Трубные конструкции, мачты-опоры

Совершенно особую группу сварных конструкций представляют собой дымовые трубы и мачты – опоры. Как правило, эти конструкции не предназначены для принятия эксплуатационных нагрузок, кроме собственного веса. По компоновочным характеристикам отношение поперечных размеров к продольному существенно больше 1/20. Как правило, задача тонкостенной дымогарной трубы разграничить внутренний объём от внешней среды для обеспечения необходимой тяги без принудительного тягового устройства. Таким образом в конструкцию трубы закладывают металл минимальной толщины с отношением толщины листа к диаметру порядка 1/100. Если представим себе модель в масштабе 1:100 дымовой трубы высотой с 10 этажный дом, т. е. порядка 30,0 метров и диаметром около 3-х метров, тогда толщина листа. условий удобства выполнения сварочных работ будет принята из 3,0 – 4,0 мм. Так вот в нашей мысленной модели это будет трубочка высотой 60,0 см., диаметром 3,0 см. при толщине стенки 0,03 мм. Ясно, что такая конструкция совершенно не работоспособна, но ведь такие трубы эксплуатируются повсеместно. Задача решается путём развития поперечного сечения, можно путём развития диаметра основания, но это повлечет за собой увеличение расхода металла, совершенно не обоснованного условиями герметизации внутренней полости тубы. Для обеспечения тяги пол расходу дымовых газов в единицу времени нас устраивает назначенный диаметр. В таком случае диаметр можно развить путём замены сплошной конусной поверхности рядом дискретных струн, расположенных равномерно по периметру образующей трубы. А отсюда уже прямая дорога к конструкциям решетчатых мачт – опор. В плане механики нагружения трубы и мачты – опоры являются консольными балками с вертикальной продольной осью, подверженными в основном сжимающими усилиями от незначительного собственного веса и не предсказуемым перпендикулярным к продольной оси изгибающим нагрузкам. Именно для восприятия этих нагрузок и обеспечения продольной устойчивости мы и развиваем основание балки.

Стандартизация общих подходов при проектировании такого рода сварных конструкций основана на введении в оценку устойчивости вертикальной конструкции под действием собственного веса и вертикальной сжимающей рабочей нагрузки параметра так называемой «гибкости» l, которая является описанием отношения высоты стойки h к «радиусу инерции r» (h/r). В свою очередь, «радиус инерции» описывается как корень квадратный отношения момента инерции сечения к его площади (J/S). Общепринятой считается рекомендация применять конструктивные решения, обеспечивающие гибкость не более 100.

Следовательно, процедура принятия решения на проектирование вертикальной нагрузки будет выглядеть следующим образом: зная высоту нашей конструкции (в сантиметра), делим её на 100 (h/100) и получаем требуемую величину «радиуса инерции r» (тоже в сантиметрах) и отсюда подбираем линейные размеры поперечного сечения стойки в основании.

39.Строительные конструкции, арматура сборного железобетона, стойки, балки, связи.

Строительные конструкции – самый яркий пример разграничения объемов. Это элементы каркасов зданий, наружной обшивки, перекрытий, воспринимающих рабочую нагрузку. Строительные конструкции в гражданском строительстве – это элементы, воспринимающие вертикальные нагрузки. Элементы могут непосредственно воспринимать нагрузку – опорные, стеновые панели и стояки, несущие нагрузку от перекрытий и навесных панелей.

Поскольку несущая способность классических строительных материалов, кирпичной кладки и бетона не превышает , легко сосчитать какую высоту может иметь сплошная кирпичная стена.

Чуть более 100 лет назад на это практическое обстоятельство обратили внимание американцы. Нельзя было построить конструкцию с развитым поперечным сечением и высотой 400 м. Американцы перешли к каркасному строению с металлическим каркасом, идеально работающим как консольная балка. Нагрузку от перекрытий принимают вертикальные металлические стойки, на которые опираются балки потолочных перекрытий. А на металлический каркас навешиваются железобетонные световые панели и тому подобное.

40. СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ МОСТОВЫХ КРАНОВ, КРАН – БАЛОК, ПОДКРАНОВЫХ ПУТЕЙ.

Сварные конструкции мостовых кранов, кран-балок, подкрановых путей являются типичными представителями простейшей расчетной балки, лежащей на 2-ух опорах с определенным соотношением длины и высоты балки. Строительство приняло типовой ряд шага колонн каркаса промышленного здания.

Принято при проектировании промышленных зданий применять так называемую «сетку». Расположение колонн, на которые опираются несущие фермы перекрытия. Одновременно используются колонны, кроме навески наружных панелей ограждения для установки подкрановых путей. Для этого на колоннах устанавливаются специальные консоли. Шаг колонн принят в основном 6 м, пролеты – 3 хода (12, 18, 24 м). Иногда применяют пролет 21 м. Следовательно, на конструкции подкрановых балок накладываются требования унификации по длине 6 м равный шагу колонн.

Длина моста, мостового крана или кран-балки определяется пролетом. Кроме того, оговаривается типовой перечень грузоподъемных средств 0.5, 1, 3, 5, 10, 25 т. Соответственно, меняется величина изгибающего момента в центре пролета и высота балки.

Как правило, на предприятиях Беларуси грузоподъемность кранов в производственных и заготовительных цехах не превышает 10 т. При этих условиях конструкция балки мостового крана представляет собой коробчатое сечение с внутренним оребрением. Мост крана компонуется из 2-ух основных балок, замкнутых концевыми балками, на каждой из которых располагаются 2 катка. По верхнему поясу моста укладывается 2-ух уровневый рельсовый путь, по которому перемещается тележка с расположенной на ней подъемной лебедкой. При такой грузоподъемности подкрановые пути компонуются в виде двутавровых балок. При шаге колонн 6 м и грузоподъемности кранов свыше 5 т, подкрановые пути выполняются в виде сварных двутавров, усиленных вертикальными ребрами жесткости. Шаг расположения принято назначать равным высоте балки. Рельсовый путь располагается по верхнему поясу балки. Для перемещения грузов перпендикулярно продольной оси цеха принято использовать местные грузоподъемные средства ограниченной грузоподъемности, управляемые оператором с выносного пульта. Такие грузоподъемные средства называют кран-балками – имеют ограниченный пролет и изготавливаются из прокатного двутавра. Грузоподъемная лебедка движется на подвесных полках по нижнему поясу балки, следовательно, оребрение балки исключено. Для придания устойчивости и предотвращения закручивания вокруг продольной оси балки собственно балка может примыкать к концевым балкам или укладываться на концевые балки и развязываться раскосами.

Как правило, кран-балки не назначаются грузоподъемностью более 3 т.