Цели и задачи дисциплины
Классификация и область применения металлических конструкций
Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, и в зависимости от конструктивной формы и назначения их можно разделить на следующие виды.
1.1.1 Промышленные здания. Такие здания могут быть однопролетными и многопролетными, в том числе с пролетами разной высоты, со встроенными рабочими площадками и многоэтажными вставками. Размеры в плане от нескольких десятков метров до 1 км и более. Производственные здания обычно оборудуют мостовыми кранами.
Конструкции одноэтажных промышленных зданий выполняются в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колоннам устанавливаются металлические конструкции покрытия здания (“шатер”) и подкрановые пути. Цельнометаллические каркасы в основном применяются в зданиях с большими пролетами, высотой и оборудованных мостовыми кранами большой грузоподъемности.
1.1.2 Большепролетные покрытия зданий. Здания общественного назначения (спортивные сооружения, крытые рынки, выставочные павильоны), и некоторые здания производственного характера (ангары, авиасборочные цеха, лаборатории и др.) имеют большие пролеты (до 100—150 м и более), для перекрытия которых, как правило, используют стальные конструкции. Возможно исполнение в виде балочных, рамных, арочных, висячих, купольных, комбинированных, причем как плоских, так и пространственных систем. Основной нагрузкой в большепролетных зданиях является собственный вес, для снижения которого следует применять облегченные ограждающие конструкции, стали повышенной и высокой прочности, различные способы регулирования усилий, в том числе предварительное напряжение.
1.1.3 Мосты, эстакады. Пролетные строения мостов на железных и автомобильных дорогах выполняют из металла при больших (до 1 км и более), а также средних (30...60 м) пролетах. Стальным мостам отдают предпочтение при сжатых сроках возведения и при строительстве на стратегических дорогах, учитывая возможность их быстрого восстановления.
Как и большепролетные покрытия, мосты имеют разнообразные системы: балочную, арочную, висячую, комбинированную.
В балочных системах часто применяют сталежелезобетонные балки, объединяя стальные главные балки пролетного строения с железобетонной плитой проезжей части для совместной работы на изгиб.
1.1.4 Листовые конструкции. Листовые конструкции являются тонкостенными оболочками различной формы и должны быть не только прочными, но и плотными (непроницаемыми); они часто эксплуатируются в условиях низких или высоких температур; сталь и алюминиевые сплавы хорошо удовлетворяют этим условиям работы.
Резервуары служат для хранения нефтепродуктов, воды, сжиженных газов, кислот, спиртов и других жидкостей. Применяют резервуары различной формы и размеров с объемом, достигающим 200 тыс. м3. Среди них вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические и сферические резервуары, резервуары с понтоном, с плавающей крышей и многие другие.
Газгольдеры предназначены для хранения, смешивания и выравнивания состава газов. Их включают в газовую сеть между источниками получения газа и его потребителями в качестве своеобразных аккумуляторов. Применяют газгольдеры постоянного объема, в которых газ хранят при высоком давлении, и газгольдеры переменного объема с хранением газа при низком постоянном давлении. Вместимость газгольдеров переменного объема достигает 600 тыс. м3.
Бункера - емкости, предназначенные для хранения и перегрузки сыпучих материалов. Группы бункеров обычно объединяют в бункерные эстакады. Применяют бункера с плоскими стенками и гибкие (висячие).
К листовым конструкциям относят также трубопроводы большого диаметра, некоторые сооружения нефтепереработки, доменного и химического производств.
1.1.5 Башни и мачты. Применение стали обеспечивает этим конструкциям необходимую легкость, удобство транспортирования на место строительства и быстроту монтажа.
Антенные устройства для телевидения, радиовещания и многоканальной телефонной связи.
Опоры воздушных линий электропередачи служат для передачи электроэнергии по проводам, прикрепленным к опорам через гирлянды изоляторов. Высокое напряжение электрического тока, передаваемого по проводам, требует значительного удаления проводов друг от друга и от земли, поэтому высота опор составляет 20... 40 м, а при переходе линии через препятствия может достигать 150 м и более.
Вытяжные башни предназначены для поддержания газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб. Высота башни, определяемая экологическими требованиями, обычно составляет 80... 150 м, иногда до 600 м.
Башни морских стационарных платформ для добычи нефти и газа устанавливают на континентальном шельфе морей и океанов. Это, как правило, уникальные сооружения, достигающие глубин 200... 300 м и более при ширине основания порядка 70 м. Решетчатую конструкцию такой башни выполняют из труб диаметром 2... 4 м при толщине стенок 60... 90 мм.
К башенным конструкциям относят также геодезические вышки, промышленные этажерки, надшахтные копры, буровые вышки и др.
1.1.6 Каркасы многоэтажных зданий. Многоэтажные здания с металлическим каркасом применяются главным образом в гражданском строительстве, в условиях плотной застройки больших городов и для некоторых видов промышленных зданий. Их обычно проектируют с четким разделением конструкций на несущие и ограждающие. Функции несущих конструкций выполняет стальной каркас, а ограждающих - легкие стеновые панели из эффективных теплоизоляционных материалов.
1.1.7 Крановые и другие подвижные конструкции. Это металлические конструкции мостовых, башенных, козловых кранов и кранов-перегружателей, конструкций крупных экскаваторов и разнообразных строительных машин, затворы и ворота гидротехнических сооружений, конструкции отвальных мостов.
1.1.8 Прочие конструкции. Это конструкции промышленности по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов, стационарные платформы для разведки и добычи газа и нефти в море и многие другие.
