Metalinės sijos, santvaros, arkos ir rėmai

TURINYS

Įžanga…………………………1

1.Metalinių konstrukcijų vystymosi istorinė apžvalga…………….2

2. Bendrieji reikalavimai konstrukcijoms. Metalinių konstrukcijų pranašumai ir tūkumai…………………………3

2.1 Metalinių konstrukcijų pranašumai…………………..3

2.2 Metalinių konstrukcijų trūkumai…………………….4

3. Įtempimai, atsirandantys konstrukcijų elementuose……………..4

4. Metalinių konstrukcijų projektavimas……………………6

5. Sijos…………………………7

5.1 Bendra sijų charakteristika…………………..7

5.2 Valcuotos plieninės sijos………………………..8

5.2.1 Sijynųtipai, jų standumas ir sijų aukštis………………8

5.2.2 Valcuotų sijų sandūros prijungimai………………..10

5.3 Sudėtinės sijos…………………………12

5.3.1 Sudėtinės sijos skerspjūvio pagrindiniai matmenys…………12

5. 3.2 Sijos skerspjūvio pakeitimas………………….15

5.3.3 Sijos prijungimas prie sienelės………………….16

5.4 Bendrasis ir vietinis sijų pastovumas……………..17

5.4.1 Bendrasis sijų pastovumas……………….17

5.4.2 Vietinis ssijų pastovumas……………….18

5.4.3 Standumo briaunų konstrukcijos ir skaičiavimai…………20

5.5 Sudėtinių sijų sandūros ir prijungimai…………………21

5.5.1 Suvirintų sijų sandūros……………………..22

5.5.2 Kniedytų sijų sandūros……………………..23

5.5.3 Sudėtinių sijų prijungimas prie kolonų……………..25

5.6 Pokraninės sijos…………………………27

5.6.1 Pokraninių sijų tipai………………………27

5.6.2 Pokraninių sijų skerspjūviai……………………27

5.6.3 Stabdymo sijos ir ryšiai…………………….29

5.6.4 Pokraninių sijų rėmimas ant kolonų………………..29

5.7 Iš anksto įtemptos sijos……………………….31

5.7.1 Itempimo esmė…………………………31

5.7.2 Įtempimo stygos ir inkarai……………………31

5.7.3 Sijų įtempimo schemos ir konstrukcijos……………..31

5.8 Kompleksinės sijos…………………………32

5.8.1 Bendros žinios………………………..32

5.8.2 Kompleksinių sijų skaičiavimas………………..32

6.Metalinės santvaros ………………………….33

6.1 Metalinės santvaros……………………….33

6.2 Didelių tarpatramių santvaros……………………39

6.3 Kampuočiai…………………………40

7. Arkos…………………………43

7.1 Arkinių konstrukcijų schemos………………….43

7.2 Arkų konstrukcijos ir skaičiavimo pagrindai…………….46

8. Vienaaukščiai metaliniai rėmai ir jų konstrukcijos…………….49

9. Vienanaviai cechai…………………………52

10. Didelių tarpatramių plieninės konstrukcijos…………….57

11. Daugiaaukščiai metaliniai karkasai………………57

12. Ryšiai…………………………59

Nuotraukos…………………………64

Naudota literatūra…………………………75

Įžanga

Plieninės konstrukcijos ppradėtos naudoti visai neseniai. Metalas (špižius), kaip pagrindinė statybinių konstrukcijų medžiaga, Europoje pradėtas vartoti XVII a. pabaigoje. Ryšiams, stygoms ir kitokiems e1ementams medinėse ir mūrinėse konstrukcijose metalas buvo naudojamas daug seniau. Laikoma, kad pirmosios metalinės konstrukcijos Rusijoje buvo padarytos XVII a. iš kaltos geležies elementų.

Metalinių konstrukcijų medžiaga – plienas – yra stipri ir patvari.

Metalinės konstrukcijos yra lengviausios.

Metalinių konstrukcijų elementus lengva pagaminti fabrikuose mechanizuotai, o statybos vietoje juos sumontuoti. Industrinė statyba yra ekonomiška, pigi ir greita.

Metalinės konstrukcijos (taisyklingai jas eksploatuojant) yra ilgaamžės.

Kadangi metalinės konstrukcijos lengvos ir jų elementai įvairūs, tai jas galima komponuoti taip, kad visas pastatas, jo interjeras geriausiai atitiktų estetinius reikalavimus.

Santvaromis vadinamos geometriškai pastovios sistemos, sudarytos iš strypų tarp savęs sujungtų šarnyriškais arba standžiais mazgais. Santvara, kaip ir ssija yra lenkiama, bet, perduodant apkrovas tik į santvaros mazgus, strypuose atsiranda tik tempimo ir gniuždimo įražos.

Plieninėmis arkosmis dengiami didelių tarpsnių pramonės pastatai.

Plieniniai rėmai yra didelių tarpatramių laikančiosios denginio konstrukcijos. Rėminiai denginiai, palyginus su sijiniais, yra mažesnės masės, žemesnio rygelio ir standesni skersine linkme.

Sijos – pagrindinis laikantysis perdangos konstrukcinis elementas. Ant jo yra dedami grindų elementai, o iš apačios pritvirtinamos lubos. Gali būti atskirai dedamos grindų sijos, kurios perima beveik visą pagrindinį krūvį, ir atskirai lubų sijos, kurios perima kkrūvį nuo lubų ir termoizoliacinio sluoksnio sunkio.

1. METALINIŲ KONSTRUKCIJŲ VYSTYMOSI ISTORINĖ APŽVALGA

Plieninės konstrukcijos pradėtos naudoti visai neseniai. Metalas (špižius), kaip pagrindinė statybinių konstrukcijų medžiaga, Europoje pradėtas vartoti XVII a. pabaigoje. Ryšiams, stygoms ir kitokiems e1ementams medinėse ir mūrinėse konstrukcijose metalas buvo naudojamas daug seniau. Laikoma, kad pirmosios metalinės konstrukcijos Rusijoje buvo padarytos XVII a. iš kaltos geležies elementų. Iš tokių konstrukcijų žinomos Maskvos senojo Kremliaus perdangos (1640), Ivano Didžiojo varpinės kupolo karkasas (1603), Trejybės-Sergijaus vienuolyno 18 m valgomojo Zagorske perdangos (1696-1698) ir kt.

XVIII a. buvo pradėtos naudoti lietos špižinės konstrukcijos. Pirmoji špižnė konstrukcija pastatyta Urale (1725). Anglijoje, Prancuzijoje ir kitose Vakarų Europos valstybėse metalinės (špižinės) konstrukcijos pradėjo plisti XVIII a. viduryje. Vienas pirmųjų didelių metalinių konstrukcijų statinių – 30 m angos špižinis tiltas pastatytas 1776-1779 m. Anglijoje. Rusijoje pirmasis Špižinis tiltas buvo pastatytas 1784 m. Puškino mieste. Metalinės konstrukcijos buvo naudojamos ir didelių angų visuomenių pastatų stogams. Vienos iš seniausių labai gražios yra Prancūzų komedijos teatro metalinės konstrukcijos, pastatytos 1786 m. Paryžiuje.

1pav. Prancūzų komedijos teatro Paryžiuje perdangų konstrukcija

Iš pradžių metalinių konstrukcijų buvo gaminama mažai nes neišvystyta metalurgijos pramonė negalėjo tiekti statyboms reikiamo metalo kiekio, taip pat nebuvo sukurta metalinėms konstrukcijoms skaičiuoti metodų.

Pramoniniu būdu išlydyta geležis gauta tik XXIX a. pradžioje. 1819 m. geležis pradėta valcuoti, o 1820 m. konstrukcijos pradėtos jungti kniedėmis. Statyboje plačiai vartota mediena pradėta keisti špižiumi. Spižinės konstrukcijos greitai pradėtos naudoti ir pramoniniams pastatams. Spižius gerai atlaiko gniuždymo jėgas, todėl labai tinka metalinių konstrukcijų pagrindiniams gniuždomiems elementams (kolonoms, skliautams). Derinant špižines kolonas su špižinėmis perdangomis, gauta racionali karkasinė metalinė konstrukcija. Strypinėms santvaroms pradėta vartoti mišri medžiaga: tempiami elementai buvo gaminami iš geležies,o gniuždomi – iš medienos arba špižiaus. Sitaip atsirado naujos mišrios konstrukcijos: medienos-geležies ir špižiaus-geležies. Jos buvo jungiamos varžtais .

Laikoma, kad šiuolaikinės fabrikų cechų konstrukcijos pradėtos naudoti XIX a. pabaigoje ir XX a. pradžioje. Pasirodžius pramonėje sunkiesiems elektriniams kranams ir viršutiniam transportui cecho viduje, konstrukcijos įgijo papildomą paskirtį – be jų neimanoma atlikti technologinio proceso. Išsivysčius geležies valcavimui ir kniedijimo technologijai, vis daugiau konstrukcijų buvo gaminama iš geležies, bet iki XIX a. pabaigos pramoninėje statyboje svarbiausią vietą užėmė špižinės konstrukcijos. Geležinės konstrukcijos daugiausia vartojamos tiltams, parodų paviljonams, Įvairiems bokštams ir t.t.

2. BENDRIEJI REIKALAVIMAI KONSTRUKCIJOMS.

METALINIŲ KONSTRUKCIJŲ PRANAŠUMAI IR TRŪKUMAI

2.1 METALlNIŲ KONSTRUKCIJŲ PRANAŠUMAI

1. Metalinių konstrukcijų medžiaga – plienas – yra stipri ir patvari. Dėl aukštos plieno proporcingumo ribos plieninės konstrukcijos dirbdamos deformuojasi tiesiškai, todėl, jas skaičiuojant, taikomi tikslūs tiesiškai deformuojamų sistemų skaičiavimo metodai, ttiksliai parenkami konstrukciniai elementai. Plieninių konstrukcijų darbas yra aiškus, pačios konstrukcijos patikimos. Kadangi plienas yra vienodos struktūros, galima visiškai išnaudoti jo stiprumą

2. Konstrukcijų lengvumas geriausiai įvertinamas santykiu, kuris nurodo konstrukcijos iš atitinkamos medžiagos didžiausią galimą aukštį. Iš šio santykio matyti, kad metalinės konstrukcijos yra lengviausios. Lengvesnėms konstrukcijoms reikia mažiau medžiagų, mažesnių transportavimo išlaidų, jas lengviau montuoti.

3. Metalinių konstrukcijų elementus lengva pagaminti fabrikuose mechanizuotai, o statybos vietoje juos sumontuoti. Industrinė statyba yra ekonomiška, pigi ir greita.

4. Metalinės konstrukcijos (taisyklingai jas eksploatuojant) yra ilgaamžės.

5. Kadangi metalinės konstrukcijos lengvos ir jų elementai įvairūs, tai jas galima komponuoti taip, kad visas pastatas, jo interjeras geriausiai atitiktų estetinius reikalavimus.

2.2 METALlNIŲ KONSTRUKCIJŲ TRŪKUMAI

Be minėtų privalumų, metalinės konstrukcijos turi ir trūkumų.

1. Mažas plieninių konstrukcijų atsparumas korozijai (aliumininės konstrukcijos yra daug atsparesnės korozijai). Statybinis plienas neatsparus korozijai, nes jame yra labai mažai anglies, taip pat kitų priemaišų (mangano, nikelio, vario), kurios didina atsparumą korozijai.

Paprasčiausiai plienas apsaugomas nuo korozijos, jį dažant. Prieš dažant plieno paviršius gerai nuvalomas ir padengiamas švino arba geležies suriku, kuris geriau sukimba su plieno paviršiumi. Paskui jau dažoma įvairiais mineraliniais dažais, atskiestais pokostu. Vandenyje arba žemėje esančioms plieninėms konstrukcijoms apsaugoti nuo korozijos tinka bituminiai lakai.

2. Metalinės konstrukcijos nelabai atsparios ugniai. Aukštoje temperatūroje (gaisro

metu temperatūra pakyla daugiau kaip iki 1000°C) plienas greitai įkaista ir netenka savo pradinio stiprumo. Pakilus temperatūrai iki 500°C, plieno stiprumas sumažėja 50%. Norint apsaugoti nuo gaisro, plieninės konstrukcijos apdengiamos ugniai atspariomis medžiagomis: asbesto-cemento skiediniu arba betonu. Efektyviausia ir dažniausiai vartojama priešgaisrinė priemonė – plieninių elementų apibetonavimas. Betono sluoksnis yra ne tik priešgaisrinė ir prieškorozinė priemonė, bet kartu yra ir sudėtinė konstrukcijos dalis.

3. ĮTEMPIMAI, ATSIRANDANTYSKONSTRUKCIJŲ ELEMENTUOSE

Kai konstrukcijas veikia įvairios apkrovos, jėgos, lenkimo momentai, jų elementuose atsiranda vidinės jėgos &– įrąžos. Įraža, tenkanti elemento skerspjūvio ploto vienetui (m2), vadinarna įtempimu (matuojama Pa, MPa). Įtempimai, atsižvelgiant į juos sukėlusias priežastis, skirstomi į pagrindinius, papildomus, vietinius ir vidinius.

Pagrindiniais vadinarni tokie įtempimai, kurie atsiranda normaliame (be defektų) elemente, veikiant pagrindinėms apkrovoms, kai konstrukcija dirba pagal nustatytą skaiciuojamąją schemą.

Papildomaisiais vadinami tokie įtempimai, kurie konstrukcijos elementuose atsiranda, veikiant antraeiliams, pagalbiniams konstrukciniams elementams – ryšiams. Papildomaisiais vadinami ir tie įtmnpimai, kurie atsiranda, veikiant papildomoms. apkrovoms – vėjui, temperatūrai ir pan.

Papildomaisiais vadinami tokie įtempimai, kurie konstrukcijos eelementuose atsiranda, veikiant antraeiliams, pagalbiniams konstrukciniams elementams – ryšiams. Papildomaisiais vadinami ir tie įtempimai, kurie atsiranda, veikiant papildomoms apkrovoms – vėjui, temperatūrai ir pan.

Papildomųjų įtempimų pavyzdys yra santvara su standžais mazgais. Ją skaičiuojant, mazgai buvo laikomi sarnyriškais, apkrovos tiksliai ccentruotos i mazgus. Tokios santvaros strypai gautų tik pagrindinius įtempimus. Mazgų standumas pakeičia strypų darbo sąlygas; dėl mazgų standumo strypuose atsiranda papildomieji įtempimai.

Papildomieji įtempimai, atsirandantys veikiant mazgų standumui ar kitokiems ryšiams, neskaičiuojami. įtempimai, atsirandantys veikiant papildomoms apkrovoms (vėjui, temperatūrai), skaičiuojami ir įvertinami, sudarius atitinkamus derinius su pagrindiniais įtempimais.

Vietiniai įtempimai (įtempimų koncentracija) susidaro elemento skerspjūvio staigaus pasikeitimo arba medžiagos defektų vietose – ties įpjovomis, kniedžių skylėmis ir pan. Didžiausi vietiniai įtempimai atsiranda ten, kur staiga pasikeičia elemento skerspjūvis. Kai veikia statiniai krūviai, vietinių įtempimų koncentracija konstrukcijai nepavojinga ir skaičiuojant neįvertinama.

Vidiniais įtempimais vadinami įtempimai, atsiradę elemente nuo terminių poveikių jį gaminant, kai jam neleidžiama deformuotis. Vidiniais įtempimais galima vadinti valcuoto dvitėjinio profilio įtempimus. Valcuojant dvitėjinio profilio sienelė, kuri yra daug plonesnė nnegu juostos, greičiau už jas ataušta ir susitraukia. Veliau aušdamos juostos nebegali laisvai keisti savo ilgio, nes trukdo ankščiau ataušusi sienelė. Todėl ir atsiranda vidiniai įtempimai: sienelėje – gniuždymo, o juostose – tempimo. Vidiniai įtempimai, atsižvelgiant į jų atsiradimo priežastį, dažnai vadinami pradiniais, liekamaisiais, susitraukimo, savaisiais ir kt. itempimais.

Vidiniai įtempimai, kaip nepriklausantys nuo išorinių jėgų veikimo, skaičiuojant konstrukcijos stiprumą, dažniausiai neįvertinami, bet.dėl jų konstrukcijos gali deformuotis.

Skaičiuojant konstrukcijas, jų elementai parenkami tik pagal pagrindinius įtempimus arba pagrindinių ir papildomųjų įtempimų derinius. ššie įtempimai konstrukcijų elementuose turi būti visada mažesni už takumo ribą arba kritinius įtempimus.

Sudėtingasis įtempimų ūbūvis. Konstrukcijų elementuose įtempimai gali atsirasti tik vienos ašies kryptimi – normaliniai tempimo arba gniuždymo įtempimai, t. y. vadinamasis linijinis įtempimų būvis, dviejų ašių kryptimis – dviejų statmenų krypčių normaliniai įtempimai arba normaliniai ir tangentiniai įtempimai lenkiamame elemente, t. y. plokščiasis įtempimų būvis, ir normaliniai įtempimai trijų ašių kryptimis, t. y. erdvinis įtempimų būvis.

4. METALINIŲ KONSTRUKCIJŲ PROJEKTAVIMAS

Metalinės konstrukcijos turi atitikti joms keliamus reikalavimus. Jos turi būti stiprios ir pastovios, lengvai pagaminamos, ekonomiškos ir gražios. Yra trys konstrukcijų gamybos etapai: projektavimas, gamyba (gamykloje) ir montavimas statybos vietoje.

Vienas is svarbiausių etapų yra metalinių konstrukcijų projektavimas, nors jo kaina yra labai maža – 2-5% bendros kainos. Projektuojant konstrukcijas, turi buti išspręsti visi klausimai, susiję su konstrukcijų gamyba. Pirmiausia sudaromi variantai bei parenkama geriausia pastato schema, po to paruošiamas racionaliausio montavimo projektas. Sudarant variantus, parenkama racionaliausia konstrukcinė schema, pagal kurią projektuojamos stiprios ir ekonomiškos konstrukcijos. Racionali schema bus tokia, kai eksploatuojant konstrukcijos elementuose nuo veikiančių apkrovų atsiras pačios mažiausios įrąžos ir atitinkami elementai jas atlaikys.

Projektuojant konstrukcijas, reikia atsižvelgti į gamybinius bei montavimo reikalavimus: kuo labiau konstrukcijos atitiks šiuos reikalavimus, tuo jos bus ekonomiškesnės.

Gamybiniai reikalavimai yra šie: konstrukcijos elementai tturi buti paprastos formos, kuo mažiau detalių juose, detalės tokios, kad būtų galima jas paruošti mechanizuotai, paprasta ir patogu surinkti bei sujungti. Labai svarbu konstrukcijas suskirstyti į gaminamuosius vienetus – elementus, kuriuos būtų patogu pervežti į statybos vietą. Jų matmenys turi atitikti kelių ir tiltų gabaritus. Vienodi tipiniai elementai gaminami serijiniu budu.

Pagrindiniai montavimo reikalavimai yra šie: konstrukcijos turi būti tokios, kad būtų paprasta, lengva ir spartu montuoti, paprasta ir lengva sujungti gaminamuosius elementus, kad būtų paprasti ir lengvai prijungiami ryšiai, užtikrinantys montIuojamųjų konstrukcijų pastovumą.

5. SIJOS

5.1 BENDRA SIJŲ CHARAKTERISTIKA

Sijos – pagrindinis laikantysis perdangos konstrukcinis elementas. Ant jo yra dedami grindų elementai, o iš apačios pritvirtinamos lubos. Gali būti atskirai dedamos grindų sijos, kurios perima beveik visą pagrindinį krūvį, ir atskirai lubų sijos, kurios perima krūvį nuo lubų ir termoizoliacinio sluoksnio sunkio.

Perdangoms įrengti metalinės sijos yra naudojamos jau daugiau kaip šimtas metų. Plačiausiai taikomos valcuotojo profilio sijos. Esant didelėms apkrovoms arba angoms yra naudojamos sudėtinės sijos .

Sudėtinės sijos paprastai daromos dvitėjo skerspjūvio. Prie vertikaliosios sienelės kertinėmis siūlėmis privirinami juostiniai lakštai arba prie sienelės privirinami kampuočiai, o prie jų – juostiniai lakštai, norint sustiprinti juostas. Juostinių lakštų plotis imamas (1/4–1/5)h, storis – 10–40 mm ir turi būti ne mažesnis už sienelės storį. GGalingesnių sijų juostos daromos iš kelių lakštų.

Sijos yra labia paprastos ir lengvai pagaminamos konstrukcijos, todėl plačiai naudojamos civilinėje ir pramoninėje statyboje, statant tiltus bei hidrotechninius statinius. Jos gali būti valcuotos arba sudėtinės, sudarytos iš lakštų bei kampuočių.(2 pav.)

Sijos – pagrindinis laikantysis perdangos konstrukcinis elementas. Ant jo yra dedami grindų elementai, o iš apačios pritvirtinamos lubos. Gali būti atskirai dedamos grindų sijos, kurios perima beveik visą pagrindinį krūvį, ir atskirai lubų sijos, kurios perima krūvį nuo lubų ir termoizoliacinio sluoksnio sunkio.

2 pav. Sijų skerspjūviai: a – valcuoti; b ir c – sudėtiniai kniedyti; d ir e – sudėtiniai kniedyti; f – presuoti aliuminiai

Sijos ekonomiškumą ir jos gerą darbą galima vertinti jos atsparumo momento W ir skerspjūvio ploto F santykiu arba branduolio spinduliu ς= W/F. Kuo didesnis šis santykis, tuo ekonomiškesnė ši sija.

Pagal parėmimo būdą sijos skirstomos į dviatrames, daugiaatrames, gembines ir standžiai įtvirtintais galais. Kad būtų patogiau montuoti, plieninėms konstrukcijoms plačiausiai naudojamos dviatramės sijos, nors standesnės ir ekonomiškesnės yra daugiaatramės nekarpytos sijos. Šios sijos labai jautrios bet kokiems eksplotavimo darbo sąlygų pasikeitimams, pavyzdžiui, atramų sėdimams ir t.t. Todėl nekarpytas sijas patariama naudoti tik tada, kai gerai ištirtos jų darbo sąlygos.

Sijos labai plačiai naudojamos civilinių ir visuomeninių pastatų perdangoms, pramoninių pastatų

darbo aikštelių sijynams kaip pokraninės sijos. Iš sijų tiltų važiuojamosios dalies, užtvankų skydų, šliuzų ir kitų hidrotechninių konstrukcijų sijynai.

5.2 VALCUOTOS PLIENINĖS SIJOS

5.2.1 SIJYNŲ TIPAI, JŲ STANDUMAS IR SIJŲ AUKŠTIS

Valcuotų arba valcuotų ir sudėtinių, statmena kryptimi persikertančių sijų kompleksas vadinamas sijynu. Jį sudaro pagrindinės ir antraeilės sijos. Antraeilės sijos vietines apkrovas iš pakloto perduoda pagrindinėms sijoms, o šios visą perdangos apkrovą perduoda atramoms. Pagal pagrindinių ir antraeilių sijų išdėstymą bei jų sujungimus sijynai skirstomi į šiuos tipus:

1) metalinis paklotas arba gelžbetoninė plokštė yyra ant antraeilių sijų, padėtų ant pagrindinių sijų;( 3pav.)

2) antraeilės sijos prie pagrindinių prijungtos viename lygyje;(4pav.)

3) antraeilės sijos prie pagrindinių prijungtos žemiau pastarųjų viršutinių lentynų;(5pav.)

4) sudėtingas sijynas sudarytas iš trijų rūšių sijų: pakloto sijos esti ant antraeilių arba pagalbinių sijų, o pastarosios paremtos ant pagrindinių sijų.(6pav.)

Sudėtinės sijos sienelė stiprinama skersinėmis standumo briaunomis. Jos dedamos didžiausių šlyties įtempių vietose – ties atramomis, visoms koncentruotoms jėgoms, antraeilių sijų pridėjimo vietose (7 pav.). Atstumai tarp standumo briaunų turi būti ne didesni kaip dvigubas sienelės aukštis. Standumo bbriaunos neleidžia sienelei išklupti.

7 pav. Standumo briaunų išdėstymas ir jų tipai: 1 – atraminės, 2 – skersinės (vertikaliosios), 3 – išilginės (horizontaliosios), 4 – tarpinės (trumpos)

Atraminės standumo briaunos yra statomos visada net ir valcuotojo profilio sijose. Pagrindinė jų paskirtis – nneleisti sienelei išklupti dėl vietinio glemžimo įtempių. Kitose vietose standumo briaunos gali būti nestatomos, jeigu sienelės liaunis pakankamas. Atstumas tarp skersinių (vertikaliųjų) briaunų (7 pav. b) neturi būti didesnis kaip 2hs, kai λw > 3,2 ir 2,5hs, kai λw ≤ 3,2.

Kai statybinis aukštis nenustatytas, galima naudoti paprasčiausią (pirmąjį) tipą(7pav.a). Priešingu atveju tenka parinkti sijyną, kuriame antraeilės sijos prijungtos sudėtingiau.

Projektuojant sijynus, reikia parinkti optimalius atstumus tarp sijų ir nustatyti ekonomiškiausią sijų aukštį. Atstumas tarp sijų parenkamas, atsižvelgiant į pakloto konstrukciją ir projektuojamos perdangos standumą. Atstumas tarp sijų parenkamas atsižvelgiant į tai, kokio standumo turi būti perdanga. Norint gauti standų sijyną reikia mažinti atstumus tarp sijų arba imti didesnius sijų aukščius. Sijyno paklotas gali būti iš surenkamųjų gelžbetoninių plokščių, monolitinio gelžbetonio, iš mmonolitinio gelžbetonio, sujungto su sijomis arba padėto ant profiliuotųjų metalinių lakštų, iš lygių metalinių 6–14 mm storio, lakštų privirinamų prie sijų. Aukštas sijas išdėstant mažais atstumais, gaunamas standus sijynas su mažais sijų įlinkiais. Tačiau medžiaga turi būti racionaliai naudojama, todėl normose nustatyti įvairių konstrukcijų atitinkami standumai, t. Y. Ribiniai santykiniai įlinkiai f/l≤1/n0.

Pilnai išnaudojant sijoje skaičiuojamuosius atsparumus (δ=R) ir imant C38/23 klasės plienui R/E= 210*106/ 2,1*1011 =1/1000, randamas mažiausias sijos aukštis pagal standumą:

hmin = 5Rlqnn0/24Eq =n0lqn/ 4800q

Apkrova, tenkanti kiekvienam sijyno elementui, nnustatoma pagal apkrauto ploto dydį. Naudojantis pastaraja formule, galima rasti vienodai išskirstyta apkrova apkrautų sijų mažiausius aukščius, atitinkančius normose nustatytus ribinius įlinkius. Projektuojant mažesnio aukščio siją, negu gauta pagal hmin = 5Rlqnn0/24Eq =n0lqn/ 4800q formulę, galima ją pagaminti reikiamo standumo, bet tada reikės daugiau metalo, nes įtempimai bus mažesni už skaičiuojamąjį atsparumą.

5.2.2 VALCUOTŲ SIJŲ SANDŪROS PRIJUNGIMAI

Paprasčiausia valcuotų sijų sandūra padaroma, suvirinant tiesia sudurtine siūle.

(8 pav. a)

Rombiniai antdėklai pritvirtinami įstrižai ( arba mišria) kertine siūle pagal jose veikiančią jėgą Na .

Suduriant siją didžiausio lenkimo momento vietoje, sudurtinę siūlę juostose reikiastiprinti antdėklais.(8 pav. b)

Statinių apkrovų veikiamas sijas galima sudurti ir vien antdėklais be sudurtinės siūlės – paprastesne sandūra.

(8 pav. c)

Antraeiles sijas prijungti statmenai prie kitos sijos arba prie kolonos galima šiais būdais:

a) uždedant ant kitos sijos viršaus ir pritvirtinant siūlėmis ar varžtais;

(9 pav. a)

b) prijungiant varžtais arba kniedėmis prie sijos standumo briaunos arba kolonos;

(9 pav. b, c)

c) padedant prijungiamąją siją ant paruošto staliuko.

(9 pav. d)

Jungiant antraeilę siją prie pagrindinės sijos standumo briaunos, antraeilės sijos juostos nupjaunamos, kad būtų galima sijo ssienelę priglausti prie standumo braiunos (9 pav. b).

Jungiant siją prie kolonos,prie sijos galo pritvirtinami kampuočiai.

Montavomo atžvilgiu labai patogus sijų prijungimas su staliuku, kuris paruošiamas iš anksto (9 pav. d). Visą atraminę rreakciją turi atlaikyti staliukas, varžtai neskaičiuojami. Tiksliai perduodant atraminę reakciją staliukui, prie sijos galo pritvirtintos plokštelės briauna turi būti nudrožta.

5.3 SUDĖTINĖS SIJOS

5.3.1 SUDĖTINĖS SIJOS SKERSPJŪVIO PAGRINDINIAI MATMENYS

Sudėtinės sijos paprastai daromos dvitėjinio skerspjūvio iš sienelės ir juostų, privirintų kertinėmis siūlėmis. Kniedytų sijų juostos prie sienelės prijungiamos juostiniais kampuočiais. (2 pav. c, d).

Sudėtinės sijos juostose veikia beveik vien tik normaliniai įtempimai, o tangentinius įtempimus atlaiko sienelė. Nustatant sijos skerspjuvį, į tokį įtempimų pasiskirstymą reikia atsižvelgti.

Mažiausiai sijos aukštis, parinktas pagal standumą, dažniausiai nėra ekonomiškiausia matalo kiekio atžvilgiu. Todėl, projektuojant sudėtines sijas, reikia pasirinkti mažiausią sijos skerspjuvį F pagal sijos atsparumo momentą, nustatnt patį geriausią sienelės aukštį h ir jos storį 0/ .

(10 pav.) Sudėtinės suvirintos sijos skerspjūvis.

Šis optimalus sijos aukštis laikomas didžiausiu sijos aukščiu, nes daryti siją aukštenę neracionalu – didėja jos masė ir visas perdangos statybinis aukštis. Pagal optimalų sijos aukštį nustatomas ir geriausias metalo pasiskirstymas į juostas ir sienelę. Galima įrodyti matematiškai, kad simetrinės dvitėjinės optimalaus aukščio sijos metalas pasiskirsto į juostas ir sienelę po lygiai. Šio santykio neišlaikant, sijos skerspjūvis didėja (kai sienelės lankstumas pastovus).

Padidinus ar sumažinus sijosaukštį 10℅, jos masė padidėja apie 1,5℅, o padidinus sijos aukštį 20℅ – masė padidėja 3-4℅.

(11 pav.)Sijos auksčio ir skerspjūvio ploto santykis.

Konstrukciniais sumetimais ssienelė daroma ne mažesnio kaip 8mm storio.

Suvirintos sudėtinės sijos juostos daromos iš lakštų arba iš lakštų ir valcuotų profilių.

(12 pav.) Suvirintų sijų juostų tipai.

Juostų plotos imamas apie (1/3÷1/5)h, o storis – nuo 10 iki 40 mm. Juostos storis visada turi būti ne mažesnis už sienelės storį ir ne didesnis už 2,5 – 3,0 sienelės storius.

Plačiose juostose įtempimai pasiskirsto palyginti nevienodai, dėl to tempiama juosta linksta, o gniuždoma klumpa.

(13 pav.) Sudėtinių sijų juostų deformacijos.

Juostos gaminamos iš universalaus plieno iki 22mm storio, graduojant kas 2mm, o toliau 0/=25, 28, 30, 33, 36 ir 40mm; juostų plotis imamas nuo 180 iki 420mm (gradacija kas 20mm), o toliau b j = 450, 480, 500, 530, 560 ir 600.

Sudėtinės kniedytos sijos juostinių kampuočių lentynų plotis parenkamas (1/8÷1/10)h. Juostiniai lakštai paprastai imami platesni už kampuočių lentynas bent po 10 – 20 mm į abi puses (14 pav.), kad juostinių kampuočių sandūros antdėklinis kampuotis neišsikištų iš juostos. Juostiniai kampuočiai turi sudaryti ne mažiau kaip 30℅ viso juostos skerspjūvio ploto.

(14 pav.) Sudėtinių kniedytų sijų juostų tipai.

Kniedytose sijose dedama nuo vienos iki keturių porų juostinių lakštų. Jie renkami tokio pat storio, kaip ir juostiniai kampuočiai, bet ne storesni kaip 20 – 22 mm, nes iki tokio storio

skyles dar galima išspausti presais, tada pigiau siją gaminti.

Sudėtinę siją daryti vien tik sienelės ir kampuočių nepatariama(2 pav. d). Virš kampuočių per visą sijos ilgį paprastai uždedamas vienas juostinis lakštas. Kiti juostiniai lakštai dedami tik tose sijos vietose, kur jie turi atlaikyti lenkimo momentą.

Dėl nevienodo įtempimų pasiskirstymo ir juostų deformacijų sijos juostinio lakšto laisvasis kraštas ( nuo kniedžių eilės) turi būti ne platesnis kaip b/20/ (14 pav. a). Kai juosta sudaryta iš dviejų arba kelių juostinių lakštų, jų laisvojo krašto ddidžiausias atstumas nuo kniedžių eilės turi būti ne didesnis kaip 4d arba 80/ j (14 pav. b). Kai atstumas didesnis, laisvieji juostinių lakštų kraštai sukniedijami konstrukcinėmis kniedėmis (14 pav. c).

5. 3.2 SIJOS SKERSPJŪVIO PAKEITIMAS

Paprastai sijos skerspjūvis parenkamas, atsižvelgiant didžiausią lenkimo momentą. Lenkimo momentas yra mažesnis sijos galuose, ten racionalu mažinti ir sijos skerspjūvį. Kai yra sudėtinė kniedyta sija, kurios juostos sudarytos iš kelių lakštų, sijos skerspjūvis keičiamas, mažinant juostinių lakštų skaičių. Suvirintos sijos juostą sudaro vienas lakštas, todėl sijos skerspjūvis mmažinamas, panaudojant sijos galuose plonesnius arba siauresnius, bet tokio pat storio lakštus.

(15 pav.) Sijos skerspjūvio keitimas.

Sijos skerspjūvį galima keisti ir mažinti jos aukštį galuose (15 pav. c). Patogiausia sijos skerspjūvį mažinti, siaurinant juostą. Mažiausiais juostų plotis turi būti b j ==180 mm. Skirtingo pločio ir storio juostiniai lakštai suduriami statmena arba įstriža sudurtine siūle (15 pav. a, b). Kai yra skirtingo storio lakštai, storesnysis lakštas nudrožiamas 1: 3 nuolydžiu ir plonojo lakšto storio.

Sijos skerspjūvio pakeitimo teorinis taskas nustatomas analitiškai arba grafiškai. Analitiškai skaičiuoti patogu tada, kai sijos 1enkimo momento formulė betkuriame taške nesudėtinga ir kai sijos skerspjūvis keičiamas tik vienoje vietoje prie sijos galų. Kai sijos skerspjūlvis keičiamas keliose vietose, pakeitimo teorinį taskšką patogiau nustatyti grafiškai.

(16 pav.) Sijos skerspjūvio keitimo vietų grafiškas nustatymas.

5.3.3 SIJOS PRIJUNGIMAS PRIE SIENELĖS

Kai siją veikia kartu lenkimo momentas ir skersine jėga, tarp sienelės ir juostų atsiranda šlyties jėgos, kurias atlaiko suvirinimo siūlės arba kniedės, jungiančios juostas su sienele.

(17 pav.) Sudėtines sijos juostų prijungimas prie sienelės.

Palyginti neilgose ssijose tarpukniedis e daromas vienodas visame sijos ilgyje. Jei

skersines jegos labai didelės, sijos galuose tarpukniedis apskaičiuojamas pagal didžiausią skersinę jegą Q (atraminę reakciją), 0 arčiau sijos vidurio tarpukniedis didinamas, skaiciuojant jį pagal didžiausią tame ruože veikiančią skersinę jėgą. Tačiau jis visada turi buti mažesnis už 12 d arba 18 δ (čia d – kniedės skersmuo, δ – elemento storis), kad gniuždomoje zonoje kampuočio lentynos arba lakstai butų pastovūs. Tarpukniedžiai keičiami nuo bet kurios standumo briaunos.

Tarpukniedis e1 tarp kniedžių, jungiančių juostinius llakštus su kampuočiais, paprastai daromas toks pat, kaip ir tarpukniedis neilgose sijose, nors čia veikia mažesnė šlyties jėga, nes mažesnis statinis momentas.

5.4 BENDRASIS IR VIETINIS SIJŲ PASTOVUMAS

5.4.1 BENDRASIS SIJŲ PASTOVUMAS

Plieninių dvitėjinio skerspiūvio sijų yra palyginti mažas inercijos ir atsparumo momenfas y ašies atžvilgiu, todėl, veikiant apkrovai, jos gali išlinkti iš sijos plokštumos, susisukti ir sugriūti – netekti bendrojo pastovumo.

(18 pav.) Sijos deformacija, netenkant bendrojo pastovumo.

Tuo momentu siją veikianti apkrova vadinama kritine apkrova. o atsiradę sijoje itempimai – kritiniais įtempimais. Kritiniai įtempimai gali būti mažesni už skaičiuojamuosius atsparumus, del ko ne visai išnaudojamas sijos didelis stiprumas x ašies atžvilgiu.

Norint, kad sija būtų pastovi iš jos plokštumos, gniuždomos juostos plokštumoje įrengiami ryšiai. Sijos bendrasis pastovumas netikrinamas tada, kai ant viršutinės juostos yra metalinis paklotas arba gelžbetoninė plokštė.

Nesimetrinio skerspiūvio sijų (loyinio skerspiūvio arba su didesne gniuždoma juosta) pastovumas tikrinamas pagal plieninių konstrukcijų projektavimo normas .

5.4.2 VIETINIS SIJŲ PASTOVUMAS

Sijos gniuždoma juosta arba sienelė, jei ji yra plona ir nepakankamai sustiprinta, gali netekti pastovumo – suklupti. Kl.umpant atskiram elementui, gali netekti pastovumo ir visa sija, nors jos įitempimai bus leistinosiose ribose. Norint racionaliau_panaudoti medžiagas, sudėtinės sijos sienelė daroma plona, o kad būtų užtikrintas vietinis pastovumas, dedamos skersines standumo briaunos.

Sijos sienelė gali netekti vietinio pastovumo dėl nnormalinių arba tangentinių itempimų arba šių abiejų įtempimų bendro veikimo .

Sienelės pastovumas, veikiant tangentiniams itempimams. Arti sijos atramos veikia maži lenkimo momentai ir didelės skersinės jėgos, sukeliančios statmenų krypčių tangentinius itempimus, kurie deformuoja sienelę (19 pav. a, b).

(19 pav.) Sienelės vietinis pastovumas, veikiant tangentiniams įtempimams.

Gniuždymo įtempimai išlanksto siene1ę 45° kampu pasvirusiomis bangomis, kurias gali sulaikyti skersinės standumo briaunos (19 pav. c). Taip sustandinta sijos sienelė virsta keturiais kraštais tampriai įtvirtinta plokste1e: viršuje ir apačioje – sijos juostomis, vertikaliai – skersinėmis standumo briaunomis.

Panašiai kaip ir gniuždomuose elementuose, reikia nustatyti, kokiam sienelės lankstumui Ksn esant, sienelės įtempimai pasieks takumo ribą; šį lankstumą vadinsime kritiniu sienelės lankstumu.

Sijos sienelės ir juostų pastovumas, veikiant normaliniarns jternpimams. Arti sijos vidurio tangentiniai jtempimai labai maži, o atsiranda dideli normaliniai įtempimai, kurie gali būti kritiniai tiek sieneleje, tiek gniuždomoje juostoje – šie elementai gali suklupti. Kritinių itempimų dydis priklauso nuo normalinių įtempimų pasiskirstymo stačiakampės plokstelės kraštuose.

Gniuždomos kolonos sienelėje ir sijos gniuždomoje juostoje įtempimai pasiskirsto vienodai (20 pav. a,c), o lenkiamos sijos sienelėje – pagal trikampį (20 pav. b).

(20 pav.) Vietinis pastovumas, veikiant normaliniams įtempimas.

Laikoma, kad sienelė įtvirtinta tampriai tarp juostų, o sijos gniuždomoji juosta – sienelės ir juostos jungimo linijoje.

Tampriai įtvirtinta sienelė bus pastovi ir joje nnormaliniai įtempimai pirma pasieks takumo ribą tik tada, kai jos lankstumas ho/0/< 65 – gniuždant ir ho /0/<162 – lenkiant.

Sijos sienelės pastovumas, veikiant normaliniams ir tangentiniams įtempimams kartu. Sijoje dažniausiai veikia normaliniai ir tangentiniai įtempimai kartu, todėl sienelė gali suklupti dar greičiau, t.y. kritiniai įtempimai yra dar mažesni.

Sijos sienelės lankstumas ho/0/ imamas 100 – 160, todėl sienelė stiprinama skersinėmis standumo briaunomis visame aukštyje. Jeigu sienelės lankstumas dar didesnis, tuomet rekomenduojama sienelę standinti ne tik skersinėmis, bet ir išilginėmis standumo briaunomis.

5.4.3 STANDUMO BRIAUNŲ KONSTRUKCIJOS IR SKAIČIAVIMAI

Sudėtinės sijos sienelė stiprinama skersinėmis standumo briaunomis atramose ir antraeilių sijų prijungimo vietose. Suvirintų sijų standumo briaunos daromos is juostinio plieno arba nelygiašonių kampuočių, kurių plačiosios lentynos briauna privirinama prie sienelės.

Standumo briaunų kampai prie juostinių siūlių nupjaunami taip, kad butų galima priglausti standumo briaunas prie sienelės ir juostų. Prie sienelės tarpinės standumo briaunos privirinamos 4-6 mm storio ištisinėmis siūlėmis (21 pav., a). Prie gniuždomos juostos standumo briaunų galai privirinami 6-8 mm storio siūlemis, o prie tempiamos juostos virinama minimaliomis siūlemis, nes skersinės siūles dėl temperatūrinių deformacijų juostoje sukelia tempimo įtempimus, kurie didina juostos tempimo įtempimus nuo apkrovos.

Kniedytose sijose darant standumo briaunas iš nelygiašonių kampuočių, siaurosios lentynos glaudžiamos prie sienelės. Standumo briaunos turi buti užleidžiamos ant

juostinių kampuočių vertikaliųjų lentynų, todel tarp sienelės ir standumo briaunos dedami intarpai tokio pat storio, kaip juostiniai kampuočiai (21 pav., b). Standumo briaunos prijungiamos kniedėmis, jas išdėstant (8 – 12) d atstumais.

Atraminė standumo briauna kartais daroma iš vienos plokstelės, kuri privirinama prie sijos galo (21 pav., c). Tokios plokstelės apatinė briauna nudrožiama ir glaudžiai prileidžiama prie atraminės konstrukcijos.

(21 pav.) Skersinių standumo briaunų konstrukcijos.

Reikia patikrinti atraminių standumo briaunų pastovumą iš sijos plokštumos pagal veikiančią atraminę reakciją. Nustatant lankstumą λy, briaunos sskaičiuojamasis ilgis imamas lygus sienelės aukščiui. Tokio elemento gniuždomą plotą sudaro standumo briaunos, intarpai (kniedytos sijos) ir sienelės ruožas po 15δ į abi standumo briaunos puses (21 pav., d).

Atraminės standumo briaunos pastovumas tikrinamas kaip centriškai gniuždomo elemento.

5.5 SUDĖTINIŲ SIJŲ SANDŪROS IR PRIJUNGIMAI

Kai sudetinių sijų sienelės ir juostos atskiri elementai sujungiami gamykloje, tokios sandūros vadinamos gamyklinėmis sandūromis (22 pav., a). Jeigu visus sijos elementus reiki sudurti viename sijos skerspjūvyje statybos vietoje, tokia sandūra vadinama montuojamąja sandūra (22 pav., bb).

(22 pav.) Gamyklinių ir montavimo sandūrų išdėstymas.

Gamyklinės ir montuojamosios sandūros išdėstomos simetriškai, vienodais atstumais nuo sijos vidurio. Nustatant sandūrų vietas, reikia atsižvelgti į valcuotų bei montavimo elementų ilgį, kuris priklauso nuo pervežimo galimybių bei esamų kranų kėlimo galios.

5.5.1 SUVIRINTŲ SIJŲ SSANDŪROS

Suvirintų sijų sienelė suduriama tiesia sudurtine siūle (23 pav., a). Tokia siūlė suvirinama automatiskai. Kai virinama rankiniu budu, turi buti sustiprinta siūlių kokybės kontrolė (tikrinant ultragarsu, peršviečiant gama arba rentgeno spinduliais), o tai susiję su gamybos sunkumais.

(23 pav.) Suvirintų sijų sandūros.

Suduriant sienelę didžiausio lenkimo momento vietoje tiesia sudurtine siūle, jos įtempimai arti tempiamos juostos yra didesni už simes skaičiujamąjį atsparumą, tačiau toks pertempimas paneigiamas, nes plastinės deformacijos suvarzytos.

Gamyboje sienelę galima sudurti istriža siūle (kampas a≤63°) didžiausio lenkimo momento vietoje, bet daryti tokią sandūrą nerekomenduojama, nes susidaro palyginti daug metalo atliekų.

Darant montuojamąją sandūrą, sijos sienelė ir juostos suduriamos viename sijos skerspjūvyje. Montavimo siūles reikia daryti taip, kad siūlių susitraukimo įtempimai būtų kuo mažesni

(23 pav., b). Pirmiausia virinama sienelė, po to apatinė iir virsutinė juosta ir pagaliau juostos privirinamos prie sienelės. Sienelės kampai prie apatinės juostos nupjaunami taip, kad būtų galima prakišti elektrodą ir tempiamos juostos sudurtinė siūlė būtų ištisinė. Apatinę juostą geriausia sudurti įstriža siūle, virinant ją iš abiejų sienelės pusių dviem suvirintojams iš karto.

Sudėtinės sijos sandūra skaičiuojama kiekvienam elementui atskirai. Sienelės sandūrą veikia visa skersinė jega Q ir lenkimo momento dalis, tenkanti sienelei.

5.5.2 KNIEDYTŲ SIJŲ SANDŪROS

Kniedytos sijos sienelė suduriama, dedant antdėklus tarp juostinių kampuočių ir papildomus antdeklus ant juostinių kampuočių ((24 pav., a).

Juostinių kampuočių sandūros perdengiamos tokio pat skerspjūvio ploto antdėkliniais kampuočiais arba, kai yra plačios lentynos, plokščiais antdėklais kiekvienos lentynos plokštumoje (24 pav., b).

Juostiniai lakštai suduriami, perdengiant tokio pat skerspjūvio antdėklais, kaip ir suduriamasis lakštas. Jeigu yra keli juostiniai lakštai, jų sandūros perstumiamos tiek, kad intarpas arba kiekvienas užleidžiamasis lakštas būtų prijungtas pakankamu skaičiumi kniedžių(24 pav., c).

Montuojamojoje sandūroje elementai suduriami viename skerspjūvyje ir sienelės antdėklų storis derinamas su juostinių kampuočių storiu. Dviejų juostinių lakštų sandūrą patogu perdengti įstatytais intarpais tarp antdėklinių kampuočių ir juostinių lakštų bei ant viršaus uždėtu atitinkamo storio ir pločio antdėklu (24 pav., d). Juostos iš 3 lakštų sandūra daroma laiptuota, bet tokios sijos montuojamose dalyse yra išsikišusių elementų (24 pav. e).

Juostinių kampuočių sandūra skaičiuojama pagal juostinius kampuočius veikiančią ašinę jėgą, kuri nustatoma pagal juostinio kampuočio vidutinius įtempimus, būtent:

(24 pav.) Kniedytų sijų sandūros.

čia Fn – juostinio kampuočio skerspjūvio plotas ;

σk – vidutiniai normaliniai įtempimai kampuočio masės centre;

σ – didžiausi normaliniai sijos įtempimai;

z – atstumas tarp juostinių kampuočių masės centrių;

h – sijos aukštis.

Reikiamas kniedžių skaičius lakšto sandūrai (vienoje pusėje) randamas pagal juostos skerspiūvio plotą ir itempimus.

5.5.3 SUDĖTINIŲ SIJŲ PRIJUNGIMAS PRIE KOLONŲ

Papraščiausia sijas prijungti prie kolonų, kai jos padedamos ant kolonos viršaus (25 pav.). Toks sujungirnas yra sarnyriskas, kkolonai perduodama tik sijos atraminė reakcija. Jeigu sijos atrarninė standumo briauna-plokštelė privirinta prie sijos galo, atrarninė reakcija perduodama kolonai centriškai (25 pav. a).

(25 pav.) Sijos, uždėtos ant kolonų viršaus ( šarnyriškas prijungimas).

Paprastai tokios atraminės plokštės apatinė briauna nudrožiama. Reakcija perduodama kolonai tiesiogiai glemžiant. Kai sijos atraminė standumo briauna yra kiek nutolusi nuo sijos galo, atraminė reakcija perduodama per centravimo padėklus ir kolonos viršūnės plokštę į kolonos liemenį (25 pav., b). Viršūnės plokštė daroma 16 – 20 mm storio. Prie jos dviem varžtais prijungiama sijos apatinė juosta.

Prijungiant sijas prie kolonos šono šarnyriškai, dažniausiai jos dedamos ant staliuko, kuris atlaiko visą sijos atraminę reakciją (25 pav., c). Tačiau daugiaaukščių pramoninių ir visuomeninių pastatų plieninių karkasų sijas galima jungti prie plieninių kolonų standžiai (26 pav., a, b).

(26. pav.) Standūs sijų prijungimai.

Standus sijos prijungimas gaunamas, kai atraminė standumo briauna – plokštė sustiprinama vertikaliomis briaunelėmis ir prijungiama prie kolonos atitinkamu skaičiumi varžtų (26 pav., b). Toks prijungimas gali atlaikyti ne tik sijos vertikalią reakciją (staliukas), bet ir sijos atraminį lenkimo momentą;momentą atlaiko tempiami varžtai.

Atraminė plokstė daroma standi, 16-20 mm storio. Skylės varztams daromos 2-3 mm didesnio skersmens už varžtų skersmenį d, kad vertikali atraminė reakcija būtių visiškai perduota staliukui, kurio prijungimas skaičiuojamas pagal 30% ppadidintą atraminę reakciją.

Standus pagrindinės sijos prijungimas prie plieninės kolonos ir antraeilės sijos – prie pagrindinės sijos montavimo siūlėmis atvaizduotas 26 paveiksle, b ir c. Čia antdėklai prie sijos juostų ir montavimo siūlės atlaiko sijos atraminį lenkimo momentą, todel siūles bei antdėklus prie sijos juostų reikia apskaičiuoti pagal ašines jegas, veikiančias sijos juostas N =M/h. Sienelės sandūros montavimo siūlės apskaičiuojamos pagal skersinę jegą Q =A.

5.6 POKRANINĖS SIJOS

5.6.1 POKRANINIŲ SIJŲ TIPAI

Ant pokraninių sijų arba santvarų įrengiami atitinkami keliai, kuriais važinėja įvairios kėlimo galios tiltiniai kranai. Pagal konstrukciją pokraninės sijos gali būti kniedytos arba suvirintos, simetriško arba nesimetriško skerspjūvio (27 pav.). Kai pokraninės sijos palyginti ilgos ir veikia vidutinės kėlimo galios kranai, kartais daromos pokraninės santvaros.

Tiltinis kranas sudarytas is dviejų, atitinkamu atstumu sustatytų pagrindinių sijų (arba santvarų), ant kurių yra vežimėlis su tam tikros galios krūvio kėlimo mechanizmais. Krūvis dažniausiai keliamas lankščia pakaba; kranai su standžia pakaba naudojami rečiau.

5.6.2 POKRANINIŲ SIJŲ SKERSPJŪVIAI

Kai kranai yra 30-50 kN kėlimo galios, 6 m ilgio pokraninės sijos projektuojamos dvitėjinės valcuotos, sustiprinant viršutinę juostą lakštais arba kampuočiais (27 pav., a, b).

(27 pav.) Ištisinių pokraninių sijų skerspjūviai.

Jei yra lengvo ir vidutinio režimo 50-300 kN kėlimo galios kranai, tai 6 m ilgio pokraninės sijos projektuojamos suvirintos iš lakštų, nesimetrinio skerspjūvio

su platesne (kartais ir storesne) virsutine juosta (27 pav., c). Kitais atvejais projektuojamos sudėtinės simetrinio skerspjūvio suvirintos arba kniedytos pokraninės sijos su horizontalia stabdymo sija arba santvara, skirta skersinio stabdymo jėgoms atlaikyti (27 pav., d, e, f, g, k).

Projektuojant ilgas ir aukštas suvirintas pokranines sijas, ekonomiskiau medžiaga naudojama, kai parenkamas optimalus sijos aukštis ir medžiagos pasiskirstymo tarp sienelės bei juostų koeficientas imamas a=0,5. Tačiau visada reikia išlaikyti santykinius juostų storius bei pločius. Didžiausias juostų storis imamas 40 mm. Jei tokių sstorių juostoms nepakanka, juostos daromos iš dviejų lakštų (27 pav., e), kartais viršutinė juosta sustiprinama 450 kampu privirintais lakštais arba vertikaliomis juostomis (27 pav., g).

Esant labai sunkiems kranams (Q0≥ 1500 kN), dideles juostas privirinti prie sienelės sunku, todėl tokios pokraninės sijos dažnai daromos kniedytos. Jos esti gana aukstos (4-5 m), ir sijų sielelę tenka daryti iš dviejų lakštų, kurių sandura daroma sijos neutralioje ašyje. Juostoms rekomenduojama naudoti ne daugiau kaip tris poras juostinių lakštų. Be to, kampuočiai turi sudaryti ne mmažiau kaip 30% viso juostos skerspjūvio ploto. Kad juostos stipriau susijungtų su sienele, pastaroji sustiprinama specialionis juostomis – lamelėmis (27 pav., k).

5.6.3 STABDYMO SIJOS IR RYŠIAI

Stabdymo sijos yra ištisinės ir strypinės. Ištisinę stabdymo siją sudaro pokraninės sijos viršutinė juosta, lakštas iir išorinė juosta iš lovio, dviejų kampuočių arba laįkšto.Tokios sijos daromos prie pokraninių sijų kraštinėse ir vidurinėse kolonų eilėse, kai atstumas tarp dviejų gretimų pokraninių sijų yra ne didesnis kaip 1,2m. Jei atstumas didesnis, rekomenduojama įrengti strypinę stabdymo santvarą

28pav.

5.6.4POKRANINIŲ SIJŲ RĖMIMAS ANT KOLONŲ

Kai kolonos yra ištisinio arba sudėtinio pastovaus skerspiūvio, pokraninės sijos remiamos ant gembės. Vertikali atraminė reakcija perduodama kolonai per nudrožta briauna atraminį lakštą. Esant nepastovaus skerspiūvio laiptuotai kolonai, pokraninė sija dedama ant susidariusio laiptelio. Vertikali reakcija perduodama kolonai per atraminį lakštą arba per standumo briaunas, sudėtas 100-120 mm atstumu nuo sijos galo. Šiuo atveju atraminei reakcijai fiksuoti po sijos apatine juosta dedamos 50-60 mm pločio plokštelės. Reakcijos perdavimo plokštumoje kolonos sienelė standinama standumo briaunelėmis.

29pav.

Pokraninės sijos su stabdymo sija tturi būti prijungtos prie kolonos taip, kad gerai perduotų kolonai dideles skersinio ir išilginio stabdymo horizontalias jėgas. Prijungimo vietoje pokraninės sijos suduriamos. Sandūros konstrukcija turi būti tokia, kad, sijoms Iinkstant, mazge laisvai galėtų vykti horizontalios deformacijos, o užvažiavus krano ratams ant mazgo, galėtų vykti tamprios vertikalios deformacijos, neardant mazgo elementų. Todėl sandūros vietoje sijų sienelės perdengiamos antdėklais su varžtais tik sijos apatinėje dalyje. Ten pat dedami intarpai bei varžtai, jungiant sijas su galiniais atraminiais lakštais.

30pav.

5.7 IŠ ANKSTO ĮTEMPTOS SIJOS

5.7.1 ĮTEMPIMO EESMĖ:

Metalinių konstrukcijų išankstinio įtempimo esmė yra tokia: gaminant konstrukcijas, jos elementuose arba ir visoje konstrukcijoje sukeliami priešingo ženklo, negu tie, kuriuos sukelia eksploatacinės apkrovos, išankstiniai įtempimai. Tuo būdu suderinamas nevienodo tvirtumo medžiagų darbas, padidinamas elemento standumas.

5.7.2 ĮTEMPIMO STYGOS IR INKARAI

Metalinėms konstrukcijoms įtempti dažniausiai naudojami didelio tvirtumo vielų pluoštai ir metaliniai lynai, rečiau – didelio tvirtumo armatūros strypai iš 25r2C, 35rC, 30Xr2C ir kt. markių plieno. Vielų pluoštai gali būti žiedinio, ištisinio apskrito arba stačiakampio-trapecinio skerspiūvio. Pastarojo skerspiūvio pluoštai naudojami kilpinėms stygoms

5.7.3 SIJŲ ĮTEMPIMO SCHEMOS IR KONSTRUKCIJOS

Projektuojant įtemptas metalines sijas, pirmiausia reikia numatyti stygas išdėstyti taip, kad būtų geriausiai išnaudojamas sijos skerspiūvis, o styga atitiktų savo paskirtį. Dviatramėje sijoje tiesi styga dedama tempiamojoje zonoje didžiausio lenkimo momento vietoje. Didesnis įtempimo efektyvumas gaunamas, kai daroma lenkta styga tarp sijos juostų arba ji dedama už sijos skerspiūvio. Gembinėse sijose, dedant įtempimo stygas gembėse, sumažinami sijos tarpatramio momentai hei sijos įlinkiai, padidinami atraminiai momentai. Tuomet kartais racionalu daryti kompleksines sijas. Jose kartu su plienine sija dirba gelžbetoninė plokštė, kuri sudaro didesnę bendrą gniuždomąją zoną. 31pav.

5.8 KOMPLEKSINĖS SIJOS

5.8.1 BENDROS ŽINIOS

Gelžbetoninę plokštę atitinkamai sujungus su metalinės sijos viršutine juosta, gaunama kompleksinė sija. Tokios sijos plačiai naudojamos tiltų ir pramoninėje bei civilinėje statyboje. Kompleksinėse sijose racionaliai ppanaudojamas gelžbetonis bendram darbui su metalinės sijos viršutine juosta, todėl jos ekonomiškesnės ir pigesnės už meta lines sijas. Siuo atveju gelžbetoninė plokštė dirba dviem kryptimis: sijai statmena kryptimi plokštė lenkiama, 0 išilgai sijų – gniuždoma kaip sijos viršutinės juostos dalis. Todėl tokios gelžbetoninės plokštės turi būti projektuojamas iš aukštų markių betono. Metalinės sijos skerspiūvis daromas toks, kad galėtų atlaikyti nuolatinės apkrovos dalĮ, būtent sijos masę ir gelžbetoninės plokštės nesukietėjusio betono masę.

32pav.

5.8.2 KOMPLEKSINIŲ SIJŲ SKAIČIAVIMAS

Kompleksinės sijos skaičiuojamos tampraus darbo stadijoje (neatsižvelgiant i plastines deformacijas), kai normaliniai itempimai sijos skerspiūvyje pasiskirstę pagal tiesę. Optimaliai sukomponuoto kompleksinės sijos skerspiūvio suminiai įtempimai nuo pilnos apkrovos turi būti artimi skaičiuojamajam atsparumui R (plieninės sijos ir gelžbetoninės plokštės).

6. METALINĖS SANTVAROS

6.1 METALINĖS SANTVAROS

Santvaromis vadinamos geometriškai pastovios sistemos, sudarytos iš strypų tarp savęs sujungtų šarnyriškais arba standžiais mazgais. Santvara, kaip ir sija yra lenkiama, bet, perduodant apkrovas tik į santvaros mazgus, strypuose atsiranda tik tempimo ir gniuždimo įražos. Kai maži tarpatramiai ir didelės apkrovos, santvaros neekonomiškos – geriau naudoti sijas. Kai didesni tarpatramiai, geriausia naudoti santvaras, nes taip sutaupoma medžiagos, nors jas gaminti brangiau kainuoja.

Santvaras galima klasifikuoti pagal:

paskirtį – tiltų, stogų, kėlimo kranų santvaros;

pagal konstrukcijas – lengvos su viengubais mazginiais lakštais ir sunkios su dvigubais mmazginiais lakštais;

pagal atraminių reakcijų kryptį bei atramų konstrukcijas – sijinės santvaros (dviatramės, gembinės, daugiaatramės nekarpytos) arkinės ir kt.

Beto santvaros gali būti plokščios ir erdvinės. Plieninių santvarų yra įvairiausios formos ir kontūro. Jų tipas pasirenkamas atsižvelgiant į pramonės pastato erdvinę sandarą. Dviatramės santvaros paprastos konstrukcijos, patogios montuoti, todėl plačiai naudojamos. Visuomeniniuose pastatuose plieninės santvaros dedamos ant sienų arba gelžbetoninių kolonų, pramoniniuose pastatuose prie plieninių kolonų dažnai santvaros prijungiamos standžiai. Tokiu atveju jos virsta rėmo santvariniu rygeliu.

Daugiaatramės nekarpytos santvaros lengvesnės už dviatrames, tačiau jos yra jautrios atramų sėdimui, be to jas sunkiau montuoti, todėl jos rečiau naudojamos. Daugiaatramės gembinės santvaros taip pat lengvesnės už dviatrames, bet ir jos naudojamos rečiau, nes sudėtingiau montuoti. Statybos praktikoje pasitaiko santvarų: su lygiagrečiomis juostomis; poligonalinių; trikampių; su lygiagrečiomis juostomis ir temple; segmentinių; parabolinių ir kt;

Geometrinis santvaros kontūrų apibrėžimas parenkamas atsižvelgiant į perdengiamą angą, apkrovos ir stogo konstrukcijas. Stogo danga paprastai nusako viršutinės juostos nuolydį. Pramonės pastatų statyboje dažniausiai naudojamas santvaros su lygiagrečiomis juostomis, taip pat trapecinės, visuomeninių pastatų – trikampės. Santvaros su lygiagrečiomis juostomis statomos pastatuose su plokščiais denginiais ir pogegninėmis konstrukcijomis. Jų tarpatramiai gali būti 60m ir didesni. Taip pat santvaros su lygiagrečiomis juostomis naudojamos plokščiam stogui. Kai kada šiomis santvaromis perdengiami 18m tarpsniai. Poligonalinės

santvaros tinka ne didesniems kaip 36m tarpsniams ir ritininei dangai. Trikampėmis santvaromis dengiami pastatai su šlaitiniais stogais iš plieninių lakštų. Dėl to santvaros ties viduriu gana aukštos, už tai jų tarpatramiai turi būti nedidesni kaip 36- 48 m.

33pav.

Masinėje pramonės statyboje paplito unifikuotos 24, 30 ir 36 m tarpatramių poligonalinės santvaros, kurių viršutinės juostos nuolydis 1:8.

Santvaromis su stačių šlaitais dengiami 18, 24, 30 ir 36 m tarpsniai, kai stogą numatoma dengti lakštinėmis medžiagomis. Santvarų elementų matmenys unifikuoti ir aatitinka sustambintą 1,5m modulį. Poligonalinių bet kokio tarpatramio santvarų aukštis virš atramų vienodas – 2,2m, stačiašlaisčių – 0,45m. Didelių tarpatramių santvaromis galima dengti iki 90m pločio tarpsnius.

Visų tipų santvaroms gali būti naudojamas bet koks strypų tinklelis. Jų tinklelis gali būti trikampis, spyrinis, kryžminis, rombinis ir kt. Tinklelio schema pasirenkama priklausomai nuo apkrovų, santvaros kontūro ir aukščio.Tačiau santvaroms su lygiagrečiomis juostomis ir trapecinėmis racionaliausia naudoti trikampį tinklelį su papildomais statramsčiais. Optimalus spyrių pasvirimo kampas 45.

Santvarų elementai – viršutinė ir apatinė juosta, sstatramsčiai ir spyriai – daromi iš sudvejintų valcuotų profilių, dėžinių ir vamzdinių profilių. Strypai jungiami mazguose, privirinant kampuočius ar kitokius profilius prie įsprausto tarp jų mazginio lakšto.

Praktikoje buvo paplitusios santvaros, kurių kryžminiai spyriai ir apatinė juosta yra apvalaus plieno strypų. VViršutinė jų juosta yra iš dviejų kampuočių, o statramsčiai – iš dviejų sukryžiuotų kampuočių. Šių santvarų pranašumas – mažas svoris.

Gaminant santvaras iš vamzdžių beveik dvigubai sumažėja konstrukcijos masė ir 25 – 30% kaina palyginus su valciuotų kampuočių santvaromis. Santvaros dažniausiai remiamos ant nejudamų atramų.

Kai temperatūrinis pjūvis eina per vieną kolonų eilę, o ne tarp sudvejintų kolonų, viena iš santvarų remiama ant ritinio arba sferinio paviršiaus. Ant plieninių kolonų santvaras galima remti šarnyriškai ir standžiai. Šarnyriškai santvara remiama ant kolonos viršaus atsikišusių atraminio mazgo lakšto kraštų. Santvaros mazgo ir kolonos elementai turi būti tiksliai centruoti. Kolonos viršūnė, kad geriau laikytų apkrovą, sustiprinama viena arba dviem vertikaliomis briaunomis. Santvaros atraminis mazgas priveržiamas prie kolonos inkariniais varžtais, todėl kolonos viršūnėje statoma horizontali diafragma.

Santvarą rremiant ant kolonų standžiai, apatinis atraminis mazgas statomas ant gembės, padarytos iš stambaus profilio valcuoto kampuočio atraižos, kuri priveržiama prie kolonos varžtais ir privirinama.

Jeigu pastatas labai aukštas, jo galinių sienų plotai gali būti tokie dideli, kad vėjo apkrovai atlaikyti prireikia specialių horizantalių vėjinių santvarų, kurios statomos prie galinių sienų, viename aukštyje su pokraninėmis sijomis, arba ties denginio laikančiųjų konstrukcijų apatinėmis juostomis.

34pav.

35pav.

Santvarų ilgis paprastai imamas kartotinai kas 6 m, t. y. 18, 24, 30, 36, 42 m ir t. t. AAukštis priklauso nuo santvaros geometrinės formos trikampių – ½ ¼ angos, trapecinių ir su lygiagrečiomis juostomis 1/12 1/6 angos. Stogo danga, kuri remiasi ant santvarų, būna įvairi ir susideda iš

atitvarinės dalies ir laikančiųjų elementų (plokštės, ilginiai ir kt.) (36 pav.).

Dabartiniu metu yra naudojamos lengvos sluoksniuotosios plokštės (su termoizoliaciniu sluoksniu), vadinamos daugiasluoksnėmis, kurios gali būti dedamos tiesiai ant santvarų. Tačiau dabar dažniausiai naudojami ir ilginiai, kurie gali būti kaip vienalyčiai strypai arba kaip strypinė sistema (paspyrinės santvaros tipo). Kaip vienalyčiai strypai ilginiai naudojami, kai atstumas tarp santvarų

yra iki 6 m. dažniausiai lovio pakloto. Jeigu viršutinė juosta pasvirusi, jie skaičiuojami kaip įstriži

lenkiamieji elementai.

6.2 DIDELIŲ TARPATRAMIŲ SANTVAROS

Paprastas skaičiavimas ir gerai atitinkantis nustatytą skaičiuojamąją schemą darbas – tai visų dviatramių santvarų didžiausias privalumas. Jų trūkumai – didelis statybinis aukštis ir palyginti neekonomiškai naudojamas metalas. Norint sumažinti viršutinės juostos klupimo ilgį santvaros plokštumoje arba atstumus tarp ilginių, kartais dedami paspyriai. Daugiaatramių nekarpytų ir gembinių santvarų aukštį galima mažinti 15-20%.

Kuo ilgesnės santvaros, tuo rečiau jos išdėstomos išilgine pastato kryptimi. Dažniausiai jos išdėstomos 12, 15, 18 m atstumais. Stogo plokštės dedamos ant spragotinių ilginių, kurie dedami ant santvaros mazgų.

6.3 KAMPUOČIAI

Kampuočiai skerspjūvyje išdėstomi taip, kad jų liaunis abiem x ir y kryptimis būtų beveik vienodas ((λx ≈λy). Juostų išklupimai santvaros ir jos plokštumos kryptimis skiriasi beveik du kartus. Siekiant išlaikyti vienodą klupumą, juostų skerspjūviai imami iš dviejų nelygiašonių kampuočių(37 pav.b).

37 pav. Santvaros strypų skerspjūviai

Dėl kryžminio lygiašonių kampuočių išdėstymo (37 pav. d) padidėja strypo standumas, tačiau tada reikia daugiau metalo jiems sujungti. Todėl jie naudojami strypams, prie kurių tvirtinami vertikalieji santvarų ryšiai. Strypai iš vieno kampuočio (37 pav. e) naudojami, kai yra

nedidelės apkrovos arba kai reikia išvengti tarpų tarp atskirų kampuočių, norint prieiti prie jų iš visų pusių ir apsaugoti nuo korozijos. Strypai iš lovių (37 pav.) ir dvitėjo skerspjūvio daromi tada, kai juostose veikia didelės įrąžos.

Patys ekonomiškiausi yra strypai iš apvalių ir keturkampių vamzdžių (37 pav. g, h). Esant tai pačiai metalo išeigai, šių skerspjūvių inercijos momentas, palyginti su kitais skerspjūviais, yra gerokai didesnis, o klupumas mažesnis. Strypai standesni.

Strypai išdėstomi taip, kad mazguose (mazgo lakšte) jų ašys susikirstų viename taške – mazgo centre. Kai kurių santvaros vidurinių ir atraminių mazgų schemos yra pavaizduotos 2.20 pav.

38 pav. Santvarų mazgų schemos: a – vidurinių viršutinės juostos mazgų, b –

vidurinių apatinės juostos mazgų, c – atraminių mazgų

Išorinės jėgos (apkrovos) dedamos santvaros mazguose. Jeigu jėga gaunama ne mazgo centre, strypuose atsiranda lenkimo momentai, kuriuos reikia įvertinti skaičiuojant strypo stiprumą.Mazginiai llakštai parenkami atsižvelgiant į sujungiamųjų strypų skaičių ir veikiančių įrąžų dydį. Jeigu didžiausia įrąža strype yra iki 250 kN, tai rekomenduojama lakšto storį imti 8 mm, jeigu įrąža iki 400 kN – 10 mm ir jeigu įrąžos didesnės, tai lakšto storis imamas 12 mm ir daugiau.

Visų mazgų lakštų storį reikia imti vienodą. Atraminio mazgo lakšto storis (38 pav. c) gali būti imamas 2 mm didesnis. Mažiausias kampuočių sortimentas yra 50×50×4, nes mažesni profiliai lengvai pažeidžiami gabenant ir montuojant. Strypai prie mazginių lakštų privirinami.

Santvaros gali remtis į kolonos viršų arba pritvirtinamos iš jos šono. Kai yra metalinės kolonos, šis santvarų tvirtinimo būdas yra dažniausiai taikomas (39 pav.).

39 pav. Santvarų tvirtinimas prie kolonų: a – lankstais, b – standus. 1 – kolona,

2 – atraminis santvaros statramstis, 3 – viršutinė santvaros juosta, 4 – apatinė

santvaros juosta, 5 – montažinis staliukas

Santvara tvirtinama su kolona lankstais prie atraminio strypo varžtais pritvirtinus juostas. Viršutinių varžtų skylės juostos mazginiame lakšte yra ovalios formos, kad juosta galėtų pasislinkti. Atraminis santvaros statramstis prie kolonos yra taip pat tvirtinamas varžtais (39 pav. a). Kai daroma standžioji jungtis, tai abi santvaros juostos tiesiai prie kolonos krašto yra pritvirtinamos varžtais. Santvaros padėčiai fiksuoti montavimo metu prie kolonų iš

anksto reikiamame aukštyje pritvirtinami montažiniai staliukai (39 pav. b).

7. ARKOS

7.1 ARKINIŲ KONSTRUKCIJŲ SCHEMOS

Didelių tarpatramių (80–100 m) stogams labiausiai tinka arkos, nes, veikiant skėtimo jėgai, lenkimo momentas jose labai sumažėja -lieka reikšmingiausia ašinė jėga, todėl skerspiūvis gaunamas labai ekonomiškas. Iš visų standžių plokščių sistemų arka yra lengviausia konstrukcija. Kadangi arkos išilginis standumas yra palyginti mažas, tai jos pastovumą savo plokštumoje ir iš arkos plokštumos reikia užtikrinti papildomais elementais – ryšiais, stygomis. Arkos skirstomos į bešarnyres, dviejų ir trijų šarnyrų. Arkų skėtimą ppamatai perteikia gruntui. Kai gruntas silpnas, skėtimui atlaikyti žemiau cecho grindų įrengiama templė. Plačiausiai naudojamos dviejų šarnyrų arkos, nes jos paprastos konstrukcijos, nesudėtingi pamatai, nelabai jautrios atramų nusėdimui. Bešarnyrės arkos lengviausios, bet ne visada ekonomiškos, nes joms turi būti dedami daug didesni ir sudėtingesni pamatai. Jas galima projektuoti tik tose vietose, kur yra labai geri pagrindai (uolos). Trijų šarnyrų arkoms sunaudojama daugiausia medžiagos, be to, reikia įrengti stogo dangos kompensatorius, dėl ko susidaro papildomi konstrukciniai sunkumai. Kai vertikalioji apkrova išskirstyta vvienodai, arkos slėgio linija parabolinė. Jeigu jos ašis sutampa su šia slėgio linija, arkoje neatsiranda lenkimo momentų. Veikiant vienpusei sniego ir vėjo apkrovai, arkos slėgio linija keičia savo padėtį. Todėl jos ašį reikia parinkti taip, kad ji būtų mažiausiai nutolusi nnuo visų slėgio linijų, veikiant įvairioms apkrovoms.

40pav.

41pav.

42pav.

7.2 ARKŲ KONSTRUKCIJOS IR SKAIČIAVIMO PAGRINDAI

Arkos projektuojamos ištisinės arba spragotinės. Dvitėjinio skerspiūvio ištisinės arkos išlenkiamos pagal kreivę (parabolę arba apskritimo lanką), o spragotinės dažniausiai daromos laužyto kontūro. Kadangi dviejų šarnyrų arkoje lenkimo momentai bei ašinės jėgos beveik vienodos visame arkos ilgyje, tai jos skerspjūvis dažniausiai daromas pastovus, tik prie atramų jis mažinamas. Spragotinės arkos prie atramų pakeičiamos ištisiniu skerspjuviu, prie kurio įrengiamas šarnyras.

Arkiniai denginiai skirstomi į plokštinius ir blokinius. Blokiniai yra racionalesni, nes montuoti sudvejintas arkas yra lengviau. Metalinių arkų pakyla yra 1/5–1/6 tarpatramio ilgio. Ištisinių arkų skerspjūvio aukštis būna (1/50–1/80)l, o spragotinių arkų – (1/30–1/60)l (čia l – tarpatramis). Kadangi arkų lenkimo momentai yra labai maži ir jų pagrindinis darbas yra gniuždymas, iištisinį arkos skerspjūvį geriau daryti platų, o sienelę storą – δ ≥ 1 60h .

Ištisinės arkos dažniausiai išlenkiamos pagal kreivę (44 pav.), nes tai sudaro gražesnį estetinį vaizdą.

44 pav. Ištisinės arkos fragmentas

Spragotinių arkų konstrukcija gali būti panaši į lengvųjų santvarų konstrukciją: juostos sudarytos iš dviejų kampuočių arba dviejų lovių. Jei spaudimo jėga yra tarp juostų, tai abi juostos yra gniuždomos. Arkų tinklelis gali būti trikampis su papildomais strypais (45 pav. a); tuo

atveju pagrindiniai stogo ilginiai tarp arkų (pasvirę į horizontaliąją pplokštumą) dedami papildomų strypų plokštumoje. Darant spyrinį tinklelį su vertikaliaisiais strypais (45 pav. b), pagrindiniai ilginiai prijungiami vertikaliojoje plokštumoje; taip padėti ilginiai geriau priima vertikaliąją

apkrovą. Tačiau tokių arkų gamyba yra sudėtingesnė, nes visi tinklelio strypai yra skirtingo ilgio. Todėl dažniau naudojamas trikampis tinklelis.

Arkų tinklelio strypų įrąžos paprastai yra labai mažos ir jų skerspjūviai konstruktyviai parenkami pagal jų lankstumą.

45 pav. Spragotinių arkų trikampio (a) ir spyrinio (b) tinklelio schemos

Didesnį arkų standumą jų plokštuma užtikrina tada, kai arkos projektuojamos kaip sunkios santvaros su dvigubais mazginiais lakštais. Juostos sudaromos iš dviejų lovių arba dvitėjų profilių, surišamų antdėklais arba tinkleliu (46 pav. a, b). Tačiau didelių tarpatramių suartinamas spragotines arkas racionaliau projektuoti kaip lengvas santvaras, nes surišant jas skersiniais bei vertikaliaisiais ryšiais į erdvinius blokus arkų pastovumą jų plokštuma užtikrina pakankamai gerai.

Spragotinės arkos dažnai daromos laužytos kas 2–4 tarpmazgius. Arti atramų arkos skerspjūvis mažinamas, o spragotinės arkos pereina į ištisinį skerspjūvį, prie kurio įrengiamas lankstas.

Atraminiai arkų lankstai gali būti cilindrinio paviršiaus (47 pav. a), plokštieji (47 pav. b) ir balansyriniai (47 pav. c).

Arkų viršaus (spynos) lankstai gali būti balansyriniai (48 pav. a) arba plokštieji (48 pav. b), kurie projektuojami pagal tuos pačius principus kaip ir atraminiai. Lengvų arkų viršaus lankstai gali būti projektuojami vvaržtiniai (48 pav. c) arba lakštiniai (48 pav. d). Šie lankstai gali perimti ne tik gniuždymo, bet ir tempimo jėgas. Prie lakštiniuose lankstuose dedamų platesnių lakštų galima prijungti išilginius ryšius, reikalingus arkos standumui ir jos plokštumai padidinti.

Kad lenkimo momentai būtų minimalūs, arkos kontūras parenkamas pagal slėgio kreivę.

Statant birių medžiagų sandelius, arkų skėtimą galima perduot tiesiog pamatam ir panaudoti visą arkų gabaritų ribojamą erdvę. Antai 53m tarpsnio sandelis dengtas trišarnyrėmis plieninėmis trikampio kontūro arkomis, pastatytomis kas 12m. (ši sistema arka pavadinta sąlygiškai)

Arkų skerspjūvis vientisas – suvirinta dvitiejinė sija, kurios maksimalus aukštis yra 1,5m. kiekviena pusarkė, kad būtų patogiau pervežti, sudalyta į tris vienodas transportines markes. Arkos susietos ryšiais, kurie suteikia pastatui standumą išilgine kryptimi. Kas 1,5m sukloti denginio ilginiai – valcuotos dvitėjės sijos. Kad būtų patogiau montuoti, ilginiai strypų tinkleliu sujungti po du.

Didelio tūrio iki 100m tarpsnio biriųjų medžiagų sandelis dengtas spragotomis trišarnyrėmis kreivo kontūro arkomis, atremtomis tiesiog į pamatus, kurie atlaiko arkų skėtimo jėgas.

Norint, kad nedidinant pastato padidėtų patalpos naudingasis aukštis, dvišarnyrių arkų templės kartais iškeliamos viršum atraminių šarnyrų.

8. VIENAAUKŠČIAI METALINIAI RĖMAI IR JŲ KONSTRUKCIJOS

Plieniniai rėmai yra didelių tarpatramių laikančiosios denginio konstrukcijos. Rėminiai denginiai palyginus su sijiniais, yra mažesnės masės, žemesnio rygelio ir standesni skersine linkme.

Rėminių konstrukcijų trūkumai: labai pplačios kolonos; jautrumas netolygiam atramų sėdimui; temperatūros svyravimams.

Rėmai yra vienatarpsniai ir daugiatarpsniai; su nuolaidžiomis arba horizontaliomis juostomis. Rėmų rygeliai ir statramsčiai gali būti vientisi ir spragoti. Pasitaiko ir kombinuotų rėmų: iš spragotos santvaros, vienas spragotas, kitas vientisos kolonos.

Rėminės konstrukcijos yra efektyvios tada kai kolonų ir rygelių standumas yra panašūs; jų aukštis 1/20 – 1/30 tarpatramio ( rygeliai vientiso skerspjūvio); jų aukštis 1/12 – 1/18 tarpatramio. (rygeliai spragoto skerspjūvio)

Vienaaukščių metalinių rėmų pagrindiniais konstrukciniais elementais yra kolonos ir rygeliai (sijos). Rėmų rygeliai gali būti tiesaus, kampuoto arba kreivo profilio. Rėmai perima visas apkrovas, kurios veikia pastatą. Rėmai gali būti vienos angos ir daugiau angų. Jų elementai yra panašūs. Įrąžos (momentai, ašinės ir skersinės jėgos) nustatomos pagal statybinės mechanikos principus. Rėmai gali būti iš ištisinių konstrukcijų (49 pav. a) ir iš sudėtinių (49 pav. b).

Ištisinis rygelis – sija beveik visada prie kolonos prijungiamas standžiai. Dažniausiai rygeliai ir kolonos daromos iš valcuotųjų profilių. Rėmų iš valcuotųjų dvitėjų profilių rygelio galą galima

tiesiogiai privirinti prie rėmo kojos lentynos, sustiprinant vidaus kampą vertikaliu lakštu. Dabartiniu metu, kai stogo dangai naudojamos lengvosios konstrukcijos, rygeliai prie kolonų jungiami varžtais (49 pav. a).

Privirinamos konstrukcijos trūkumas yra tas, kad dėl įtempių koncentracijos tempimo zonoje skersinė siūlė (prie

viršutinės rygelio juostos) yra pertempta. Atsižvelgiant į įtempių koncentraciją bei konstrukcinius reikalavimus, galima daryti rėmo vidaus kampą, išlenktą pagal apskritimą (49 pav. b) arba su dviem persilaužimais (49 pav. c).

50 pav. Kolonų (a) ir jų apatinės dalies (b) skerspjūvių tipai. 1 – kolonos stiebas,

2 – santvara, 3 – perdangos sija, 4 – pokraninė sija

Kai yra didesnės angos ir apkrovos, kolonos ir rygeliai gali būti daromi iš sudėtinių dvitėjo profilio elementų. Tačiau gaunama didesnė metalo išeiga. Todėl kolonos daromos sudėtinės – sspragotinės, o rygeliais būna santvaros. Kolonos gali būti pastovaus skerspjūvio pagal visą aukštį ir kintamojo. Jų skerspjūvio forma taip pat įvairi. Labiau apkrauta apatinė kolonos dalis gali būti sudėtinė, o viršutinė – ištisinė (50 pav.).

Apatinė dalis yra platesnė ir ant jos remiasi perdangos, pokraninės sijos ar kitos konstrukcijos (50 pav. a)

9. VIENANAVIAI CECHAI

Paprasčiausi pramoniniai pastatai yra vienanaviai cechai. Tai įvairūs metalurgijos gamyklų sandėliai bei dengti kiemai, terminiai kalvystės ir presavimo cechai, elektros stočių generatorių salės ir kt. Šių cechų vidutiniam iir sunkiajam viršutiniam transportui reikia, kad konstrukcijos būtų ypač didelio skersinio standumo, todėl šiems pastatams geriausiai tinka standžios rėminės konstrukcijos.

51pav.

Prijungiant santvarą prie kolonos standžiai, gaunama standi skersinio rėmo konstrukcija. Rygelio skaičiuojamoji schema yra įtvirtintais galais santvara, kurią veikia ne vvien atraminė reakcija nuo vertikalių apkrovų, bet ir lenkimo momentai Mo. Šie lenkimo momentai sukelia horizontalias jėgas H = Mo/ho (čia ho – santvaros aukštis prie kolonos), veikiančias rygelio prijungimo vietose.

DAUGIANAVIAI CECHAI

52pav.

Parenkant plačių cechų skersinį profilį, reikia atsižvelgti į daugelį technologinių, architektūrinių bei eksploatacinių reikalavimų: navų skaičių, kiekvienos navos plotį ir naudingą aukštį, kranų kėlimo galią, aeraciją, apšvietimą, vandens nuo stogo nuleidimą ir kt. Dažniausiai daugiaatramiai rėmai komponuojami taip, kad visos navos būtų vienodo naudingo aukščio (53 pav., a). Nuo tokio stogo vanduo nuleidžiamas per cecho vidų, įrengiant prie kolonų vandens nuleidimo vamzdžius. Projektuojant kai kurias skirtingo aukščio navas, vanduo nuleidžiamas dvišlaičio stogo išorėje (53 pav., b). Išore vanduo nuleidžiamas dvišlaičiu stogu nuo neplačių šiltų cechų arba nuo karštų cechų ssu šaltu stogu. Taip nuleisti vandenį rekomenduojama tada, kai cechas yra ne platesnis kaip 60 m – šiltiems cechams ir 100 m – šaltiems cechams.

Kad būtų galima daugiau panaudoti standartinių ir tipinių konstrukcijų, naudingiausia navas daryti vienodo pločio ir vienodo aukščio, bet jeigu dėl technologinio proceso bei kitų reikalavimų kai kurios turi būti skirtingo aukščio, tai šis skirtumas turi būti ne mažesnis kaip 2 m. Kartais dėl technologinio proceso daugiaatramis rėmas projektuojamas labai skirtingų aukščių (53 pav., b). Esant sskirtingo aukščio navoms, geresnė esti cecho aeracija. Jeigu cechuose išsiskiria labai daug dujų arba garų, projektuojami aeraciniai stoglangiai. Vidurines navos aukščio skirtumas panaudojamas papildomam šoniniam apšvietimui įrengti. Konstrukciniu požiūriu reikia siekti, kad aukštesnės navos pokraninės sijos viršus ir stabdymo sija būtų vienodame aukštyje su gretimos navos rygelio apatine juosta (čia įrengti išilginiai ryšiai).

54pav.

55pav.

54pav.

10. DIDELIŲ TARPATRAMIŲ PLlENINĖS KONSTRUKCIJOS

Didelių tarpatramių konstrukcijomis laikomos visos konstrukcijos, kurios yra ilgesnės kaip 45-50 m. Šių konstrukcijų nomenklatūra labai plati: tiltai bei estakados, aviacijos pramonės pastatai bei angarai, didelių tarpatramių įvairūs visuomeniniai pastatai ir t.t. Šių statinių konstrukcinės schemos yra labai įvairios ir priklauso nuo statinio paskirties bei jo architektūrinio sprendimo. Naudotinos įvairiausių sistemų konstrukcijos: santvaros, rėmai, arkos, kupolai, kabančiosios sistemos ir kt. Šios sistemos turi privalumų ir trūkumų, todėl, projektuojant tokių pastatų konstrukcijas, kiekvienu konkrečiu atveju, atsižvelgiant į pastato paskirti, architektūrinius bei eksploatacinius reikalavimus, reikia parinkti geriausią sprendimą.

11. DAUGIAAUKŠČIAI METALINIAI KARKASAI

Daugiaaukštį metalinį karkasą sudaro kolonos, perdangų sijos – rygeliai ir vertikaliųjų ryšių sistema. Kolonos ir sijos atlaiko vertikaliuosius krūvius, o vertikaliųjų ryšių sistema sudaro bendrą pastato standumą ir atlaiko horizontaliąsias vėjo apkrovas.

Racionaliausi pastatai yra tokie, kurie plane sudaro kvadratą arbastačiakampį. Tuo atveju kolonos

išdėstomos vienodais atstumais. Daugelyje planinių konstrukcinių įrenginių racionaliausias atstumas tarp kolonų yra 44–6 m. Dažniausiai apatinė daugiaaukščių pastatų su metaliniu

karkasu dalis yra platesnė už viršutinę (55 pav.). Dėl to pastatas būna pastovesnis ir atsparesnis vėjo poveikiui, kuris tokiems pastatams yra labai reikšmingas.

55 pav. Daugiaaukščių metalinių karkasų schemos: 1 – kolonos, 2 – rygeliai, 3 –

standumo ryšiai

Dėl skirtingo aukščio žemesnioji pastato dalis yra atskiriama vertikaliąja sėdimo siūle, kad dėl

skirtingų apkrovų atskirų dalių pamatai galėtų būti nevaržomi deformacijų. Ilguose pastatuose temperatūros pokyčiai karkaso elementuose gali sukelti dideles papildomas įrąžas bei deformacijas, dėl kurių sienose gali atsirasti plyšių ar kitokių defektų. Temperatūrinių deformacijų neigiamiems poveikiams išvengti yra įrengiamos temperatūrinės siūlės. Jos įrengiamos ne didesniais kaip 60–90 m atstumais.

Pagrindinės laikančiosios konstrukcijos yra kolonos, rygeliai ir standumo ryšiai. Kolonos skerspjūviai, kaip ir daugelio vienaaukščių pastatų, gali būti įvairių tipų Daugiaaukščių pastatų kolonų skerspjūviai dažniausiai būna simetriški su vienodu arba mažai besiskiriančiu standumu abiejų pagrindinių ašių atžvilgiu. Kolonos skerspjūvis turi būti paprastas, sudarytas iš mažo skaičiaus elementų, turi būti patogus perdangų sijoms prijungti abiejų pagrindinių ašių kryptimis.

Pagrindiniai kolonų skerspjūvių tipai yra: dvitėjai, kryžminiai ir daugiasieniai. Pagal sujungimo būdą kolonos gali būti suvirintos ir kniedytos. Šiuo metu daugiausia naudojamos suvirintos

kolonos.

Ekonomiškiausias kolonų skerspjūvis yra valcuotasis plačiapadis dvitėjis profilis. Todėl daugiaaukščių pastatų karkasui dažniausiai naudojamos suvirintos iš trijų lakštų plačiapadžio

dvitėjo sskerspjūvio kolonos, gaminamos iš ne storesnio kaip 50 mm universalaus plieno.

Gamybos ir montavimo patogumui reikia, kad per 8–10 aukštų kolonos skerspjūvio gabaritas būtų vienodas, tada tuose aukštuose perdangų sijas galima bus prijungti vienodai, nes visų sijų ilgiai yra

vienodi. Plieninių karkasų aukštų perdangų pagrindinės sijos išdėstomos kolonų ašyse siauresniąja pastato kryptimi. Sijos prie kolonų prijungiamos standžiai ir todėl gaunamas standus skersinis rėmas. Antraeilės sijos dedamos kita skersine kryptimi. Dažniausiai plieninių karkasų sijynai daromi iš valcuotųjų dvitėjų profilių. Sijos prie kolonų prijungiamos antdėklais, kartais darant montažinius staliukus ar nedideles gembes. Gembės dažniausiai daromos, kai veikia didelės apkrovos arba kai kolonos apibetonuojamos.

12. RYŠIAI

Vertikalios padėties pastatų, kaip ir santvarų, standumą, pastovumą ir jų neišklupimą iš savo plokštumos užtikrina įvairių sistemų ryšiai. Dažniausiai ryšiai būna išdėstyti įstrižai surišamų konstrukcijų vertikalei.

57 pav. Ryšių sistemos: a, b, c – tarp kolonų, d – tarp santvarų viršutinės juostos

plokštumoje, 1 – kolonos, 2 – ryšiai, 3 – santvaros, 4 – ryšiai viršutinės juostos

plokštumoje, 5 – vertikalūs ryšiai, 6 – ryšinis spyris

Ryšiai atlieka daugelį svarbių funkcijų: suteikia pastatui geometrinį nekintamumą, padidina gniuždomųjų (klupdomųjų) elementų ir konstrukcijų pastovumą, perima horizontaliąsias apkrovas

(vėjo slėgį, kranų stabdymą ir pan.), išlygina laikančiųjų elementų perkrovas.

Ryšiai tarp santvarų būna horizontalūs (skersiniai ir ištisiniai)

ir vertikalūs (57 pav. d). Dažniausiai daromi kryžminės sistemos ryšiai (57 pav. a, b, d), nes jie yra standžiausi. Ryšiai daromi iš valcuotųjų profilių ir prie standinamųjų elementų (kolonų, santvarų) yra privirinami

arba prijungiami varžtais. Kaip parodyta 57 pav. d, ryšiai dedami kas 5– 6 tarpai. Kitų santvarų pastovumas yra užtikrinamas ilginiais (57 pav. d, 6). Ryšiai tarp kolonų taip pat dedami kas 4–5 tarpai. Jie gali būti įvairesnių formų. Tai priklauso nuo pastato paskirties ir joje vykstančių

procesų. Jeigu tai neleidžia įįrengti kryžminių ryšių, tai įrengiami portaliniai ryšiai (57 pav. c).

Ryšiai tarp kolonų turi būti pakankamai standūs. Dažniausiai jie daromi iš dviejų kampuočių arba lovių ir surišami antdėklais.

58pav. Ryšių pavyzdžiai

Ryšiai

59pav. Vertikalus rysiai

60pav.

61pav. Rysiu tipai

62 pav. Pastato plieninio karkaso vaizdas

63pav. Plieninis pastato karkasas

64 pav. Sijos

65 pav. Pastato plieninio karkaso vaizdas

66 pav. Plieninės santvaros

67 pav. Santvaros vaizdas

68 pav.

69 pav.

70 pav.

71 pav.

72 pav.

Naudota literatūra:

1. Metalinės konstrukcijos: vadovėlis / J. Paulauskas, A. Kvedaras. 2-asis pataisytas iir papildytas leidimas. Vilnius 1997m.

2. Pramonės pastatai: vadovėlis aukštųjų mokyklų pramoninės ir civilinės statybos specialybės studentam/ L. Šubinas. Vilnius 1980m

3. Statybinės konstrukcijos: vadovėlis/G. Marčiukaitis, J. Valivonis. Vilnius “Technika”2000m

4. Fundamentals of building construction: materials and methods/ Edvard Allen and Joseph Iano. 44ed.,Hoboken, 2004 Xii, 99

5. Building structures / Janus Ambross. 2nd. ed.New York, 1993