Важное примечание эксперта: Это архивный учебный текст, а не текущая спецификация конструкции, статический расчет, подтверждение несущей способности или инструкции по изготовлению и сборке. Проектирование залов, куполов, каркасов, высоких колонн, башен, шахтных и трубчатых конструкций требует авторизованного проектировщика, геотехнических и других авторитетных фундаментов, реальных воздействий, проверок устойчивости, усталости, огня и коррозии, а также действующих правил и стандартов.
Проектирование и строительство стальных конструкций не является частью текущего публичного предложения Саво Кусича. Сегодняшний фокус производства состоит из деревянных окон, деревянно-алюминиевых окон и дверей на заказ.
Хейл
1. Купола. Есть купола, у которых все стержни лежат на поверхности купола, образующие пространственные системы, а у других купола образуются радиальным расположением отдельных связей. Купола, представляющие собой пространственные сетки, могут иметь следующие формы:
- Купола Шведлера, где ребра радиальные и соединены друг с другом горизонтальными балками (рис.1)
- Сетчатые купола, поверхность которых состоит из сети треугольников, без радиальных ребер, но с охватывающими их полосами из такого же числа углов (рис.2). Если в основе такого купола лежит правильный многоугольник с четным числом сторон, то без специальной стабилизации система неустойчива и непригодна для использования.
- купола Циммермана, где имеются, подобно куполам Шведлера и сетчатым, горизонтальные кольца, но количество углов на кольцах постепенно уменьшается с увеличением высоты колец. Преимущество куполов Циммермана по сравнению с куполами Шведлера и сетчатыми куполами состоит в том, что в углах нижней части возникают только вертикальные силы, а горизонтальные силы от ветра воспринимаются серединой стен в продольном направлении (рис. 3).
- Плоские или пластинчатые купола, у которых, как и в сетке, все отдельные поверхности имеют треугольную форму, а способ опирания аналогичен таковому у циммермановских куполов (рис. 4).
- Шатровые крыши с прямолинейными ребрами (рис. 5).
Рис. 1, 2, 3, 4 соответственно
Рис. 5
2. Спортивные залы. Конструкция спортивных залов определяется формой арены и расположением посадочных мест. Столбов следует избегать, чтобы у наблюдателей был хороший обзор всего внутреннего пространства.
3. Выставочные залы. В случае выставочных залов используется прямоугольное основание, чтобы сделать расположение креплений максимально простым. Иногда предусматриваются и внутренние колонны, но большая свобода в распределении пространства возникает, если в зале нет колонн.
4. Залы мастерских. Проект металлоконструкции цеха создается в результате сотрудничества специалиста по эксплуатации, проектировщика кранов и проектировщика металлоконструкций. Специалист по приводам определяет размеры основания и расстояние между колоннами в соответствии с расположением машин и планом работ. По мнению экспертов-строителей, от него также зависит заполнение стен, кровельное покрытие и способ устройства фундамента. Проектировщик крана определяет собственный вес тележек и кранов, расстояние между колесами и наиболее неблагоприятное давление на колеса. На основании данных эксперта по эксплуатации и проектировщика кранов проектировщик стальных конструкций определяет несущую конструкцию зала. Опоры крана должны быть как можно более жесткими и при необходимости иметь свес, чтобы при прохождении тяжело нагруженного крана крановый рельс имел горизонтальное положение, и таким образом можно было выбрать относительно небольшой крановый двигатель.
5, Пилообразные залы. Залы пилообразной формы обычно строят, когда требуется равномерное освещение и необходимо избегать прямого проникновения солнечных лучей внутрь зала. Это особенно важно в производственных и складских помещениях текстильной промышленности. Пиленые крыши имеют голые застекленные поверхности.60собираюсь90о, а наклон массивной поверхности составляет30о. Застекленную поверхность размещают с той стороны, где нет солнца, то есть в сторону севера. При проектировании пиленых крыш следует учитывать целый ряд вопросов, решением которых является авторитетное мнение инвестора, а именно: кровельное покрытие может быть выполнено из легких сборных панелей или черепицы на деревянной основе, пилеными креплениями могут быть решетки (рис.6), рамы с тремя шарнирами (рис.7), или рамы на двух шарнирах с натяжением (рис.8). Решетчатый раствор имеет наименьший вес, но имеет тот недостаток, что решетка прилипает, напр. в текстильной промышленности сохраняют шерстяной ворс. Если цель состоит в том, чтобы внутри здания было как можно меньше колонн, то в обеих плоскостях крыши можно применить решение с крупнопролетными решетками, которые взаимно поддерживают друг друга и опираются на концах на решетчатые опоры.
Рис. 6
Рис. 7
Сл. 8
Конструкции для шлемов
В конструкциях над стапелем установлены подвесные вращающиеся краны. Их применяют для черновой сборки судов морского и речного плавания. Конкуренцию этим конструкциям составляют высокие поворотные краны и канатные краны. На рис.9показана конструкция шасси компании Nordseewerke Emden. Масса3000т, построен1912.
Рис. 9
Стальные каркасные конструкции
Стальная каркасная конструкция представляет собой многоэтажную конструкцию, колонны, опоры и балки которой, выполненные из стали, сами передают фундаменту нагрузки от собственного веса других материалов, а также полезные нагрузки. Наружные и внутренние стены служат только для ограждения пространства. Помимо собственного веса и полезной нагрузки, стальной каркас также воспринимает давление ветра на здание в продольном и поперечном направлениях.
Скелетные конструкции обычно имеют такую форму, что колонны и балки образуют поперечные рамы. Эти рамы имеют примерно одинаковое расстояние между собой в продольном направлении здания и соединены продольными опорами. Рамы могут иметь две или три стойки. Соединения подконструкции с колоннами могут быть жесткими или шарнирными.
Для придания зданию продольной жесткости вертикальные стыки размещают в полях без окон (рис. 10) или все опоры наружных стен жестко соединяют с колоннами так, что создается каркасная конструкция с многочисленными узлами (рис. 11).
Рис. 10
Рис. 11
Выбор материалов для потолков, внутренних и наружных стен имеет решающее значение для экономичности и целесообразности решения. Эти материалы должны обладать тепло- и звукоизоляционным эффектом, быть легкими и устойчивыми к атмосферным воздействиям, защищать стальные стены от возгорания, ржавления и конденсата. Перекрытия выполняются из бетона с простой или перекрестной арматурой или из сборных железобетонных частей.
Возможности применения стальных каркасных конструкций весьма разнообразны. Они используются при строительстве высотных и коммерческих зданий, гостиниц и многих промышленных предприятий и имеют множество преимуществ по сравнению с другими методами строительства. Высокая прочность стали обусловливает сравнительно небольшие размеры несущих элементов. Поскольку стены здесь не участвуют в несущей нагрузке, на всех этажах они могут быть одинаковой толщины. Время, необходимое для возведения стального каркаса, невелико, сборку можно производить в любую погоду. Изменения в конструкции можно легко внести во время сборки и даже после сдачи здания в эксплуатацию, не ставя под угрозу безопасность здания. Проседание грунта можно легко выровнять, подняв колонны, не прерывая работу самого здания.
В таких конструкциях для потолков и стен используются легкие материалы, а сама несущая конструкция также легкая, поэтому общий собственный вес здания сравнительно невелик. В результате стоимость финансирования низкая. Их можно легко разобрать, при этом отдельные стальные детали можно частично использовать повторно.
Высокие колонны и башни
Высокие колонны и башни представляют собой высокие и тонкие конструкции, относительно малонагруженные, для которых особенно подходящим материалом является сталь.
1. Столбы освещения. Для равномерного освещения максимально больших площадей, особенно в районе железнодорожных объектов и шахт, высота колонн увеличена.25к40m. Наверху расположена площадка, на которой размещены осветительные установки. Для облегчения ремонта этих установок предусмотрены подъемные рамы (рис.12), Угловые пояса, диагонали и горизонтали изготавливаются из уголков. Расчет производится как для конструкций в строительной отрасли.
Сл.12
2. Столбы для трамвайной сети. Учитывая способ натяжения несущего каната, требуется одинаковое сопротивление изгибу по всем горизонтальным осям. В зависимости от высоты толщина листа составляет от8к10 mm.
3. Столбы для сети электрических железных дорог. Они имеют высоту8к16 m. Высота зависит от пролета, а значит и от стрелы несущего каната, которая может лежать вертикально или наклонно к проводнику (рис.12). Секция, прямоугольная внизу и квадратная вверху, должна быть как можно меньше. Диагонали из углов полезно привязывать прямо к поясам, не завязывая листы. Каждый угловой пояс имеет на нижнем конце несущую пластину, а вся колонна опирается на общее для всех четырех поясов основание. Колонна крепится к фундаменту бетонными анкерными болтами.
4. Столбы ЛЭП. В случае важных линий электропередачи высокого напряжения опоры изготавливаются почти исключительно из стали. Их высота зависит от свободного пролета, расположения консолей, материалов и допустимого напряжения, проводников и защитного троса на опоре, а также от условий нагрузки. Также имеет значение количество систем переменного тока, передаваемых через полюса. В зависимости от назначения различают следующие виды опор: несущие опоры для проведения проводников по направлению (рис.13), угловые стойки с местами разрыва трассы для приема элементов горизонтального проводника, натяжные стойки (рис.13), соединительные или разъемные полюса, используемые для соединения или разделения проводников в различных направлениях.
Рис. 13
Колонна почти всегда имеет квадратное сечение и состоит из нескольких частей по высоте. Пояса и диагонали выполняются из углов. Для повышения прочности на продольный изгиб пояса после сборки частично заливаются бетоном. Соединение диагоналей и поясов производят, если это конструктивно возможно, без узловых листов. Колонны меньшего размера, особенно несущие, прикрепляются к заглубленным деревянным шпалам.3 m. Высокие колонны ставятся исключительно на один бетонно-блочный фундамент.
Мины
Для объектов открытых горных работ применяются профессиональные термины, наиболее важные из которых поясняются на рис. 14. Основной частью экспортной башни шахты является направляющая башня. Высота вышки зависит от высоты входной площадки над полем, от длины корзины, от длины прохода, от высоты бампера и высоты падения между бампером и ручками.
Рис. 14.1.
Рис. 14.2.
За прошедшие годы были разработаны определенные формы экспортных башен в зависимости от положения приводной машины по отношению к башне. Если при простом приводе, т. е. когда одна корзина поднимается, а другая опускается, корзины висят рядом, если смотреть со стороны ведущей машины, то оба катка могут лежать рядом на одной платформе, и тогда башня получается одноэтажная. На рис. 15 показано решение с четырьмя роликами, расположенными рядом друг с другом.
Рис. 15
Если корзины висят одна за другой, ролики должны лежать друг над другом так, чтобы получилась двухэтажная башня (рис. 16). И с двойной башней, когда четыре корзины лежат рядом. Если смотреть со стороны приводной машины, все четыре катка могут лежать рядом на одноэтажной башне (рис. 15).
Если же, если смотреть со стороны машины, четыре корзины расположены одна за другой, одну машину необходимо разместить на противоположных сторонах башни, а башня решается как двухэтажная конструкция с раздвинутой нижней частью (рис. 17). Только когда рядом с валом недостаточно места для размещения машинного отделения рядом с башней, приводную машину размещают на самой башне.
Помимо выгрузных башен, наземные сооружения шахты могут включать в себя цеха со стволами и моечные помещения, где происходит переработка угля. Проектирование этих объектов требует сотрудничества проектировщика металлоконструкций с компанией-поставщиком оборудования. В принципе эти объекты не отличаются от других металлоконструкций, за исключением того, что требуют постоянной адаптации конструкции к механическому оборудованию. Например, в одном цехе можно считать, что все рамы равны, что, однако, редко встречается в шахте или прачечной.
Рис. 16
Рис. 17
Трубопроводные конструкции
Труба представляет собой наиболее выгодное сечение для прессованного стержня, одинаково опирающегося во всех направлениях. Кроме того, с помощью труб можно добиться наименьшей толщины стенок. Во всех остальных сечениях эта толщина в большей степени ограничена локальной неустойчивостью, чем в случае цилиндрической трубы. Трубы особенно нечувствительны к риску скручивания, чего нельзя сказать о других участках стальных конструкций. Помимо этих статических преимуществ труб, их недостатком является неблагоприятная форма для восприятия изгибающих моментов, а также затрудненное соединение более толстых труб под углом.
Трубы могут изготавливаться как из гнутых листов со сварным продольным швом, так и в виде бесшовных рулонов. В обоих случаях цена трубы выше цены профиля, учитывая сложности изготовления. По этим причинам трубные конструкции конкурентоспособны только при соответствующем снижении массы материала. Трубы особенно применяют в качестве опор зданий, если они нагружены только нормальными силами. Трубы также используются для опор подземных переходов и подземных сооружений. Сейчас их часто используют для изготовления строительных лесов. Во избежание внутренней коррозии все удлинители и соединения, а также концевые трубы должны быть полностью герметизированы.
Примечание по применению: Исторические примеры, размеры, типологии и заявления об экономии или удобстве системы не должны использоваться в качестве замены действующих стандартов, условий площадки, технических характеристик материалов и оборудования или экспертной проверки конкретной конструкции.