные системы с гибкими нитями. Покрытия представляют собой предварительно напряженные железобетонные оболочки, работающие на растяжение. Напряженной арматурой в них является система из гибких нитей, на которые во время монтажа укладывают сборные железобетонные плиты. В качестве гибких нитей обычно используют тросы или арматурные стержни. Напряжение оболочки осуществляют одним из следующих способов: а) замоноличиванием швов между плитами расширяющимся бетоном; б) натяжением тросов после укладки плит пригрузкой их специальной нагрузкой или домкратами с последующим замоноличиванием швов и твердением бетона.    Однопоясные системы с изгибно-жесткими нитями. В покрытиях этой системы в качестве несущих элементов обычно используют криволинейные двутавры или фермы, хорошо работающие как на растяжение, так и на изгиб. Их называют изгибно-жесткими нитями. Под действием внешней нагрузки они работают на растяжение с изгибом, причем для уменьшения изгиба от постоянной нагрузки кривую их провеса принимают по веревочной кривой от этой нагрузки или на время монтажа устраивают в них временные шарниры, превращая их в гибкую нить. При действии неравномерно распределенной нагрузки изгибно-жесткие нити начинают сильно сопротивляться местному изгибу от кинематических перемещений, чем значительно уменьшают деформативность всего покрытия.  Двухпоясные системы В покрытиях подобного типа имеются две системы поясов: несущие пояса, имеющие выгиб вниз, и стабилизирующие пояса, имеющие выгиб вверх. Это делает систему мгновенно-жесткой, способной воспринимать нагрузки, действующие в двух различных направлениях (собственный вес покрытия и снег, действующие вниз, вызывают в несущем поясе растяжение, а в стабилизирующем — сжатие и отсос ветра, действующий вверх и вызывающий усилия в поясах обратного знака), независимо от жесткости кровли.    Седловидные напряженные сетки Сетки покрытий, имеющие выгнутые вниз несущие тросы и выгнутые вверх стабилизирующие тросы, располагаются по поверхности двоякой кривизны (для постоянных сооружений чаще всего по поверхности гиперболического параболоида); такая форма поверхности позволяет предварительно напрягать сетку. Сетка двоякой кривизны по своей геометрической связности является мгновенно-жесткой системой и подобно двухпоясным системам для устойчивой работы стабилизирующих тросов требует предварительного напряжения.  Металлические оболочки-мембраны Главными преимуществами этих систем являются совмещение несущей и ограждающей функции и индустриальность изготовления. Утеплитель и гидроизоляцию кровли в таких системах укладывают непосредственно на несущую оболочку, не применяя кровельных плит. Форма оболочек может быть весьма разнообразной. Существуют покрытия цилиндрическими, коническими, сферическими, чашеобразными, седловидными и шатровыми оболочками. Работают они, естественно, по-разному, но пространственность их работы, присущая всем формам оболочек, делает их работу весьма выгодной и позволяет применять листы толщиной 2—5 мм. Определение усилий в чашеобразной оболочке вращения, прикрепленной по периметру к недеформируемому кольцу и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, может быть выполнено приближенно по безмоментной линейной теории. Поверхность мембраны принимают по уравнению квадратичного параболоида вращения. Эта форма поверхности обеспечивает примерное равенство усилий в оболочке по всей ее поверхности, что дает возможность изготавливать ее из стали одинаковой толщины. Поэтому выбор формы поверхности и параметров оболочки имеет большое значение для обеспечения постоянства толщины оболочки по всей ее поверхности, что существенно упрощает ее изготовление. 28. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ, ИХ ОСОБЕННОСТЯХ И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЯХ Бистальные балки Снижение металлоемкости может быть достигнуто за счет использования в одной конструкции двух различных марок сталей. Балки, выполненные из двух марок сталей, называют бистальными. В них целесообразно наиболее напряженные участки поясов выполнять из стали повышенной прочности (низколегированные стали), а стенку и малонапряженные участки поясов - из малоуглеродистой стали (рис. 5.40).    Балки с гибкой стенкой Плоская стенка в такой балке теряет устойчивость в начальной стадии нагружения, приобретая вторую устойчивую форму - в виде наклонно гофрированной (у опор, где преобладает сдвиг) либо вспорушенной (в зонах с преобладающими напряжениями сжатия) поверхности. После снятия нагрузки эти деформации стенок, называемые часто «хлопунами», исчезают. Уменьшение относительной толщины стенки в 2...3 раза приводит к снижению расхода металла на стенку на 25...35% и к концентрации металла в поясах, что выгодно по условиям работы на изгиб.    Балки с гофрированной стенкой Толщину гофрированных стенок принимают в пределах 2...8 мм, что обеспечивает им все преимущества, определяемые тонкостенностью.    Балки с перфорированной стенкой Стенка прокатного двутавра (швеллера) разрезается по зигзагообразной ломаной линии с регулярным шагом с помощью газовой резки или на мощных прессах, и затем обе половины разрезанной балки соединяются сваркой в совмещенных между собой выступах стенки (рис. 5.63). Конечный результат приводит к увеличению высоты балки и позволяет перераспределить материал сечения, концентрируя его ближе к периферийным волокнам (полкам) и существенно повышая такие геометрические характеристики сечения, как момент инерции и момент сопротивления. Образуется своеобразная конструктивная форма - балка с окнами в стенке.      |