38. 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» , 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.