МК_Справочник_том_1

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Голубев А.И., Волкова Т.С. Коррозия внутренних поверхностей элементов замкнутого сечения // Защита металлов, т.25. – ¹6. – 1989.

2.Голубев А.И., Мальцева Т.А. Прогнозирование разрушения лакокрасочных покрытий в атмосферных условиях // Промышленное строительство. – 1980. – ¹ 3.

3.Шляфирнер А.М., Голубев А.И. О классификации агрессивных сред и методах коррозионных испытаний // Защита металлов, т.23. – ¹5. – 1987.

4.Марутьян С.В., Бойко И.А., Голубев А.И. Активация поверхности стали путем ее ударной обработки // Физика и химия обработки металлов. – 1988. – ¹ 2

5.Марутьян С.В., Бойко И.А., Голубев А.И. Повышение коррозионной стойкости алюминиевых покрытий на стали из расплава // Защита металлов, т.24, – ¹ 1. – 1988.

6.Проскурин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Т. Цинкование. – М.: Металлургия, 1988.

7.Липухин Ю.В., Гринберг Д.Л. Производство эффективных видов оцинкованной листовой стали. – М.: Металлургия, 1987.

8.Коряков А.С. Расчет элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред. – Саратовский политехнический ин-т, 1985.

9.Рекомендации по проектированию защиты от коррозии строительных металлических конструкций. ЦНИИпроектстальконструкция. – Ì.: 1988.

10.Справочник. Промышленные алюминиевые сплавы. – М.: Металлургия, 1984.

11.Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И. Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия. – М.: Химия, 1989.

12.ЦНИИпромзданий. Технические условия. Типовые решения. Металлические ограждающие конструкции промышленных зданий. – М.: Стройиздат, 1980.

13.Банник Я., Ясовский Ф. Развитие производства листов с алюминиево-цинковым покрытием. – М.: Черметинформация, 1982, «Информсталь», вып.8(132), 19.

14.Бакалюк Я.X., Проскурин Е.В. Трубы с металлическими противокоррозионными покрытиями. – М.: Металлургия, 1985.

15.Справочник. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений. – М.: Машиностроение, 1987.

16.Бойко И.А., Марутьян С.В., Голубев А.И. Влияние горячего алюминирования на свойства строительных сталей // Сталь. 1987. – ¹ 9.

17.Марутьян С.В., Бойко И.А. Влияние марганца на коррозионную стойкость горячеалюминированной стали // Защита металлов. – 1982. – 2.

18.Марутьян С.В., Бойко И.А., Голубев А.И. Способ получения алюминированных изделий из углеродистых сталей // А.С. СССР ¹ 1087563, 1983.

19.Misawa Tachihei. Образование ржавчины на железе и на атмосферостойкой стали с точки зрения современной науки. Бас¸ку чидзюиу. Сorros. Eng. 37,8,1983.

20.Barton K., Kuchynka D., Bartonova S. Формирование защитной ржавчины на нелегированной стали. «Koroze a ochr. mater.» 25, ¹ 2, 1981.

411

РАЗДЕЛ V

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКЦИЙ

ГЛАВА 13

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И КОНСТРУКЦИИ

13.1.ÏОНЯТИЕ О ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМ НАПРЯЖЕНИИ КОНСТРУКЦИЙ

ÈИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Под предварительным напряжением строительных конструкций понимают разнообразные приемы искусственного регулирования напряжений (управление на- пряженно-деформированным состоянием) в конструкциях для повышения их эффективности. Вмешательство в естественную работу объекта для направленного изменения его потенциальной энергии деформации может происходить на разных стадиях: в процессе изготовления, при монтаже, при эксплуатации или реконструкции и на различных уровнях: конструктивных элементов или узловых соединений, локальных фрагментов и системы сооружения в целом.

Критериями эффективности применения предварительного напряжения в строительных металлоконструкциях могут быть как экономические требования по снижению массы и стоимости объектов, так и технологические (повышение жесткости, сохранение формы элементов несущих конструкций, изменение динамиче- ских характеристик и т.д.). В этом отношении металлоконструкции имеют более широкие возможности применения предварительного напряжения, чем железобетонные и сталежелезобетонные, где этот прием развился, прежде всего как средство борьбы с малой прочностью бетона, при растяжении.

Во всех случаях на регулирование внутренних усилий в конструкциях требуются дополнительные затраты труда и остается возможность потери или перестройки наведенного фона внутренних напряжений во времени вследствие развития длительных процессов в материалах и связях. Поэтому внедрение рациональных приемов управления напряженно-деформированным состоянием в практику создания современных конструкций требует для каждой конструктивной формы накопления определенного комплекса опытных и теоретических данных.

Цели предварительного напряжения:

∙экономия металла и средств во вновь возводимых конструкциях, благодаря более выгодному распределению изгибающих моментов, продольных и поперечных сил, увеличению области упругой работы конструкций и широкому использованию гибких элементов из высокопрочных металлов, работающих только на растяжение;

∙повышение несущей способности (в некоторых случаях области упругой работы) конструкций, находящихся в эксплуатации, также в результате изменения напряженного состояния в связи с намечаемым ростом нагрузок или изменением условий эксплуатации;

∙снижение деформативности всей конструкции или отдельных ее элементов, а также уменьшение амплитуды и изменение частот колебаний при действии динамических нагрузок;

∙повышение устойчивости всей конструкции или ее отдельных элементов;

412

∙увеличение выносливости отдельных элементов конструкции при действии циклических нагрузок;

∙благоприятное изменение некоторых свойств конструкций (динамических характеристик при динамических и сейсмических воздействиях, аэродинамиче- ских характеристик при ветровых воздействиях, повышение хладостойкости);

∙обеспечение в некоторых случаях удобства монтажа, и в связи с этим снижение трудозатрат.

Первая цель достигается прежде всего созданием системы предварительных напряжений в элементах конструкций, для большинства из них обратных по знаку тем, которые возникают от эксплуатационных нагрузок. Например, растянутый стержень с несущей способностью N1 = RyA , будучи предварительно сжат до появ-

413

Увеличение выносливости обеспечивается за счет достижения более благоприятной области определения коэффициента асимметрии напряжений (ρ) . Так, если стержень, работающий на растяжение и сжатие при циклических нагружениях и имеющий отрицательный коэффициент асимметрии, будет заменен на предварительно напряженный гибкий элемент, то ρ всегда будет положительным, а выносливость элемента повышается. В другом случае перегруженный растянутый стержень, также работающий на циклические нагрузки, может быть предварительно обжат, но так, чтобы в нем оставались минимальные растягивающие напряжения, чем и обеспечивается повышение выносливости. Кроме того, благодаря предварительному напряжению в некоторых случаях сглаживается острота концентраторов напряжений, а это, в свою очередь, предотвращает раннее развитие в зонах концентраторов усталостных трещин.

С помощью предварительного напряжения можно изменять в благоприятную сторону некоторые свойства металлических конструкций. Так, различными приемами предварительного напряжения можно регулировать динамические и аэродинамические характеристики конструкций. Например фермы с предварительно напряженными затяжками обладают повышенной способностью к поглощению энергии колебаний по сравнению с аналогичными конструкциями без предварительного напряжения. В этом случае затяжка играет роль демпфера, она удачно перераспределяет усилия между стержнями, в частности, при сейсмических воздействиях уменьшает динамические напряжения, увеличивает декременты колебаний.

Введение предварительно напряженных шпренгелей в высотных сооружениях позволяет уменьшить площади и параметры сечений основных элементов, изменять характеристики обтекания ветровым потоком сечений и снижать воздействие ветровой нагрузки.

Предварительное напряжение в некоторых случаях повышает хладостойкость конструкций, смещая вторую критическую температуру в сторону более низких температур. Предварительное напряжение дает конструкции своеобразную тренировку, благодаря которой сглаживаются напряжения в зонах концентраторов и тем самым оказывается благоприятное влияние на хладостойкость.

Наконец, цель − обеспечение удобства монтажа также достигается постановкой временных предварительно напряженных затяжек или шпренгелей, которые уменьшают расчетную длину из плоскости такой конструкции, устойчивость которой в процессе подъема до постоянного раскрепления связями пришлось бы обеспечивать расчалками или дополнительным усилением сечений.

Группы конструкций, объединенные в классификации общей целью создания предварительного напряжения, не однородны. К основной группе, в которой предварительное напряжение обеспечивает экономию металла, относится подавляющее большинство конструкций различных видов. При этом часть из них может принадлежать и к другим группам классификации. Расширение областей применения предварительно напряженных конструкций в значительной мере будет происходить за счет систем с регулированием деформативности, устойчивости, выносливости, сейсмостойкости и др. Очень перспективна группа, в которой предварительное напряжение используется при реконструкции.

При выборе технических решений для новых или реконструируемых объектов с применением регулирования напряженно-деформированного состояния на основе описанных выше приемов должен быть рассмотрен экономический фактор наряду с фактором надежности. Выбор окончательного решения во всех случаях опирается на технико-экономический анализ проекта.

Классификация предварительно напряженных конструкций может осуществляться по ряду признаков: по способам, видам воздействия на конструкцию, материалам,

414

видам работы, месту осуществления и др. В широком смысле напряженное состояние конструкций можно регулировать различными методами:

∙собственно предварительным напряжением новых и эксплуатируемых конструкций с введением специальных напрягающих элементов;

∙частичной разгрузкой или пригрузом системы, в том числе в результате изменения положения внешних связей;

∙обеспечением пространственной работы конструкции с постановкой дополнительных связей;

∙включением в совместную работу с несущей конструкцией элементов ограждающих конструкций − настилов, листов, плит и др.;

∙изменением статической схемы конструкций (изменением условий закрепления на опорах, постановкой дополнительных опор, введением временных или постоянных шарниров, стоек и др.);

∙изменением режима эксплуатации.

Все эти способы удобно использовать и при реконструкции. Предварительно напряженные конструкции можно разделить также на две категории − могущие работать и без предварительного напряжения, и те, которые не могут существовать без него как статически неизменяемые объекты. Это, прежде всего, некоторые висячие системы, мачты на оттяжках и др. В таких конструкциях гибкие элементы не могут воспринимать сжимающих усилий или образуют механизмы (и мгновенно изменяемые системы), если они предварительно не растянуты.

По способам осуществления предварительного напряжения все конструкции делятся на две большие группы: конструкции, у которых предварительное напряжение осуществляется с помощью различных высокопрочных элементов − затяжек, шпренгелей, вант и др., и конструкции, у которых предварительное напряжение осуществляется другими способами.

К группе конструкций, напрягаемых с помощью высокопрочных элементов, относятся:

∙балки разрезные и неразрезные с прямолинейными и ломаными предварительно напряженными затяжками и шпренгелями, как в пределах высоты балки (рис.13.3,à,á,â), так и вне балки (рис.13.3,ã,ä,å,æ);