СодержаниеСборка ферм.
Сборка ферм по копиру состоит из сборки копира, сборки полуфермы по копиру, сборки ферм.
Копир на стеллажах изготавливается в следующем по¬рядке: вначале стыкуют поясные уголки, устанавливают их на подставках, проверяют прямолинейность поясов и намечают шнуром осевые линии уголков и фасонок, рас¬кладывают на поясных уголках фасонки и планки, закреп¬ляют их струбцинами, а затем — электроприхватками. Наносят мелом с помощью шнура осевые линии стоек и рас¬косо, устанавливают и прихватывают стойки и раскосы. Раскладывают и прихватывают сухари (планки) к стойкам и раскосам.
Для установки в проектное положение опорных узлов ферм, состоящих из торцевых плиток и приваренных к ним фасонок, к стеллажу прикрепляют фиксатор.
Фиксатор состоит из опорных плиток, приварен¬ных к уголку. Фиксатор закрепляется уголками к гори¬зонтальному листу, который укладывается на стеллажах. Для установки в проектное положение центральной стойки к горизонтальному листу прихватками прикрепляют фиксатор из двух косынок с отверстиями, по которым и устанавливают центральную стойку копира фермы.
Сборку копира производят наиболее опытные сборщики, а после сборки копир должен быть принят ОТК. При прием¬ке необходимо проверить линейные размеры: пролет, высо¬ту в коньке и на опорах, строительный подъем, расстояния между отверстиями в опорных узлах и монтажных стыках, между узлами и стыками. После приемки копира ОТК дает разрешение на сборку по нему полуферм.
Допускаемые отклонения габаритных размеров и рас¬стояний между группами монтажных отверстий от проектных линейных размеров копира фермы не должны превы¬шать для размеров до 2,5 м — 2 мм; от 2,5 до 4,5 м — 3 мм;
от 4,5 до 9 м — 4 мм; от 9 до 15 м — 7 мм.
Сборку полуферм по копиру на¬чинают с раскладки узловых фасонок и прокладок (сухарей), контуры которых совмещают с контурами фасонок и прокладок на копире. После этого на фасонки и прокладки накладывают поясные уголки стоек и раскосов таким обра¬зом, чтобы обушки парных уголков и копира находи¬лись в одной плоскости. Торцевые плитки ферм, предвари¬тельно собранные с узловыми фасонками, устанавливают по фиксатору, совмещая отверстия в торцевых плитках ферм с плитками с помощью точеных пробок. Анало¬гично устанавливается по фиксатору и центральная стойка. В процессе сборки все уголки плотно подтягивают струб¬цинами и закрепляют к фасонкам и прокладкам электро¬прихватками.
Собранную полуферму без вторых уголков и раскосов снимают с копира мостовым краном, кантуют на 180° и укладывают на стеллажи перьями уголков вниз. Затем производится полная сборка полуфермы, для чего сборщики раскладывают вторые уголки поясов 4, стоек и раскосов, стягивают их струбцинами и закрепляют электро¬прихватками. Прихватки должны размещаться в местах расположения сварных швов.
По копиру собирают всю партию полуферм, кроме по¬следней, которая собирается из копира.
При сборке стропильных и подстропильных ферм много времени и усилий затрачивают сборщики на сжатие дета¬лей. Обычно пользуются эксцентриковыми зажимами и сбо¬рочными струбцинами.
На заводах, имеющих сборочные плазы (плиты), схему фермы вычерчивают на плазу в натуральную величину. Для построения схемы фермы используется прямоугольная сетка, нанесенная на поверхность плиты. На плите вычер¬чивают осевые линии, а также линии обушков, после чего в узлах размещают фасонки, на которые укладывают угол¬ки поясов, стоек и раскосов, совмещая обушки с соответ¬ствующими линиями.
Сборка копиров на сборочном плазу выполняется значи¬тельно точнее, чем при сборке на стеллажах, и требует меньше затрат труда. В отдельных случаях копир может быть изготовлен комбинированным способом: поясные угол¬ки с узловыми фасонками собирают на двух швеллерах, верхняя плоскость стенок которых используется в качестве плаза.
Перевозка стальных конструкций.
Перевозка стальных конструкций может производиться железнодорожным, автомобильным, морским и речным транспортом. Большинство конструкций перевозят желез¬нодорожным и автомобильным транспортом.
При погрузке конструкций необходимо выполнять сле¬дующие требования:
1. Поперечные размеры и длина отправочных элементов должны вписываться в транспортные габариты и размеры подвижного состава.
2. Масса груза не должна превышать грузоподъемности вагонов или автотранспорта.
3. Необходимо обеспечить максимальное использование грузоподъемности транспортных средств. Коэффициент ис¬пользования грузоподъемности железнодорожных вагонов для стропильных и подстропильных ферм КГ (отношение массы погруженных конструкций к грузоподъемности ва¬гона) равен 0,15; габаритных емкостей и опор ЛЭП - 0,17; элементов связей и фахверков - 0,7; подкрановых балок - 0,43; колонн - 0,36.
4. Груз должен быть надежно закреплен против смеще¬ний и опрокидывания во время транспортирования.
5. Должны быть предусмотрены мероприятия, исклю¬чающие деформации и повреждения конструкций и подвиж¬ного состава во время транспортировки. Гибкие и легкие деформированные элементы необходимо устанавливать в та¬кое положение, при котором исключалась бы возможность деформаций. Стропильные и подстропильные фермы, под¬крановые балки, свальцованные листы доменных печей следует устанавливать на подвижной состав вертикально.
6. Необходимо обеспечить возможность быстрой раз¬грузки и сортировки прибывших конструкций. При погруз¬ке все элементы конструкций укладывают на подкладки и прокладки. Это обеспечивает быструю заводку и снятие стропов при погрузке и выгрузке конструкций. Кроме этого, подкладки и прокладки предохраняют конструкции и подвижной состав от повреждений при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке.
7. Нельзя допускать погрузку в одну платформу или полувагон элементов разных объектов даже в том случае, если они находятся на одной строительной площадке.
Большие преимущества имеет маршрутная отгрузка, при которой отгружается только полностью укомплекто¬ванный заказ (пролетное строение моста, блок промышлен¬ного здания, ярус или секция высотного здания). Благодаря исключению сортировочных работ на узловых станциях маршрутный состав из нескольких вагонов поступает на монтажную площадку быстрее, чем при отгрузке отдель¬ными вагонами.
Маршрутная отгрузка дает также возможность сокра¬тить продолжительность монтажных работ, особенно не¬больших объектов с объемом работ до 150 . 200 т. В этом случае конструкции поступают полностью и комплектно на весь объект, что обеспечивает монтаж без задержек.
При перевозке морским и речным транспортом габариты отправочных элементов должны согласовываться с пароходствами. Обычно речной и морской транспорт используется для смешанных перевозок совместно с железнодорожным, в связи с чем габариты отправочных элементов не должны превышать железнодорожных.
В зависимости от ширины грузы, отправляемые по же¬лезной дороге, подразделяются на габаритные и негабарит¬ные. Габаритными называются грузы, ширина которых не выходит за пределы ширины нормального железнодо¬рожного габарита 3250 мм. Негабаритные грузы имеют ширину 3414 . 4450мм и перевозка их при ширине более 3600 мм должна быть согласована с МПС (Министерством путей сообщения) и отделениями дорог следования. За не¬габаритные грузы взимаются дополнительные приплаты в размере от 50 до 300 % основного тарифа. Учитывая слож¬ность и высокую стоимость перевозок негабаритных грузов, рекомендуется при проектировании и изготовлении избе¬гать применения конструкций с шириной более 3250 мм,
Для проверки габаритности погруженных конструкций на выходе с территории завода над железнодорожным путем сооружают габаритные ворота, размеры которых соответ¬ствуют нормальному габариту. Если из-за мелких деталей (шпальные уголки, фасонки для связей, столики консоли) конструкции не вписываются в габариты по высоте, то эти детали прикрепляют проволокой или болтами к конструк¬ции, а сварку их производят на монтаже.
Разрешение на отгрузку каждого вида конструкций дол¬жно быть оформлено в соответствующих инстанциях МПС. Для получения разрешения необходимо представить черте¬жи размещения и крепления конструктивных элементов на подвижном составе, а также расчеты. Расчеты включают в себя вычисление габаритности груза, закрепление груза от сдвига поперек платформы, закрепление груза от сдвига вдоль платформы и от опрокидывания.
Расчет габаритности состоит из проверки соответствия габаритных размеров конструкций и подвиж¬ного состава по длине и вычисления поперечной габарит¬ности груза.
При вычислении поперечной габаритности груза (по ширине и высоте) проверяют боковую и верхнюю габаритность. Боковая габаритность груза проверяется на участке между размерами 1230 и 3880 мм от головки рельса. Верхняя габаритность (на участке выше 3980 мм) по ширине груза имеет переменное значение, за¬висящее от высоты груза. Так, при высоте груза от головки рельса 4650 мм максимальная ширина груза не должна быть более 1380 мм.
При погрузке длинномерных конструкций (свыше 24 м) производят определение расчетной негабаритности груза по кривой. Это вызвано тем, что при прохождении груза по кривым ось груза смещается с оси пути. Максимальные смещения будут по концам и посередине груза.
Расчет крепления конструкций должен обеспечить устранение смещения конструкций в продольном и поперечном направлениях от действия инерционных сил, а также опрокидывания груза под действием опрокидывающих моментов от поперечной инерционной силы и ветровой нагрузки. Крепление конструкций от смещений и опрокидывании производят с помощью продольных и поперечных растяжек, торцевых и боковых стоек, упорных брусков, распорок и тяжей. Возможность рассыпания грузов устраняется применением хомутов. При погрузке конструкций в несколько ярусов груз предохраняют от поперечных сдвигов увязкой одного или нескольких верхних ярусов.
При расчете растяжек определяют количество одновременно работающих продольных, и поперечных растяжек и количество нитей в каждой растяжке.
При симметричном креплении грузов полная потребность в растяжках увеличивается против полученной по расчетам в 2 раза. Диаметр проволоки во всех растяжках принимают равным 6 мм.
При погрузке ферм на четырехосную платформу конструкции также укладываются на деревян¬ные подкладки, которые прибивают к полу платформы гвоздями.
Закрепление ферм от сдвига поперек платформы произ¬водится деревянными распорками с клином и косты¬лями. Погруженные на платформу фермы должны ограж¬даться двумя парами боковых стоек и стяжками, уста¬новленными в стоечные скобы. Для создания монолитности и во избежание рассыпания фермы скрепляются между со¬бой хомутами из двух или четырех нитей проволоки диа¬метром 6 мм. Нижние пояса фермы скрепляются хомутами в трех местах, верхние — в двух.
Во избежание опрокидывания фермы закрепляются дву¬мя поперечными крестовыми растяжками, прикрепленны¬ми к стоечным скобам платформы. Закрепление ферм от сдвига вдоль платформы производится продольными рас¬тяжками, которые крепятся к узлам нижнего пояса и сто¬ечным скобам платформы. Растяжки обычно состоят из 6 . 8 нитей проволоки, число их доходит до 20 шт.
Сварка ферм.
Консоль для подвески сварочного полуавтомата в угле¬кислом газе состоит из укосины с ручной «кош¬кой», на которой подвешена площадка. На площадке установлены подающий механизм полуавтомата, кассета с электродной проволокой и горелкой. На проволоке подвешен шланг, подводящий углекислый газ из сети.
Приспособление позволяет быстро и легко перемещать вручную подающий механизм полуавтомата к любой точке свариваемой конструкции в радиусе 12 . 14 м. Вместо консолей иногда применяют тележки, перемещаемые по полу вручную, на которых установлены подающий меха¬низм полуавтомата и кассета с электВведениеВ в е д е н и е.
Проектирование облегченных ферм
Фермы с поясами из уголков, тавров и двутавров.
Общие положения.
Традиционные фермы со стержнями из парных уголков и узло¬выми фасонками господствовали в строительстве длительный период, причем замена заклепок сваркой не изменила конструк¬цию ферм.
Стремление снизить расход металла и использовать техноло¬гию поточного изготовления при высоком уровне механизации и автоматизации привело к созданию ферм нового типа. В этом пункте речь пойдет о фермах с поясами из открытых профилей — одиночных уголков, тавров, двутавров. Для таких ферм харак¬терно либо полное отсутствие фасонок и непосредственное сопря¬жение стержней, либо резкое сокращение числа фасонок и их габаритов. Именно бесфасоночпые фермы являются наиболее характерными сварными конструкциями, так как только сварка позволяет осуществлять сопряжение элементов без дополнитель¬ных деталей.
Стержень из двух уголков заменяется стержнем из одного профиля. В некоторых типах ферм начинают применяться меха¬низированные виды сварки, электрозаклепки вместо полуавтома¬тической сварки. Все это обеспечивает экономию металла до 8 ... 12 % и существенно снижает трудоемкость изготовления, повы¬шает коррозионную стойкость, облегчает эксплуатацию кон¬струкций.
Дальнейшее совершенствование ферм с поясами из одиночных уголков, тавров и двутавров пойдет по пути их максимального приспособления для поточного механизированного и автоматизи¬рованного изготовления, в особенности для автоматической сварки, использования высокотехнологичных на монтаже фланцевых соединений, приспособления ферм для блочного мон¬тажа.
Конструкция ферм.
Современные типовые фермы — это, как правило, фермы с параллельными поясами и уклоном верхнего пояса до 1,5 %, который обеспечивается за счет строительного подъема; такие уклоны вполне достаточны для стока воды по кровлям из рулонных Фермы пролетом 18 м поставляются на монтаж целиком, при пролетах 24 и 30 м — в виде двух отправочных марок длиной 12 или 15 м; при пролете 36 м — в виде трех отправочных марок по 12 м.
В фермах с поясами из одиночных уголков элементы решетки проектируются также из одиночных равнополочных уголков. Наиболее удобной является ферма с параллельными поясами, нисходящими раскосами и стойками. В узлах эле¬менты решетки крепятся к поясам с помощью угловых швов (при необходимости с пристыковкой фасонки к перу поясного уголка), высокопрочных болтов или электрозаклепок, образован¬ных точечной электросваркой.
Болтовые соединения удобно применять для ферм, которые необходимо перевозить россыпью в труднодоступные районы и собирать на монтажной площадке. Кроме того, болтовые соеди¬нения создают менее острые концентраторы напряжений, чем сварные, поэтому фермы на болтах более надежны в условиях низких отрицательных температур.
Для повышения производительности труда при поточном изготовлении таких ферм разработан многопозиционный автомат для дуговой точечной сварки с принудительным проплавливанием, дающий возможность варить одновременно 2 ... 3 точки. Время сварки одного узла фермы с 4 ... 6 точками составляет 2 мин.
Недостатком этих конструкций является то, что сжатые стержни, прикрепленные только по концам, приходится прове¬рять на устойчивость относительно оси наименьшей жесткости и принимать минимальный радиус инерции. Имеет место изгиб из плоскости стержня вследствие внецентренности крепления, что приводит к некоторому повышению расхода металла на стержни. Расстояние между центрами тяжести уголков верхнего пояса и опорного раскоса не должно превышать толщины полки наиболее толстого из примененных уголков. В узлах фермы рас¬косы крепятся к внутренним плоскостям полок поясных уголков.
Особенно эффективны фермы из одиночных уголков при бес¬прогонных компоновочных схемах с шагом ферм 4 м. Профили¬рованный настил опирается непосредственно на пояса ферм. Он обеспечивает горизонтальную жесткость блока в плоскости верхних поясов и исключает излишние элементы связей. В то же самое время уменьшение шага ферм с 6 до 4 м снижает нагрузку на ферму и позволяет запроектировать стержни из одиночных уголков. Принцип концентрации материала при такой компоновке находит свое выражение в том, что металл концентрируется только в стропильных фермах, необходимость в прогонах и части связей вообще отпадает. С появлением тавров, у которых полки имеют прямолинейные грани, появилась возможность существенного упрощения кон¬струкций ферм. Однако тавры, к сожалению, изготавливаются не на металлургических заводах, а на заводах металлоконструк¬ций путем роспуска по стенке двутавров с помощью газовой резки. Если не применять специальных технологий, то после роспуска под действием собственных напряжении образовав¬шиеся тавры искривляются и нуждаются в серьезной правке. Поэтому газовую резку двутавров следует осуществлять с пред¬варительным разогревом 2 ... 3 газовыми резаками, смонтиро¬ванными на одной рамке с основным резаком. Температура подо¬грева и скорость резки выбираются опытным путем так, чтобы образованные тавры не деформировались.
В типовых фермах (серия 1.460-8) решетка предусмотрена из парных уголков. Фасонки привариваются встык к стенкам тавров, и поэтому их габариты малы. Однако и при таком решении изготовление ферм весьма трудоемко, так как у них остаются детали типа фасонок, сухарей и т. п. С этой точки зрения представляет интерес разновидность стропильных ферм с перекрестной решеткой по серии 1-460.3-18. Раскосы у таких ферм выполняются из одиночных уголков и при¬вариваются непосредственно к стенкам тавров, причем с одной стороны раскос нисходящий, с другой — восходящий. Раскосы прикрепляются к поясу с помощью сварных точек, обра¬зованных дуговой точечной сваркой с принудительным сквозным проплавливанием. Сварные точки следует располагать в один или два ряда параллельно оси уголка. Каждый конец элемента прикрепляется не менее чем двумя точками.
В местах пересечения раскосы соединяются с помощью сухаря, Таким образом, резко уменьшается количество фасонок и сухарей, а в связи с этим — и трудозатраты на изготовление. Кроме того, фермы этого типа лучше приспособлены для поточного изготов¬ления.
Высота ферм с перекрестной решеткой принята 3150 мм для пролетов 18 ... 30 м и составляет 1/5,7 ... 1/9,5 пролета. Между тем по условиям жесткости для однопролетных ферм с поясами из низколегированных сталей с Ry = 290 ... 310 МПа высоту можно снизить до 1/16 ... 1/18 пролета или для пролетов 18, 24 м—до 1300 ... 1500 мм. При таких условиях может быть создана решетчатая конструкция с поясами из тавров и перекре¬стной решеткой из одиночных уголков, при этом длина панели пояса уменьшится в 2 раза до 1500 мм. Это при непосредственном опирании настила на пояс уменьшает ме¬стный изгибающий момент в 4 раза.
Такую конструкцию можно назвать низкой фермой или решет¬чатой балкой. Снижение высоты приведет к увеличению мощности поясных тавров, но благодаря этому раскосы удастся прикреплять к поясам без дополнительных фасонок. Снизится и расход ме¬талла на решетку, так как практически в 2 раза уменьшится расчетная длина сжатых раскосов. Монтажные стыки в фермах с поясами из тавров удобнее всего выполнять на фланцах с высоко¬прочными болтами.
Появление широкополочных двутавров с параллельными гра¬нями создало условие для изготовления ферм с поясами из этих профилей и решеткой из гнуто-сварных прямоугольных труб. Разработана типовая серия таких ферм 1.460.3—15. Основные достоинства этих конструкций — повышенная изгнбная жесткость поясов; возможность опирания на них тяжелого настила с передачей значительных нагрузок; возможность внецентренного крепления раскосов, использования широкополочных двутавров без резки их на тавры (что несколько снижает трудозатраты) и, наконец, непосредственного сопряжения одностенчатых поясов с прямоугольными трубами решетки 1661.
Недостатки рассматриваемых ферм: несколько снижается плечо внутренней пары v no сравнению с фермами из тавров при одина¬ковой высоте конструкций и поэтому повышается их металло¬емкость; осложняется сборка из-за повышенной изгибной же¬сткости поясов. Фермы выгодны при значительных нагрузках и пролетах 30 и 36 м.
Узлы сопряжении решетки и поясов ферм из широкополочных двутавров показаны на рисунке. Двутавр приходится усиливать специальными элементами. Необходимость усиления связана с тем, что пояс - двутавр - одностенчатый, а элементы решетки — двухстенчатые (имеются в виду стенки трубы, параллельные пло¬скости фермы). Кроме того, в узлах необходимо обеспечивать определенное защемление пояса от возможного его закручивания. Наклонные планки должны иметь толщину больше, чем толщина примыкающих элементов решетки, их рекомендуется приваривать к поясу напротив боковых граней труб решетки. Опорные узлы ферм предусматривают возможность выполнения опор¬ных раскосов из прямоугольных труб или двутавров. Монтажные стыки - также фланцевые на высокопрочных болтах.
В ЦНИИПСКе и УкрНИИПроектстальконструкция разрабо¬таны фермы с поясами из двутавров с параллельными гранями полок и решеткой из одиночных уголков. Рассто¬яние между внутренними гранями поясов — 2400 мм, полная высота ферм — 2800 мм. Уголки решетки примыкают непосред¬ственно к поясам так, что их угол опирается против стенки дву¬тавра, а перья уголка развернуты. Такое сопряжение ближе к одностенчатому, что не требует местного усиления узла, так как сварные швы размещаются лишь в зоне примыкания стенки двутавра к полке. Опорный узел фермы обра¬зуется путем непосредственного сопряжения двутавровых поясов с помощью сварки. Замена решетки из прямоугольных гнуто-сварных труб на одиночные уголки упростила узлы, улучшила технологичность ферм. Эти фермы получили название «Тагил» по названию города, в котором намечен их выпуск. Из фермы «Тагил» запроектированы блоки покрытий для зданий комплектной поставки. Поперечные балки предусмотрены с гибкой стенкой без ребер, прогоны — из швеллеров.
Поисковые проработки новых ферм идут в направлении сни¬жения их высоты с 3150 до 2400 мм, опирания в уровне верхних поясов с нисходящими опорными раскосами. Это обеспечивает большую устойчивость ферм на монтаже, снижение расхода металла на опорный раскос. Помимо уголков, тавров и двутавров в разрабатываемых фермах предполагается использовать гнутые открытые профили — швеллерные, S-образные и др., обеспечива¬ющие за счет тонкостенности дополнительную экономию металла.
Фермы из круглых и прямоугольных труб
Общие положения.
Основные преимущества таких ферм связаны с особенностями замкнутой формы сечения стержней. В трубах — относительно большие радиусы инерции, в десятки раз большая по сравнению с открытыми сечениями жесткость на кручение, допустима боль¬шая тонкостенность. Это позволяет более эффективно использо¬вать металл в сжатых и внецентренно сжатых стержнях, особенно повышенной и высокой прочности. Кроме того, трубы коррозионностойки (при условии герметизации внутренней полости), так как имеют меньшую поверхность, подвергающуюся коррозии; в сече¬нии их нет конструктивных концентраторов коррозии в виде углов и других изменений сечения; трубы доступны для осмотра и окраски (благодаря им снижаются эксплуатационные расходы). В трубчатых фермах можно осуществить сопряжение стержней без фасонок. Помимо экономии металла, такое сопряжение обес¬печивает большую устойчивость ферм на монтаже и возможность отказа от расчалок. Наконец, трубчатые фермы обладают прият¬ным внешним видом.
В фермах применяться трубы трех видов - круглые, прямоугольные гнуто-сварные и сваренные из прокатных уголков или швеллеров. Прямоугольные или квадратные трубы обладают рядом преимуществ по сравнению с круглыми, ибо круглые трубы эффективны только тогда, когда они тонкостенны. Если сравнивать два эти сечения при одинаковых высотах, то легко убедиться, что радиусы инерции при одинаковой площади сечения больше у прямоугольных, чем у круглых труб. Между тем в поясах ферм высоту сечения приходится ограничивать 1/10 ... 1/15 длины панели, так как при больших высотах сечения возникают существенные изгибные напряжения (фермы все дальше удаляются от шарнирной схемы и приближаются к рамной).
К прямоугольным трубам проще присоединить раскосы, по¬скольку требуются прямые, а не фигурные резы. На прямоуголь¬ные трубы-пояса фермы удобно опирать прогоны или настил, по таким поясам безопаснее передвигаться монтажникам.
Наиболее эффективны гнуто-сварные прямоугольные трубы, особенно при толщине стенки 3 … 4 мм, т. е. При сравнительно небольших усилиях в стержнях. Эти трубы изготавливаются на высокопроизводительном оборудовании путем последователь¬ного сворачивания полосы сначала в круглую трубу, затем сварки ее продольным швом и превращения в прямоугольную трубу на обжимном стане.
С ростом усилий толщина стенок в прямоугольных трубах-поясах увеличивается, в этих условиях с гнуто-сварной трубой может конкурировать сварная труба из прокатных уголков или швеллеров. Последняя может изготавливаться на универсальных заводах металлоконструкций с помощью двусторонней автомати¬ческой сварки. Технология сварки труб из прокатных уголков успешно применяется в машиностроении. Соотношение стоимостей электросварных прямошовных круглых, гнуто-сварных прямо¬угольных и сварных из прокатных уголков труб по отношению к прокату, например уголкам (принимаем за 100 %), составляет ориентировочно (153 … 136) : (150 … 132) : (120 … 115) %, соот¬ношение стоимостей соответственно между рассматриваемыми трубами в среднем 124 : 120 : 300 %.
Конструкция ферм.
Типовые фермы из круглых труб (серия 1,460.3-17) имеют на опоре высоту между осями поясов 2900 мм, решетка их— треугольная с дополнительными стойками. Для поясов применяются прямошовные электросварные тру¬бы (по ГОСТ 10704—76*) диаметром 50 ... 426 мм. Раскосы крепятся к поясам непосредственно без фасонок. Для этого в раскосах делают фигурный рез, для чего используют механизированные газо¬вые резаки, совершающие движение в пространстве по задан¬ной программе. Такие стержни не обладают ком¬пенсационной способностью, иными словами, при сколько-нибудь значительном отклонении длины стержня от проектных размеров (±3 ... 5 мм) собрать ферму сложно. В стойках ферм концы труб сплющиваются, в верхней части трубы вырезается окружность по поясу фермы, в нижней части — скосы. Так как при центрировании осей раскосов в узле сопряжение стержней осложняется (необходимы дополнительные резы для сопряжения труб раскосов), допускается эксцентричное (до 20 ... 60 мм) креп¬ление раскосов к поясам. Расстояние между соседними раскосами с > 20 мм устанавливается из условия размещения сварных швов. Для удобства опирания панелей на верхних поясах предусматри¬ваются столики из труб. Монтажные стыки устра¬иваются на накладках или фланцах.
Помимо решений узлов, примененных в типовом проекте, имеются и другие конструкции узловых сопряжении. Это, прежде всего, использование раскосов со сплющенными концами. Компенсационная способность таких раскосов улучшается, упрощаются резы труб, но требуется дополнительная операция по сплющиванию труб, причем обязательно в разогретом состоянии во избежание образования трещин. Возможно сопря¬жение стержней в узлах с помощью цилиндрических и полукруг¬лых (призматических) вставок. Что же касается узлов с фасонками, то такие узлы металлоемки, трудоемки в изго¬товлении и не могут рекомендоваться к применению.
Анализ конструктивных решений ферм из круглых труб свидетельствует о необходимости изготовления таких ферм на специализированных поточных линиях с использованием соот¬ветствующего оборудования. В частности, типовые фермы изго¬тавливаются на Первоуральском заводе трубчатых строительных конструкций и носят название «Урал».
Толщина стенок труб при условии их герметизации прини¬мается для основных несущих элементов (поясов, опорных рас¬косов) не менее 3 мм, для прочих элементов - не менее 2,5 мм, за исключением стержней, выполняемых со сплющиванием концов в плоскости фермы. Установлены также минимальные толщины (или тонкостенность ? = h/t) при бесфасоночных узлах в зависимости от диаметра труб и стали. При таких соединениях диаметр труб решетки рекомендуется принимать не менее 1/3 диаметра труб поясов и не более диаметра поясов.
В последние годы в нашей стране получили большое распро¬странение фермы типа «Молодечно» (названы по месту располо¬жения завода легких металлических конструкций в г. Молодечно под Минском, где изготавливаются эти трубы и фермы) из гнуто-сварных прямоугольных труб. Фермы имеют пролеты 18, 24 и 30 м, высоту по наружным граням поясов 2000 мм, или 1/9 ... 1/15 пролета (типовая серия 1.460-3-14), уклон 1,5 %. Это самые низкие конструкции из всех ферм действующих типовых проек¬тов. Фермы с пролетами 18 и 24 м компонуются из двух отправоч¬ных марок, пролетом 30 м — из трех. Решетка — треугольная. В узлах предусмотрено непосредственное сопряжение раскосов с поясами. Монтажные соединения — на фланцах.
Верхние пояса изготавливаются из гнуто-сварных труб 180?140 с толщиной стенки 4 ... 8 мм; нижние пояса — из труб 140?140 с такой же по толщине стенкой из низколегированной стали марки 09Г2С с Ry = 330 МПа, раскосы — из труб 120?120 с толщиной 4 ... 6 мм и труб 100?100 с толщиной 3 ... 5 мм из стали Ст. 3 с Ry = 230 МПа. Соотношение между шириной раскосов и поясов составляет 0,72 ... 0,86, зазоры между гранями поясов и раскосов — 10 ... 20 мм, что вполне достаточно для раз¬мещения швов. Тонкостенность поясов по горизонтальным граням ? < 35; по боковым граням ? < 45.
В раскосах, примыкающих к поясам под углом, принято называть: боковые грани - «щеками»; грани, расположенные под тупым углом - «носками»; расположенные под острым углом - «пятками». Минимальное расстояние между соседними носками принято не менее 20 мм для удобства размещения сварных швов. Раскосы в таких фермах, как и в круглых, не обладают компенса¬ционной способностью, поэтому на их изготовление устанавли¬ваются только минусовые допуски. Чтобы избежать двойных резов в раскосах, допускается расцентровка в узлах не более 0,25 высоты пояса.
В фермах из сварных прямоугольных труб, образованных из прокатных уголков, принята иная решетка — раскосная с нисходящими раскосами. Пояса и стойки раци¬онально выполнять из труб, а растянутые раскосы — из уголков, которые привариваются к боковым граням поясов. Такое решение обеспечивает хорошую компенсационную способ¬ность раскосов и прямые резы в стойках. Так как тонкостенность в трубах составляет всего v < 16, то появляется возможность снижать ширину сечения стоек до 0,5 ширины сечения пояса.
Балки с гибкой стенкой.
Общие положения.
К балкам с гибкой стенкой относятся конструкции, которые могут нормально эксплуатироваться после потери местной устой¬чивости стенки, если последняя остается упругой.
Долгое время считалось, что эксплуатировать балки с тонкими стенками нельзя, так как потеря местной устойчивости стенки приводит всю балку в предельное состояние. Между тем в само¬лето- и судостроении давно обратили внимание на то, что балки с «хлопунами» в тонкой стенке работают достаточно надежно, причем после снятия нагрузки «хлопуны» исчезают.
Уменьшение толщины стенки в 2 ... 3 раза по сравнению с обычными сварными балками и 4 ... 6 раз по сравнению с про¬катными снижает долю металла, расходуемого на стенки, с 45 ... 55 до 25 ... 35 %. Материал концентрируется в поясах, где эффек¬тивность его использования существенно выше. Благодаря этому снижается общая металлоемкость, а следовательно в значитель¬ной мере и стоимость балок. Кроме того, повышается хладостойкость стенок, так как при толщине их 2 ... 8 мм (именно такие толщины стенок принимают в балках высотой до 2,5 ... 3 м) трещины в стенках практически не возникают. В безреберных балках с гибкой стенкой, кроме того, уменьшаются трудозатраты на изготовление этих конструкций.
Недостатком балок с гибкой стенкой является то, что образо¬вание «хлопунов» иногда сопровождается выстрелоподобным зву¬ком. Поэтому надо, чтобы «хлопуны» образовывались уже при постоянных нагрузках и в таком закритическом состоянии балка работала на временные нагрузки. Нежелательно изменение «хло¬пунов» при перемене направления действия временных нагрузок. Работа балок с гибкой стенкой при подвижных и динамических нагрузках пока еще плохо изучена, поэтому такие конструкции используются в основном при статических нагрузках.
Конструкция балок с гибкой стенкой.
Балки с гибкой стенкой могут иметь следующие конструк¬тивные решения: с поперечными ребрами, двусторонними и одно¬сторонними, приваренными к стенке с попереч¬ными ребрами, не связанными со стенкой без попереч¬ных ребер (безреберная балка).
Поперечные ребра в рассматриваемых конструкциях, как и в обычных балках, устанавливаются для увеличения жесткости в местах опирания второстепенных балок или других элементов, а также с целью ограничения длины отсека. Бесконтактные ребра жесткости, не соединенные со стенкой, также выполняют свое назначение, при этом трудозатраты на изготовление сни¬жаются благодаря отсутствию швов на стенке. В безреберных балках уменьшается металлоемкость, а также трудозатраты на изготовление и приварку ребер, однако такие балки требуют строго центрированного приложения нагрузки в их плоскости, ибо пояс у них почти не закреплен от закручивания.
Учитывая, что при сдвиге и в меньшей степени при общем изгибе пояса работают на местный изгиб в плоскости балки, рациональны сечения, у которых пояса имеют значи¬тельную изгибную и крутильную жесткость. Весьма технологичны сечения из широкополочных тавров, прокатных и гнутых швеллеров, а при больших нагрузках — из двутавров. У таких сечений сохраняется объем сварки; плечо внутренней пары в бал¬ках из тавров и швеллеров приближается к высоте балки. Сече¬ния менее технологичны, так как требуют увеличения объема сварки более чем в 2 раза.
Балки с гибкими стенками могут иметь стенки постоянной высоты или переменной, что позволяет образовывать конструкции односкатные, двускатные и более сложной конфигурации. В этом случае гибкость стенки меняется и в некоторых отсеках может составить 150 ... 200.
Балки с гибкой стенкой могут проектироваться неразрезными с регулированием напряжений методом смещения уровня опор. Но в связи с тем, что в отсеках у промежуточных опор изгибаю¬щие моменты и поперечные силы имеют одновременно значения, близкие к максимальным, то в этих местах балок рационально либо предусматривать стенки обычной гибкости (100 ... 150), либо укреплять гибкие стенки наклонными ребрами жесткости, В пролетных участках могут использоваться тонкие стенки.
Область применения балок с гибкими стенками определяется особенностями этих конструкций. Такие балки используются в качестве прогонов, стропильных и подстропильных конструкций пролетом 12 ... 36 м с соотношением постоянных и временных нагрузок 1/1,5 ... 1/2 (при больших временных нагрузках складки будут то исчезать, то образовываться вновь, это ухудшает работу балок); стенок вентиляционных коробов крупных габаритов (более 0,4 ... 0,5 м); балок жесткости в комбинированных системах с гибкой аркой (очень удачно, так как балка жесткости работает на изгиб с растяжением), вантовых, висячих и др.
Исследования и опытные разработки показали, что в двутавро¬вых балках с гибкой стенкой за счет использования за критиче¬ской стадии работы при одинаковых марках стали расход металла можно снизить на 10 ... 15 %. В балках с более жесткими поясами из тавров, швеллеров и др. экономия металла возрастает до 25 %. При таких условиях балки вполне конкурентоспособны с фер¬мами, хотя имеют высоту в 1,5 ... 2 раза меньшую.
Балки с гофрированной стенкой.
Общие положения.
К рассматриваемым балкам относятся балки, у которых в стенке для повышения ее местной устойчивости созданы гофры различного очертания.
В обычных балках толщина стенки, требуемая по условиям прочности на срез, примерно в 2 ... 4 раза меньше, чем необхо¬димая по условиям местной устойчивости. Поперечные ребра жесткости, обеспечивающие местную устойчивость стенки, яв¬ляются одновременно диафрагмами, существенно повышающими крутильную жесткость балок. Стремление удовлетворить этим требованиям при одновременном снижении расхода металла и привело к идее гофрирования стенок. Гибкость таких стенок по¬вышается до 300 ... 600, при этом чем тоньше стенка, тем легче ее гофрировать. Одновременно отпадает необходимость в попе¬речных ребрах жесткости, за исключением опорных и в местах приложения значительных сосредоточенных сил. Местная устой¬чивость гофрированной стенки, работающей теперь как оболочка со значительно большей жесткостью, обеспечивается лучше. Повы¬шается крутильная жесткость балки, что особенно важно для подкрановых балок с эксцентричным приложением нагрузки Гофрированная стенка, как и гибкая, имеет толщину 2 ... 8 мм и, следовательно, обладает всеми преимуществами, связан¬ными с тонкостенностью. Изготовление гофрированной стенки требует больших трудозатрат, чем плоских той же толщины, в связи с осуществлением операции гофрирования. Несколько осложняется сварка поясных швов автоматическим способом. Вместе с тем уменьшение толщины стенки и особенно числа по¬перечных ребер жесткости ведет к снижению общих трудозатрат на изготовление такой балки по сравнению с обычной сварной на 15 ... 25 %.
Сравнение балок с гофрированной стенкой и балок с гибкой стенкой при одинаковой их гибкости по расходу металла и тру¬доемкости изготовления также будет в пользу первых благодаря значительно меньшему числу ребер жесткости, повышенной кру¬тильной жесткости, большему запасу на местную устойчивость стенки.
Особенности работы.
Для изучения особенностей работы балок с гофрированными стенками в СССР, начиная с середины 1930-х годов, а также в за¬рубежных странах были проведены эксперименты с различными моделями балок. Установлено, что нормальные напряжения (?х, которые возникают от изгиба, наблюдаются в стенке только у поя¬сов и очень быстро падают практически до нуля, ибо стенка попе¬рек гофров сопротивляться не может. Касательные напряжения распределяются по высоте стенки почти равномерно. Гофры передают усилия на пояс, заставляя его испы¬тывать определенный и меняющийся по направлению изгиб в своей плоскости.
Если сравнивать работу балок с гибкой и с гофрированной стенкой при одинаковой гибкости стенки, то отмечается, что последняя работает значительно дольше в упругой стадии до потери местной устойчивости. Несущая способность гофрирован¬ных балок также повышается, так как пояс не испытывает изгиба в плоскости балки, как в балках с гибкой стенкой.
Деформативность балок с гофрированной стенкой на 15 ... 20 % меньше, чем у балок такого же сечения, но с гибкой стенкой той же толщины. Предельное состояние наступает вследствие потери местной устойчивости стенок под действием местных воздействий сосредоточенных сил, если в этом месте не установлены ребра жесткости.
В гофрированных треугольных стенках при работе их на сдвиг наблюдается сначала потеря местной устойчивости плоской части гофра, а затем она распространяется на несколько гофров, условно соответствуя «общей» потере устойчивости стенки, как это имеет место и в плоских гибких стенках. После этого пояс, следуя за стенкой, сам теряет устойчивость в пло¬скости балки, как в балках с гибкой стенкой. Если запас по местной устойчивости стенки оказался достаточным, то предель¬ное состояние может наступить из-за развития чрезмерных оста¬точных деформаций балки (непригодность к дальнейшей эксплуа¬тации). Характер предельного состояния зависит от гибкости стенки, параметров гофров, наличия ребер жесткости в зонах сосредоточенных сил.
Конструкция балок с гофрированной стенкой.
Конструктивные решения балок различаются в связи с раз¬нообразием видов гофров стенок. В качестве гофриро¬ванной стенки могут применяться ленты, вырезанные из листов профилированного настила. Наиболее технологичны в изготовле¬нии треугольные гофры, более устойчивы волнистые гофры.
Гофр имеет два параметра — длину волны а и высоту волны f. Используются и относительные параметры: а/h?, f/a и f/t.
Для изготовления балок с гофрированной стенкой необходимо на универсальных заводах металлических конструкций созда¬вать участки с прессами для гофрирования и специальными стендами для сварки поясных швов автоматами, которые могут перемещаться по линиям примыкания гофрирован¬ной стенки к поясу. На рисунке показана одна из установок для гофри¬рования тонкого листа. Плоский лист подается между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. На поверхности валков по окружности устана¬вливаются и закрепляются съемные пластины, которые и осуществляют перегиб плоского листа при повороте валков. Замена съемных пластин дает возможность изгота¬вливать гофрированный лист с различными параметрами гофров. Образование криволинейных гофров более сложно. При тон¬ких стенках используют съемные элементы с соответствующими поверхностями. Такие же гофры можно получить прессованием стенки, изгибая ее между двумя матрицами. Изменять параметры гофров в этом случае сложнее — нужно иметь достаточно большой набор матриц.
Для повышения местной устойчивости стенок предлагается гофрировать стенку не поперечными, а нисходящими гофрами, оптимальный угол их наклона к поясам 45 ... 50°, изготов¬ление таких стенок усложняется. Сечение балок с гоф¬рированной стенкой» как правило, двутавро¬вое с поясами из ли¬стов. В отличие от ба¬лок с гибкой стенкой сечение поясов можно изменять в соответствии с очертанием эпюры изгибающих моментов это обеспечивает до¬полнительную эконо¬мию металла.
Область применения балок с тонкими гофрированными стенками та же, что и балок с гибкой стенкой. Однако, первые могут использоваться и в качестве подкрановых, а также в тех случаях, когда требуется повышенная жесткость на кручение. Для оценки надежности и долговечности подкра¬новых балок, определения рациональных режимов работы и грузоподъемности кранов необходимы дополнительные экспе¬риментальные исследования.
В Казахском отделении ЦНИИПСКа запроектированы по¬крытия производственных зданий пролетами 18, 24 и 30 м, у кото¬рых в качестве стропильных и подстропильных конструкций используются балки с тонкими гофрированными стенками. Высота стенки для пролета 18м — 1200мм (около 1/16,5 пролета), для пролетов 24 и 30 м — 1500 мм (до 1/20 пролета), толщина стенок — 3 ... 4 мм, их гибкость — 300,... 500. Гофры приняты треугольные с длиной волны а = 250 мм (или a/h?, = 1/4,8 ... 1/6), высотой волны f=40 мм (или f/a = 1/6,25; f/t?= 13 ... 10). Монтажные стыки балок — фланцевые на высокопрочных болтах.
Часто в пределах покрытий производственных зданий раз¬мещают различные коммуникации — газопроводы, водопроводы, электропроводы, вентиляционные трубы и т. п. Для этого в бал¬ках с гофрированными или гибкими стенками устраивают круг¬лые отверстия, окаймленные гнутым листом и укрепленные специальными ребрами. Максимальный диаметр отверстия в стенке не должен превышать половины высоты стенки.
Результаты разработок двутавровых балок о гофрированной стенкой свидетельствуют о возможности снизить в них расход металла до 20 ... 25 % по сравнению с обычными балками при одинаковых марках сталей. Они экономичнее двутавровых балок с гибкой стенкой при одинаковой ее гибкости: на 8 ... 10 % — за счет уменьшения числа поперечных ребер и еще на 8 ...10 %— за счет переменности сечения поясов.
Балки с перфорированной стенкой.
Общие положения.
Современные прокатные двутавры с параллельными гранями полок, в том числе широкополочные высотой до 1 м, дают воз¬можность перекрывать пролеты 13 ... 15 м при значительных нагрузках. Удельная трудоемкость изготовления их по основным операциям в 2 ... 2,5 раза меньше, чем в аналогичных по пролету фермах. Однако расход металла на сопоставимые конструкции в 1,5 раза больше, чем в фермах, а высота двутавров в 2,5 раза меньше. Снижение высоты конструкции всегда выгодно, но при малой высоте уменьшается плечо изгибающего момента, а следо¬вательно, возрастает усилие в поясах и площадь последних. К тому же стенки в двутаврах по условиям прокатки довольно толстые (1/50 ... 1/65 высоты).
Поиски путей повышения эффективности прокатных двутавров привели исследователей еще в первые десятилетия нашего века к оригинальной идее. Стенка прокатного двутавра разрезается по зигзагообразной линии с помощью газорезки или методом прессования. Затем разрезные части балки соединяются в местах примыкания выступов с помощью сварки, образуя сплошные перемычки. Получается своеобразная конструктив¬ная форма — двутавр с отверстиями в стенке. В технической литературе он получил несколько названий - двутавр с перфорированной стенкой, двутавр с развитым сечением,сквозной двутавр .Далее будет употребляться первое наименование, исполь¬зованное в нормах.
Эффективность двутавра с перфорированной стенкой по сравне¬нию с исходным объясняется тем, что высота первого увеличи¬вается примерно в 1,5 раза, толщина стенки составляет 1/75 - 1/95 от высоты и, наконец, благодаря отверстиям в стенке нового двутавра из нее как бы изымается до 35 ... 40 % материала;
Двутавры с перфорированной стенкой обеспечивают 20 ... 30 % экономии металла по сравнению с прокатными двутаврами и де¬шевле последних на 10 ... 18 %. По трудоемкости изготовления они на 25 ... 35 % эффективнее, чем сварные двутавры, за счет сокращения операций обработки и объема сварки.
Особенности работы.
Работа двутавров с перфорированной стенкой отличается от работы сплошностенчатых балок. Эпюры нормальных напряжений, выявленных в результате многочисленных испытаний балок, показаны на рисунке. По поясам по сечению 1—1 нормальные напряжения в упругой стадии распределяются по линейному закону. У углов отверстий в сечении 2—2 вследствие влияния концентраторов напряжений (резкое изменение сечения) имеет место нарушение линейного закона. На небольшом участке напря¬жения существенно возрастают и пластические деформации могут появляться сравнительно рано, хотя в целом на несущую способ¬ность балки это не оказывает заметного влияния. При низких температурах, действии циклических или ударных нагрузок пластичность в углах сковывается, в этих местах могут заро¬ждаться трещины. На сплошном участке (сечение 3—3) хотя и имеет место некоторое искривление эпюры нормальных напря¬жений, но это довольно близко к тому, как распределяются нор¬мальные напряжения в обычных двутаврах. Наконец, в сечении 4—4 показана эпюра нормальных напряжений ?у.
Работа поясов балок с перфорированной стенкой осложняется тем, что они испытывают дополнительный изгиб от поперечных сил в пределах отверстий. Пре¬дельное состояние наступает тог¬да, когда пластичность пронизы¬вает сечение пояса, причем при поперечном изгибе могут появиться шарниры пластичности в четырех углах отверстия. Эти шар¬ниры возникают и при сложном напряженном состоянии в поясах.
Прогибы балок с перфорированной стенкой превышают на 5 ... 40 % прогибы, вычисленные, как в обычных балках, с учетом момента инерции по ослабленному сечению.
Потеря местной устойчивости перемычек происходит в основ¬ном от сдвига. Испытания показывают, что перемычка при потере местной устойчивости закручивается пропеллерообразно. Рас¬тянутая часть остается в плоскости стенки, сжатая выгибается из плоскости. В связи с тем, что стенка одного из тавровых поясов сжата или сжато-изогнута, она также может потерять местную устойчивость, после чего исчерпывается несущая способность всей балки. На основе данных экспериментальных исследований были разработаны методики расчета.
Конструкции балок с перфорированной стенкой.
Разновидности балок с перфорированной стенкой связаны со схемами резов стенки. Прежде всего, резы могут быть симметричными и несимметричными относительно середины исходного двутавра. При симметричном резе балка типа I обра¬зуется из двух половинок разных двутавров 1 со вставками на опорах или двутавров 2—без вставок. Балки типа II можно создать из одного исходного двутавра, но в этом случае нижнюю часть нужно разрезать на элементы 2 и 3, развернуть их, сварить в середине и предусмотреть вставки на опорах. Балки типа III пригодны для прогонов. В этом случае появляются обрезки. При несимметричном резе (тип IV) предусматриваются вставки на одном конце.
По предложению ЦНИИПСКа двутавры с перфорированной стенкой можно компоновать из заготовок, полученных от разных исходных двутавров. При этом половинка из более мощного двутавра устанавливается в сжатой зоне и может быть из менее прочной стали (с Ry = 210 ... 260 МПа), а половинка из менее мощного двутавра устанавливается в растянутой зоне и при¬нимается из более прочной стали (с Ry = 320 ... 360 МПа). Бла¬годаря такой компоновке легче обеспечить местную устойчивость стенок сжатых поясов - тавров. Основные параметры, необходимые для реза стенки, указаны на рис. 2,28. Обычно h1= 0,6 ... 0,75h0 (h0 — высота исходного двутавра), а > 90 мм, с > 250 мм, а ? = 40 ... 70°. Параметры связаны между собой следующими зависимостями h1 + hf1 = h01; h2 + hf2 = h02; b1 = h1 + hf1; b2 = h2 + hf2; шаг отвер¬стий s == 2 (a + b/tg?); hf = (h0 - b)/2; h = 2h1, или h1 + h2.
С целью снижения степени концентрации напряжений в углах отверстий можно использовать криволинейные резы, при которых появятся небольшие отходы. Весьма эффективен метод закругления углов окон радиусом до 2,5, при этом концентрация напряжений снижается в 2,5 ... 3,5 раза.
Возможно создание балок с перфорированной стенкой пере¬менной высоты благодаря резу стенки на участке, наклоненном к оси балки. В ЛИИЖТе разработан метод реза по кривым и создания криволинейных балок путем стягивания двух половинок и последующей сварки.
С целью повышения несущей способности двутавров с перфо¬рированной стенкой их высоту можно увеличить за счет вставок между выступами стенки, но при этом возрастает трудоемкость изготовления. Возможна компоновка балок из элементов с зигзагообразным резом по стенке и тавра из разных марок стали.
Большое значение имеет технология изготовления балок с пер¬форированными стенками. В частности, разработана поточная технология изготовления их на специализированных участках. На таком участке предусматривается использова¬ние многооперационного манипулятора, включающего двухреза-ковую машину типа СГУ и два сварочных полуавтомата. Мани¬пулятор состоит из центрального поворотного и двух боковых подвижных в горизонтальной плоскости кондукторов. Траверсы кондукторов снабжены пневматическими прижимами для удержа¬ния разрезанных половинок двутавров, так как под влиянием остаточных напряжений они могут выгибаться. Между боковыми и средними траверсами кондукторов укла¬дываются два двутавра и прижимаются полками к соответству¬ющим траверсам. Производится одновременная резка стенок двутавров газорезательной машиной по копиру. Затем крайние траверсы вместе с прижатыми к ним разрезанными половинками двутавров перемещаются в поперечном направлении, а централь¬ный кондуктор с двумя другими половинками поворачивается на 180° вокруг продольной оси до совмещения с выступами раздви¬нутых половинок. После этого производится сварка. Производи¬тельность такого участка составляет 45 ... 50 тыс. м перфориро¬ванных балок в год.
С целью снижения расхода металла надо ограничивать коли¬чество поперечных ребер жесткости и применять их только на опорах, а также в местах приложения значительных сосредоточен¬ных сил. Так как в перемычках толщина стенок достаточно боль¬шая (1/75 ... 1/95 высоты стенки), то в этих зонах можно опирать плиты или прогоны без устройства ребер, чего нельзя делать в пределах отверстий. Узлы опирания балок с перфорированной стенкой показаны на рисунке. Область применения таких балок — прогоны пролетом 12 м.
В ЦНИИПСКе разработана серия бистальных прогонов, кото¬рые по расходу металла не отличаются от решетчатых с веерной решеткой, но проще в изготовлении, причем коэффициент за¬грузки вагонов при транспортировке в 5 ... 7 раз выше. Эти балки могут использоваться качестве путей для тельферов и подвесных кран-балок; балок рабочих площадок и перекрытий с пролетом до 12 м; стропильных и подстропильных балок с пролетом до 18м, а в неразрезном варианте — до 24 м (при этом в зоне промежу¬точной опоры сечение балки должно быть без отверстий. Наличие отверстий в стропильных балках дает возможность пропускать в них различные коммуникации с габаритами до 0,8 ... 1,0 м); балок жесткости в различных комбинированных системах.
Область применения балок с перфорированной стенкой огра¬ничивается несущей способностью таких балок, образованных из самых мощных прокатных двутавров, если необходимо, со вставками.ЛитератураОбщие данные.
Определение нормативной продолжительности строительства и сроков монтажа конструкции.
Нормативная продолжительность строительства объекта определяется по СНиП 1.04.03 – 85 «Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений»; исходя из данных СНиПа (за аналог принят склад готовой продукции, площадью 4000 м2; стр. 349 СНиПа 1.04.03-85) принимаем продолжительность строительства объекта 6 месяцев.
Продолжительность монтажа основных конструкций объекта условно принимаем равной 30% от общей продолжительности строительства – 1,8 месяца.
Краткая характеристика объекта.
Склад привозной заготовки – одноэтажное здание, однопролетное промышленное здание каркасного типа, предназначено для складирования металлоконструкций.
Здание оснащено мостовым краном г/п 10 тонн, тяжелого режима работы (6К и 7К) и двумя подвесными кранами грузоподъемностью 2 тонны.
Объемно – планировочное решение.
Здание склада однопролетное, прямоугольное в плане, имеет размеры в осях 24?108м. Шаг колонн и стропильных ферм – 12м.
Конструктивные решения.
- Колонны ступенчатые, подкрановая часть – решетчатая с ветвями из сварных двутавров 2I30Б1.
- Стропильные фермы из горячекатаных уголков.
- Кровля здания – профилированный оцинкованный настил по стальным прогонам. Крепление настила к балкам производить самонарезающими болтами. По линии стыка настила на балках, болты ставятся в каждой волне, а на промежуточных балках через волну.
- Соединения полотен настила между собой осуществляется комбинированными заклепками с шагом 300 мм.
- Все заводские соединения конструкций сварные. Монтажные соединения на болтах М20 класса 5.8 с контргайками либо на болтах М12 класса 5.8 с последующей обваркой.
- В качестве наружнего ограждения принят профилированный лист С8 – 1150, толщиной 0,8 мм, которые прикрепляются к колоннам при помощи саморезов.
Краткая характеристика строительной площадки.
Строительная площадка расположена в зоне городской застройки.
Строительная площадка огорожена и оборудована временными строительными кольцевыми дорогами, которые проложены по местам постоянных дорог. Ширина всех временных дорог принята равной 6 метрам, R поворота равен 12 метрам.
Помимо этого к строящемуся зданию подведены все инженерные коммуникации – водоснабжение и канализация – и источники энергетического обеспечения – сеть на 220 В и силовая сеть. Также установлена временная трансформаторная подстанция и осветительные мачты – для освещения проходов, проездов, рабочих мест.
На строительной площадке:
- Слад материалов и конструкций;
- Площадки для укрупнительной сборки конструкций;
- Площадка мойки колес автомашин;
- Прорабская;
- Бытовки для рабочих;
- Столовая;
- Душевая;
- Помещения для сушки одежды;
- Туалет;
- Противопожарный водопровод с гидрантами;
- Щит пожаротушения;
- Ограждение опасных зон крана;
- Временный забор с двумя воротами и проходными;
- Пост газовой резки.
Поставки материалов и конструкций начинаются за две недели до начала монтажа. Объём поставок в период монтажа обеспечивается двух недельным заделом монтажных работ, а очередность их поставки их технологичностью.
Ведомость объемов.
№ п/п Наименование работ Ед. изм. Количество
1 Работы подготовительного периода
2 Разгрузка и сортировка конструкций т 280
3 Срезка растительного слоя 1000 м2 2,592
4 Отрывка траншеи 100 м3 31,8
5 Зачистка дна траншеи 100 м2 10,2
6 Подсыпка песка с тромбованием 100 м2 10,2
7 Устройство железобетонного фундамента 1 м3 696
8 Гидроизоляция фундамента 100 м2 12,7
9 Обратная засыпка пазух с трамбованием 100 м3 24,8
10 Укрупнение колонн шт/т 20/38,8
11 Укрупнение стоек фахверка шт/т 36/8,76
12 Монтаж колонн шт/т 20/38,8
13 Монтаж стоек фахверка шт/т 18/8,76
14 Монтаж связей по колоннам шт/т 24/4,7
15 Монтаж подкрановых балок шт/т 18/25,2
16 Постановка болтов 100 шт 8
17 Сварка 10 п.м. 30
18 Укрупнение стропильных ферм шт/т 10/24,6
19 Монтаж стропильных ферм шт/т 10/24,6
20 Монтаж связей по стропильным фермам шт/т 341/17,2
21 Монтаж прогонов шт/т 96/34,7
22 Укладка профилированного настила 100 м2 25,92
23 Постановка болтов 100 шт 10
24 Сварка 10 п.м. 35
25 Устройство кровли 100 м2 25,92
26 Устройство железобетонной подпорной стенки 1 м3 234
27 Послойная подсыпка песка с трамбованием 100 м2 11,9
28 Устройство железобетонного пола зоны складирования 1 м3 237
29 Укрупнительная сборка торцевых стоек фахверка шт/т 24/3,8
30 Монтаж торцевых стоек фахверка шт/т 24/3,8
31 Монтаж ворот шт 3
32 Устройство цоколя 1 м3 51,8
33 Монтаж ригелей стенового ограждения шт 260/25,4
34 Монтаж направляющих для стеклопрофилита шт/т 128/3,1
35 Монтаж оконного стеклопрофилита 100 м2 6,5
36 Монтаж стенового ограждения 100 м2 31,56
37 Постановка болтов 100 шт 15
38 Сварка 10 п.м. 10
39 Монтаж подкрановых путей 1 м 216
40 Монтаж и выверка крановых путей 1 м 96
41 Монтаж подвесного крана шт 2
42 Монтаж мостового крана шт 1
43 Постановка болтов 100 шт 20
44 Сварка 10 п.м. 30
45 Навеска водосточных труб п.м. 680
46 Отделочные работы 5%
47 Электромонтажные работы 5%
48 Работы по благоустройству 2%
49 Неучтенные работы 5%
Разработка календарного плана.
Календарный план строительства составляют в составе проекта организации строительства на весь комплекс соо¬ружений и работ, связанных с ним. В календарном плане определяют сроки и очередность ввода отдельных частей сооружения, распределения капитальных затрат и объемов работ по времени; потребность в материальных ресурсах, машинах, кадрах. Объемы работ в таком плане указывают в сметной стоимости.
В проекте производства монтажных работ составляют календарный план на работы по комплексу и на отдельные сооружения, а также на сложные процессы на основании принятой технологии и разработанного ППР с учетом сро¬ков календарного плана.
Календарный план для отдельного объекта на монтаж¬ные работы составляют на объемы работ, подлежащие вы¬полнению в физических единицах, т.е. в тоннах для сталь¬ных конструкций и в метрах кубических (м3) для сборного железобетона.
В составе проекта производства работ разрабатывают ка¬лендарный план и график работ, график движения рабочих и поступления на объект конструкций, а также график ра¬боты основных монтажных механизмов.
В календарный план включают: подготовительные и вспомогательные работы, погрузочно-разгрузочные работы на складе, сортировку, приемку, транспортирование и укрупнение конструкций, монтаж, демонтаж и перестановку кранов, установку конструктивных элементов, раздельно по каждому виду, оформление стыков (сварка, постановка бол¬тов), установку монтажных приспособлений и их переста¬новку, выверку и крепление крановых рельсов, сдачу кон¬струкций, устройство конвейерной линии (при необходи¬мости), обслуживание механизации, неучтенные и ликви¬дационные работы.
Объем работ по всем операциям и процессам принима¬ют по рабочим чертежам в физических единицах или в ко¬личестве подъемов монтажным краном. Объемы работ под¬готовительного периода, неучтенные и ликвидационные ра¬боты принимают в % к общему объему работ.
При большом объеме работ на сооружении их разделя¬ют на отдельные секции (захватки), которые можно сдавать раздельно под дальнейшие работы (монтаж оборудования, сетей и пр.). Календарный план в этом случае составляют отдельно для каждой захватки или с их учетом.
Для каждого процесса в плане указывают объем работ также в физических единицах. Трудоемкость каждого про¬цесса определяют на основании норм ЕНиР или времен¬ных норм ВНиР или ТНиР, а также по местным или рас¬четным нормам. Для индивидуальных сооружений затраты труда можно определять по числу подъемов элементов или блоков краном в смену. Общие трудозатраты каждого про¬цесса определяют в человеко-сменах путем умножения объ¬ема работ на норматив трудоемкости, а необходимые затра¬ты машинного времени - в машино-сменах по нормати¬вам. Состав работающей бригады принимают по ЕНиР с учетом существующей практики работы и в соответствии со сроками работы.
Количество кранов и бригад устанавливают в соответ¬ствии с назначенными сроками работ на объект. Срок мон¬тажа может быть установлен исходя из наличия у мон¬тажной организации крановых механизмов и рабочей си¬лы. Также могут быть определены минимальные сроки монтажа.
На основании календарного плана работ, суммируя дан¬ные за каждый день, составляют график объемов работ по дням и месяцам и график движения рабочей силы с разбив¬кой по профессиям. Также составляют графики поставки на площадку конструкций и движения монтажных механизмов. Все эти графики служат материалом для планирования монтажных работ, и выполнение их обеспечивает производство работ в заданные сроки.
Основные технические решения по монтажу конструкций.
Указания по производству погрузочно – разгрузочных работ на территории строительной площадки.
На период возведения надземной части здания погрузочно-разгрузочные работы ведутся автомобильным краном КС-2572; грузоподъёмность – 6,3т, высота подъема крюка – 9м, колея – 2,6м, длина основной стрелы – 10м.
Указания по производству монтажа I потока, включающего в себя: монтаж колонн, связей по колоннам, стоек фахверка, подкрановых балок.
На период возведения надземной части здания устанавливается гусеничный кран СКГ-40А; грузоподъёмность – 6т, высота подъема крюка – 22м, длина основной стрелы – 14м.
Монтаж надземной части здания осуществляется методом отступления от оси «1» к оси «10».
Монтаж колонн на забетонированные фундаменты допускается только после достижения бетоном не менее 70% проектной прочности по согласованию с проектной организацией.
Укрупнительная сборка колонны осуществляется на специальной отдельно стоящей площадке, вне зоны монтируемого здания. Укрупненные конструкции перемещаются в зону монтажа на автомашинах, соответствующих габаритов и грузоподъемности.
Установка металлической колонны на фундамент состоит из двух по¬следовательно выполненных операций:
- перевод колонны из горизонтального положения в вертикальное;
- установка ее в проектное положение.
До подъема колонны и наводки ее на проектные оси, на фундаменте и колонне проверяют наличие осевых рисок и, при необходимости, наносят их краской.
На анкерные болты наворачивают гайки, резьбу которых предварительно смазывают. Поднятую колонну устанавливают на фундамент с совмещением рисок и выверяют, вращая гайки на анкерных болтах, а затем ее закрепляют вторыми гайками сверху.
Расстроповку колонны производят после ее выверки и закрепления с приставной монтажной лестницы.
Приставную монтажную лестницу с площадкой, для работы монтажникам на высоте, необходимо установить и закрепить на мон¬тируемой колонне до ее подъема. При установке лестниц гайки вин¬тов крепления должны быть сразу же зажаты.
Установку лестницы производят непосредственно на грунт, нижний конец которой закрепляют за колонну пеньковыми канатами или проволокой.
В случае отсутствия приставной монтажной лестницы для этой цели возможно использование телескопической вышки ВИ-23.
Указания по производству монтажа II потока, включающего в себя: монтаж стропильных ферм, связей по стропильным фермам, прогонов, профилированного настила.
На этот период возведения здания устанавливается гусеничный кран СКГ-40А; грузоподъёмность – 5,4т, высота подъема крюка – 30м, длина основной стрелы – 14м.
Монтаж конструкций здания осуществляется методом отступления от оси «1» к оси «9».
До начала монтажа металлических ферм должны быть выполнены следующие работы:
- устройство фундаментов;
- смонтированы колонны;
- доставлены на объект конструкции ферм.
Доставленные на объект конструкции ферм должны быть собраны в проектное положение на специально предусмотренной для этого площадке,
|
|
