Файл: Прогрессивные стальные конструкции [сборник]..pdf

сталей необходимо каждую конструкцию рассматривать в комплексе промышленного здания. Такой подход дол­ жен быть общим для (всех конструкций, и поэтому эффек­ тивность высокопрочных сталей в первую очередь зави­ сит от назначения, т. е. величины нагрузок от технологи­ ческого и обслуживающего оборудования и атмосферных воздействий.

Условно все здания можно разделить на три группы: тяжелые (здания мартенов, конверторов, электростале­ плавильные цеха), средние (прокатные, машинострои­ тельные цеха, аглофабрики) и легкие (цеха химической промышленности, прокатные и прочие). В соответствии с этим делением в табл. 28 указана экономия от примене­ ния высокопрочных сталей в каркасе здания (%) по сравнению со зданиями из стали Ст.З.

Примечания. 1. В числителе указана экономия при фермах из угол­ ка, а в знаменателе — из труб.

2. Принято соотношение между тяжелыми, средними и легкими зданиями 0,11:0,62:0,27.

Приведенные данные показывают, что максимальная экономия стали может быть получена в тяжелых цехах до 40%. Улучшение'конструктивной формы дает допол­ нительную экономию стали 2—5%. Здания, выполненные

130

из стали двух классов прочности, на 1—8 %. менее эко­

номичны по расходу стали. Стоимость конструкций промзданий с применением ‘высокопрочных сталей ниже .на 7—:11%. При этом с целью получения наибольшего эко­ номического эффекта необходимо использовать бистальные конструкции. Оптимальным для производственных зданий является сочетание сталей классов С50+С24.

Б о л ь ш е п р о л е т н ы е с о о р у ж е н и я . Сниже­ ние массы большепролетных ферм (пролеты 48—96 м) в

зависимости' от класса прочности стали приведено в табл. 29 на примере малоэлементных ферм из труб со

Таблица 29

нгпренгелями (рис.

38)проектировки

из стали Ст. 3.

Как видно из таблицы, максимальное снижение мас­ сы при применении стали С75 составляет 51, а стоимо­ сти— 27%'. Некоторое уменьшение этих показателей для ферм пролетом 96 м объясняется нерациональной схе­

мой решетки, в которой сжатые стержни рассчитываются по гибкости.

§ 13. Конструкции металлических решетчатых башен

Определение массы решетчатых башен

Анализ металлических конструкций решетчатых опор по стоимости .на стадии вариантного проектирования свя­ зан с определением массы башни и ее элементов. Масса башни в основном является функцией действующей вет­ ровой нагрузки, которая, в свою очередь, зависит не толь­ ко от принятой схемы башни, типов профилей и сечений ее элементов, но и от размеров этих сечений.

При проектировании назначается схема и предвари­ тельные размеры сечений элементов башен, затем про­ изводится расчет башни и проверка размеров сечений. В случае необходимости производится корректирование размеров и перерасчет башен.

Фактическую массу башни по существующей методи­ ке можно определить на стадии рабочего проектирова­ ния, что связано с большим объемом вычислительной

работы и затратой времени. Используя метод характеристик,

предложенный проф. Стрелец кпм Н. С. для решения аналогич ных задач применительно к мостам

иметаллоконструкциям промзда-

ннй [39], можно с достаточной степенью точности определить мас­ су башни непосредственно через действующие нагрузки.

Рассмотрим башню регулярной структуры высотой Н в виде усе­

ченной многогранной пирамиды, поперечное сечение которой пред­ ставляет собой правильный много­ угольник с п сторонами, вписанный

в окружность радиуса г, . Высота панелей башни принята одинаковой или кратной одному линейному мо­ дулю hn , k — число панелей, Pi—

угол наклона поясов к вертикали, ^•1 — угол наклона раскосов к вер­

тикали (рис. 39).

132

Действие ветра на металлоконструкции ствола баш­ ни и на оборудование рассматриваем как систему сосре­ доточенных сил Р, , приложенных в определенных точ­

ках. Величины Р, определяются с учетом динамических добавок от пульсаций скоростного напора согласно дан­ ным [44].

Для исследуемой башни принятой геометрии, формы сечений элементов и расположения оборудования по ана­ логии с подобными существующими -конструкциями за­ даемся размерами сечений. Определяем действующую нагрузку на башню.

Массы поясов и раскосов башен определяются не­ посредственно через характеристики Хп и 7 рс . Массы

распорок и диафрагм, сечения которых могут назначать­ ся конструктивно или по гибкостям, а иногда и .из рас­ чета восприятия местной нагрузки, учитываются коэф­ фициентом Угрд по отношению к массе поясов и раскосов,

2 Л^п^п 2 ^ рс, IV

133

Здесь

кп— высота панели башни;

k0— приведенное число панелей башни.

Теоретическая характеристика поясов п раскосов баш­ ни зависит от геометрии башни, координаты приложения нагрузки по высоте н не зависит от количества граней башни.

В том случае, когда высота отдельных панелей отли­ чается от основного размера к„, соответствующие сла­

гаемые при определении теоретических характеристик умножаются на отношение фактической длины панели к основной.

При наличии переломов пояса суммирование распа­ дается на отдельные прямолинейные участки и учитыва­ ется различный угол наклона поясов к вертикали.

В качестве примера на рис. 40 показан характер из­ менения и фактические значения величин теоретических характеристик поясов и раскосов башен с расширенным порталом от нагрузки, приложенной в любой точке по высоте баш­

ни.

rn

менной ширины. Изменение высоты происходит за счет

отбрасывания нижних секций башни.

II тип. Портал постоянной ширины. Высота изменяет­

ся путем отбрасывания верхних секций над порталом. III тип. Башни в форме усеченной пирамиды. В пре­

делах рассматриваемых высот башен -60-f-200 м значе­

ния конструктивных коэффициентов изменяются следую­ щим образом:

Структура конструктивного коэффициента поясов н раскосов имеет вид

стали при подборе сечения и влияние про­ дольного изгиба;

—коэффициент, учитывающий увеличение уси­ лия за счет массы башни и оборудования (только для поясов).

Анализ фактических значений конструктивных коэф­ фициентов в пределах рассматриваемых высот башен по­

щий влияние продольного изгиба на увеличение массы поясов <|>ппр='1,Г-т-1,4, а для раскосов фрспр='1,4-^2,2 (по­ следние могут подбираться по гибкости). .Величина

филей сортамента; аэродинамического фактора (увели­ чение сечения трубчатых элементов в верхней части баш­ ни приводит к уменьшению нагрузки ага нижележащие элементы); требований унификации при проектировании серии башен разной высоты. Для поясов <ЬП= 1,05— 1,5, раскосов фп= 1 ,2 —1,5.

■Величину строительного коэффициента поясов и рас­ косов в зависимости от среднего значения массы ос­ новного элемента можно определить по графику, изо­ браженному на рис. 41.

105