книги из ГПНТБ / Брудка Я. Легкие стальные конструкции

Для профилей любого сечения, изготовляемых на кромкозагибочных станах, допускаемые отклонения от размеров не должны превышать

Стрела изгиба профилей не должна быть больше 1 мм на 1 м их длины.

Коробление профилей по продольной оси не допускается. Отклонения длины профилей, разрезаемых по требуемому разме­

ру, не могут превышать ± 5 мм. Отклонения длины профилей разреза­ емых по размеру без дополнительных требований, не должны превы­ шать + 20 мм.

4.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ НА ЗАВОДЕ

4.3.1. Общая характеристика завода

Мелкие стальные конструкции из профилей холодной гибки изготов­ ляют на специально оборудованных дляэтой цели предприятиях.

Легкие стальные конструкции из горячекатаных профилей выполня­

90

ют на предприятиях, изготовляющих традиционные стальные конструк­ ции и имеющих дополнительное оборудование: гибочные прессы, маши­ ны для контактной сварки давлением, автоматы для сварки тонкого ли­ стового металла.

4.3.2. Изготовление элементов

Завод, изготовляющий конструкции из профилей холодной гибки, должен располагать техническим персоналом, имеющим квалификацию в области проектирования, конструирования, изготовления и монтажа конструкций из тонкостенных профилей. Ответственность за все техниче­ ские работы при выполнении конструкций на заводе несет главный тех­ нолог, который должен обладать глубокими знаниями и опытом в обла­ сти стальных конструкций, сварки, материаловедения, статики и прежде всего изготовления конструкций из тонкостенных профилей.

Методы изготовления конструкций и организация завода зависят: от рода профилей (легких горячекатаных профилей или профилей

холодной штамповки); от количества однотипных изделий или изготовления отдельных эле­

ментов; от принятого на заводе вида соединений (от сварки плавлением, дав­

лением, болтовых соединений); от числа и видов технологических операций (механической и пласти­

ческой обработки, сварки и противокоррозионной защиты).

Для производства отдельных элементов завод должен иметь универ­ сальное оборудование. Отдельные операции не связаны с определенным рабочим местом, поэтому рабочие должны обладать высокой квалифи­ кацией. При серийном производстве завод может иметь оборудование, приспособленное для изготовления определенного типа элементов, а ква­ лификация рабочих оставаться невысокой.

На заводах стальных конструкций также часто изготовляют неболь­ шими сериями специальные профили на протяжных станах или кромко­ загибочных станах, дополняя таким образом продукцию металлургиче­ ской промышленности, получаемую на роликовых прокатных станах.

Для пластической обработки применяется следующее оборудование: пресс-ножницы длиной 6 м, кромкозагибочные станы для гибки профи­ лей длиной до 6 м, выпрямляющие прокатные станы для листового ме­ талла, эксцентриковые прессы с усилием 40, 60 и 100 тыс. кгс, универ­ сальные ножницы, дисковые ножницы, роликовые агрегаты.

Для обработки резанием чаще всего используют следующее оборудо­ вание: абразивные и скоростные дисковые пилы, радиально-сверлиль­ ные, вертикально-сверлильные, резьбонарезные, магнитные шлифоваль­ ные, токарные, токарно-револьверные, универсальные фрезерные, вер­ тикально-строгальные, многодисковые шлифовальные и полировальные станки.

Для сварных работ используют сварочные аппараты, полуавтоматы для сварки в защитной атмосфере С 02, машины для точечной сварки, машины для роликовой точечной сварки, сварочные клещи, торцовые сварочные машины.

91

Для противокоррозионной защиты чаще всего применяют пескоструй­ ные аппараты или дробеметы, лудильные машины, оборудование для хи­ мического удаления ржавчины и жира, окрасочные цехи с обогревом и кондиционированием.

Газопламенную резку для изготовления гнутых профилей и листо­ вого металла используют очень редко. В результате работы горелки по­ являются большие термические деформации, а след после резки неровен. Эти дефекты деформируют элемент и вызывают необходимость допол­ нительной обработки. Здесь главным образом применяются механичес­ кая и пластическая обработки. Все вырезы, пересечения, отверстия, выдавливание, перфорация и т. п. выполняются машинами — эксцентри­ ковыми прессами, ножницами, пилами, фрезерными, строгальными стан­ ками и т. п.

Технология изготовления элементов предъявляет к проектировщикам определенные требования.

При конструировании узлов следует избегать решений, где для при­ дания жесткости применяется большое количество ребер, перегородок,

Рис. 4-13. Сварка рамы системы «Долеста» на вращающемся кондукто­ ре [94]

подкладок и т. п., приваривание которых деформирует конструктивный элемент. Уменьшение числа мелких элементов за счет некоторого увели­ чения толщины основных элементов может быть выгодно с экономиче­ ской и технологической точек зрения. Сварка тонкого листового металла требует применения особых электродов и специальной техники сварки. Хороших результатов можно добиться при использовании электродов с покрытиями. Хорошее качество швов достигается при толщине материа­ ла от 2 мм и выше. В конструктивных элементах не следует применять сварку для листового металла толщиной менее 2 мм. Сварка в защитной атмосфере СОг дает очень хорошие результаты.

Сборка сварных конструкций требует применения приспособлений, позволяющих изменить положение свариваемого элемента для установки его в позицию, удобную для сварки.

При изготовлении длинных элементов с большим количеством швов применяется кольцевой сварочный вращатель. На свариваемый предмет

92

монтируются два или более колец, которые вращаются на роликах. При небольшой массе конструкции вращение колец производят вручную. Для вращения свариваемых конструкций с большой массой один из роликов имеет механический привод. На рис. 4-13 показан ригель тонкостенной рамы системы «Долеста» на десяти кольцах кантователя. Укладывание и снятие элемента с колец должны осуществляться легко, при этом не­ обходимо, чтобы центр тяжести элемента совпадал с центром тяжести всей системы. Во всех приспособлениях вращения и наклона для обес­ печения безопасности труда следует применять предохраняющие устрой­ ства от самопроизвольного изменения положения. Захваты и зажимы для этого оборудования должны действовать быстро и обеспечивать лег­ кость монтажа и снятия предмета.

Конструкция подвергается проверке перед нанесением противокор­ розионных покрытий.

4.3.3.Контроль, приемка и отправка на стройку

Заказчик должен представить заводу не позднее срока доставки тех­ нической документации свои требования в области технических испыта­ ний при приемке конструкций, пробного монтажа и возможных допол­ нительных требований при межоперационной и окончательной приемке. Технические испытания при приемке стальных конструкций состоят в проверке соответствия изготовленной конструкции или ее частей техни­ ческим требованиям, приведенным в нормах и в заказе. Исполнитель отвечает за все дефекты изготовления конструкций, а также за дефекты, не выявленные во время приемки или выявляемые позднее.

Нормами PN-67/B-06200 «Стальные строительные конструкции. Тех­ нические требования и испытания при приемке» устанавливаются три вида приемки: межоперационная, конечная и окончательная.

М е ж о п е р а ц и о н н а я п р и е м к а осуществляется на заводе или во время монтажа после каждой операции с целью устранения дефектов. Окончательная приемка конструкций производится на заводе при сбор­ ке отдельных узлов, высылаемых на стройку, перед выполнением проти­ вокоррозионной защиты.

Во время окончательной приемки проверяют:

Все части перед сборкой должны быть очищены. Затем проверяется, устранены ли деформации и исправлены ли повреждения, которые могли

93

возникнуть при межоперационной сборке, во время транспортирования или хранения. Проверяется также защита от коррозии поверхностей, ко­ торые после сборки узла будут недоступны для защиты.

Допуски элементов не должны превышать отклонений, заложенных в технической документации. В случае местного отклонения листа ме­ талла от плоскости (выпучивания) соотношение размеров Ь\1 должно быть не более 1/200 (рис. 4-14). Испытания, которые нужно проводить во время технической приемки, перечислены в нормах PN-63/B-06201 «Стальные конструкции из тонкостенных профилей холодной штампов­ ки. Технические требования и испытания при приемке». Если испытания

дают положительный результат, конструкция признается изготовленной

всоответствии с требованиями нормы. Если же хотя бы одно из испыта­ ний дает отрицательный результат, то все работы или часть их следует признать не соответствующими требованиям нормы. Такие конструкции после исправления недостатков вновь подвергают испытанию. Профили,

вкоторых во время холодной гибки появились трещины или материал в них расслоился, нельзя применять для изготовления несущих элементов

даже после исправления дефектов. Такие профили должны быть отбро­ шены как производственный брак. В случае признания всех или части работ не соответствующими требованиям надо определить, угрожают ли эти отступления безопасности конструкции. Конструкции с дефектами принимаются с учетом процентного снижения стоимости работ. Сталь, из которой получают профили, должна быть защищена от корро­ зии в период хранения и изготовления элементов. Профили, смазанные маслом во время профилирования, считаются защищенными от нормаль­ ных атмосферных воздействий на период до 2 мес.

После проведения приемки конструкции на нее накладывается соот­ ветствующая противокоррозионная защита.

Элементы конструкций необходимо бережно хранить и транспортиро­ вать. Перевозка конструкций из профилей холодной гибки должна про­ изводиться в закрытых вагонах.

Транспортирование легких стальных конструкций из горячекатаных профилей производится по железным дорогам, автомобилями или вод­ ным путем.

Балки и фермы с поясами из двух или одного углового профиля име­ ют хорошую жесткость и удовлетворительно переносят транспортирова­ ние, а балки, пояса которых состоят из гибких стержней круглого сечения, часто подвергаются механическим повреждениям во время пере­ возки.

Легкие элементы конструкций укладывают в вагоне вертикально. Решетчатые конструкции можно устанавливать тремя вертикальными

94

слоями. Конструкции укладывают на деревянные прокладки и подпира­ ют раскосами, чтобы не упали.

Размеры перевозимых конструкций ограничены габаритами подвиж­ ного состава и зависят от радиуса дуги поворота на трассе.

4.4. МОНТАЖ

Погрузку и разгрузку элементов из профилей холодной гибки следует вести очень осторожно, чтобы не появилась пластическая деформация элемента или его части, а также чтобы не нарушилась противокоррозион­ ная оболочка. Профили и конструктивные элементы должны храниться в условиях, обеспечивающих им защиту от коррозии и механических по­ вреждений, например в крытых складах. Элементы конструкций укла­ дывают на подкладках, изолирующих их от проникания влаги с пола. Установка конструкций должна обеспечивать ее устойчивость и защиту от деформаций.

Фермы, элементы рам укладывают вертикально, а стойки и балки--> горизонтально.

С целью предохранения от падения устанавливаемые вертикально элементы опирают на подпорки. Способ опирания должен предохранять конструкцию от деформаций. Элементы легких конструкций, изготовлен­ ные из горячекатаных профилей, можно хранить на открытых складах.

Мелкие элементы, такие, как накладки для стыков, анкерные болты и т. п., следует связать. К элементам, подвергнутым пробному монтажу, добавляют мелкие детали, которые употреблялись при предварительной сборке. Заклепки, болты, подкладки упаковывают в прочные ящики. Электроды следует упаковывать в ящики таким образом, чтобы можно было предохранить от влаги. В документации на конструкции должны быть указания по увязыванию элементов в пакеты, предохраняющие элементы конструкций от повреждений во время погрузки, транспорти­ рования и разгрузки с помощью местных подъемных средств. Противо­ коррозионные оболочки, поврежденные во время транспортирования, пос­ ле тщательной очистки следует восстановить.

Перед началом монтажных работ необходимо проверить на местности наличие приводимых в документации реперов, знаков, обозначающих оси и устанавливающих отметки, их состояние и способ защиты от поврежде­ ния и, кроме того, состояние выполненных фундаментов и фундаментных болтов.

Масса транспортируемых на строительную площадку элементов лег­ ких стальных конструкций не превышает, как правило, 1000 кг и в сред­ нем равна:

для конструкций из горячекатаных профилей 100—400 кг; для тонкостенных конструкций 50—400 кг (при этом подбирается гру­

зоподъемность монтажного оборудования).

При монтаже используются пеньковые канаты и наиболее легкие стальные канаты. Пеньковые, суровые и промасленные канаты более эластичны и удобны в эксплуатации по сравнению со стальными троса­ ми, поэтому применяют их охотнее.

95

Стальные канаты используются в виде тросов с пеньковой сердцеви­ ной. Такие канаты более эластичны, чем со стальной сердцевиной, кото­ рые применяют при больших нагрузках.

При монтаже легких стальных конструкций пользуются группой блоков в обойме и лебедкой.

Наиболее удобным монтажным оборудованием являются самоход­ ные краны. Они монтируются на колесной или гусеничной платформе. Самоходные краны имеют много достоинств: легкость, маневренность, скорость передвижения, возмож­

динировать работу предприятия-изготовителя с ходом монтажных работ и имеет своей целью избежать создания больших крытых складов на строительной площадке.

Повреждения противокоррозионных оболочек, полученные во время транспортирования, надо исправлять после устранения ржавчины.

Перед передачей элемента на сборку или монтаж следует устранить дефекты, выявленные при сортировке конструкций, а также грязь и лед.

Монтаж малых объектов ведется методом сборки конструктивных элементов. При монтировании больших объектов рекомендуется проведе­ ние монтажа методом предварительно собираемых элементов. Такой монтаж проще, быстрее и дешевле. На рис. 4-15 показан монтаж рамы системы «Долеста». Раму монтируют на земле и поднимают с помощью самоходного крана.

Во время монтажа нельзя крепить вспомогательные части к несущим элементам конструкции с помощью сварки, если это не предусмотрено проектом организации монтажа.

Использование поставленных частей конструкции с целью прикрепле­ ния к ним поднимающих или передвигающих устройств возможно толь­ ко на основе проекта монтажа. Перерывы в монтаже допустимы только после освобождения крюка подъемного крана и обеспечения устойчи­ вости поставленному элементу путем крепления его к устойчивым эле­

96

ментам смонтированной конструкции или к установке временных связей жесткости и расчалок.

Сборка элементов должна производиться на жестком, горизонталь­ ном основании в форме ростверков или подкладок.

Собранный элемент может быть передан для дальнейшего монтажа после проведения приемки.

Перед тем как приступить к установке элементов конструкции, не­ обходимо:

а) проверить прямолинейность элементов (в пределах допустимых отклонений) и качество выполнения заклепок и швов;

б) очистить отверстия для соединительных элементов от натеков краски, грязи, льда и т. п.;

в) очистить стыковые поверхности элементов, а при обнаружении повреждений противокоррозионного слоя возобновить его;

г) проверить края, приготовленные к сварке, и очистить их от краски, грязи, льда и т. п. на ширину минимум 30 мм\

д) очистить водосливные элементы и отверстия для отведения воды и поверхности, предназначенные для совместной работы с опорными элементами.

Во время монтажа конструкции надо придерживаться следующих условий (с учетом отклонений):

а) не допускать кручения опоры по отношению к оси опор; б) соблюдать прямолинейность в плане, выдерживать уровень под­

крановых путей по всей их длине; в) соблюдать проектные размеры пролетов фермы и величин монтаж­

ной стрелы подъема.

К выполнению неподвижных соединений с помощью болтов, заклепок или сварки можно приступать лишь после того, как конструкция пол­ ностью отрегулирована.

Если элементы легких конструкций являются только дополнением обычных стальных конструкций и на монтаже работают подъемные кра­ ны большой грузоподъемности, то монтаж легких конструкций чаще все­ го осуществляется методом предварительно собранных элементов. Соеди­ ненные элементы в тонкостенных конструкциях на стыке должны быть дотянуты монтажными болтами таким образом, чтобы щуп толщиной 0,1 мм не мог войти глубже, чем на 15 мм.

После монтажа конструкции регулируется геометрическая система конструкции и дотягиваются до упора гайки анкерных болтов.

Окончательная приемка производится по окончании монтажа конст­ рукции и выполнении всех соединений. Она состоит в определении соот­ ветствия техническим требованиям, приводимым в заказе и действую­ щих нормах. Эта приемка включает заводское изготовление и монтаж.

Во время технической приемки следует проверить:

а) размеры конструкций с учетом размеров, существенных для встра­ иваемых типовых или стандартных элементов (ворот, окон, дверей и т. п.);

б) прямолинейность и вертикальность установки опор; в) горизонтальность и параллельность рельсов подкранового пути;

г) установку стропильных ферм в вертикальной плоскости и те размеры, которые определяют правильность укладки кровельного по­

крытия; д) закрепление опор в фундаментах и качество заливки;

е) функционирование подвижных элементов (дверей, открывающих­ ся окон и т. п.);

ж) качество соединений; з) другие размеры, которые имеют существенное значение для техни­

ческого использования объекта; и) состояние противокоррозионной защиты.

Допускаются следующие отклонения размеров смонтированных тон­ костенных конструкций:

опоры:

сдвиг оси опор по отношению к ряду опор, размеченных на фунда­ менте.

б <С + 3 М М ]

отклонение отметок опорных узлов решетчатых ферм и прогонов: при высоте Я < 1 0 м

б < 6 мм,

при высоте опоры Я > 1 0 м

б < 0,0012 Я и 8макс < 15 мм-,

стрела прогиба опоры:

/ < — и / < 10 мм-,

1000

фермы, п р о г о н ы и балки:

отклонение отметок опорных узлов решетчатых ферм и прогонов:

б < + 12 мм,

выгиб между точками крепления отрезков сжатых поясов из плоско­ сти фермы, прогона или балки:

/ < — и / < 10 мм-,

1000

отклонение верхнего узла в центре решетчатой балки высотой /г от вертикальной плоскости, проходящей через центры опор:

отклонение расстояния между осями ферм, измеренное по верхним поясам,

8 <1 + 10 мм-,

отклонение расстояния между балками

8 ^ + 3 мм.

98

5. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА

5.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Общие принципы расчета и проектирования стальных строительных конструкций из тонкостенных профилей холодной гибки такие же, как и конструкций из горячекатаных профилей. Это положение относится прежде всего к таким вопросам, как равновесие сил, передача нагрузок на опоры, устойчивость конструктивных систем и т. п. Однако сущест­ вование тонкой стенки является причиной возникновения ряда сущест­ венных отличий в работе тонкостенного стержня и призматического стер­ жня со сплошным сечением. Этим отличиям будут посвящены прежде всего разделы 6 и 7.

Принципы расчета и проектирования, общие для всех стальных строительных конструкций, в этом издании не рассматриваются.

Проблемы устойчивости, которые следует учитывать в элементах конструкций с тонкими стенками, очень сложны и чаще всего не имеют удовлетворительных решений, поэтому многие важные для проектирова­ ния вопросы приходилось решать на основе экспериментальных испыта­ ний и выводить полуэмпирические формулы. Использование накопленно­ го опыта играет для конструкций из гнутых профилей ввиду их повышен­ ной деформативности большую роль, чем для обычных конструкций. При указанном изменении формы профиля методы теоретических рас­ четов, успешно применявшиеся до тех пор в строительстве, могут подве­ сти, поэтому полученные результаты расчетов необходимо скорректиро­ вать, введя коэффициенты, установленные опытным путем.

Однако не следует считать, что применение полуэмпирических мето­ дов достаточно для обеспечения желаемой надежности конструкции. Не­ обходимо еще их теоретическое обоснование и использование формул, основанных на экспериментах. Перед применением тех или других фор­ мул всегда надо удостовериться, способствуют ли они решаемой проекти­ ровщиком задаче (в отношении формы, схемы расположения основных элементов, вида и направления нагрузок). Надо также проанализиро­ вать, может ли проектируемый элемент подвергнуться разрушению дру­ гим путем при иной нагрузке, появление которой возможно в данном случае.

Все общие положения данного раздела, а также частные положения разделов 6 и 7 представляют собой помощь для проектировщиков при определении надежности конструкции и потому должны применяться ими сознательно.

Проектировщик, разрабатывающий проектную документацию на стальные конструкции из гнутых профилей, должен быть хорошо знаком