ИНЖЕНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

трения. Просты в монтаже.
Самонарезающие болты отличаются от обычных наличием резьбы

полного специального профиля на всей длине стержня болта для нарезания резьбы и завинчивания в ранее образованные отверстие соединяемых деталей. Материал - сталь термоупрочненная.
Применяются в основном d = 6мм для прикрепления профилированного настила к прогонам и элементам фахверка. Их большим преимуществом является возможность производить крепежные работы, находясь только с одной стороны конструкции.
Заклепочные соединения, в прошлом основной вид соединений металлических конструкций. Из-за неудобства технологического процесса клепки и перерасхода металла на соединение, в настоящее время почти полностью за- менены сваркой и высокопрочными болтами.
Они применяются только в тяжелых конструкциях, подверженных воздействию динамических и вибрационных нагрузок (например, высоконапорные глубинные затворы), а также при использовании трудносвариваемых материалов — некоторые термообработанные стали и алюминиевые сплавы.

работы болтовых соединений. При этом обычные болты (грубой, нормальной и

повышенной точности) работают на срез, а стенки отверстий в соединяемых элементах — на смятие

Схема работы обычных болтов: а — односрезное соединение; б — двухсрезное соединение; в -- на растяжение; 1 — плоскости среза; 2 смятие стенок отверстий

болтами принимается равномерным. Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним

болтом из условия прочности срезу,

сооружениях отверстия для пропуска воды, а также судов, плотов, льда

и других плавающих тел.
Затворы всех типов и любого назначения вместе с их закладными и опорно-ходовыми частями относят к механическому оборудованию гидротехнических сооружений.

следующие элементы (рис. 5.2).
Обшивка из листовой стали, располагаемая обычно с

напорной стороны затвора, препятствует течению воды, непосредственно воспринимает ее давление и передает последнее на вспомогательные балки, стойки и ригели.
Балочная клетка состоит из вспомогательных балок и стоек и передает давление воды от обшивки на ригели.
Вспомогательные балки обычно размещают горизонтально. Элементы балочной клетки изготовляют из прокатных двутавровых балок или швеллеров.
Ригели — основные несущие элементы затвора — передают давление воды на опорно-концевые стойки. В зависимости от длины пролета затвора и высоты натюра воды ригели изготовляют из прокатных или составных балок. В редких случаях ригели могут быть в виде ферм.
Опорно- концевые стойки передают горизонтальные и вертикальные давления от ригелей и продольных связевых ферм на опорно-ходовые части и подвесные устройства. Опорно-концевые стойки обеспечивают взаимное расположение концов ригелей и служат для закрепления опорно:ходовых частей.
Поперечные связи — вертикальные фермы, поясами которых служат, с одной стороны, стойки балочной клетки, а с другой — стойки продольной связевой фермы.

и продольными связями, и препятствовать его скручиванию. В случаях неравномерного

загружения отдельных ригелей поперечные связи выравнивают нагрузку между ними.
Продольные связи между ригелями, расположенные в плоскости растянутых поясов, образуют совместно с этими поясами вертикальную ферму. Со стороны сжатых поясов роль продольных связей выполняет обшивка, которая совместно с элементами балочной клетки образует жесткий диск.
Продольные связи воспринимают собственный вес затвора и другие вертикально действующие нагрузки, передавая их на опорно-концевые стойки. В результате сохраняется неизменное взаимное расположение ригелей, они также уменьшают вертикальные деформации (провисание) горизонтально расположенных ригелей. Поперечные и продольные связи обеспечивают работу затвора как пространственной конструкции.

давления воды на неподвижные части затвора, на массу бетона сооружения

и для передвижения затвора. Уплотнения перекрывают зазоры между обшивкой и закладными частями затвора, препятствуя утечке воды в обход обшивки.
Подъем и опускание затворов значительных пролетов чаще всего осуществляют с помощью козловых кранов.

Рис. Опорно-ходовые части и направляющие устройства плоского затвора:
а — скользящая опора и армирование пазового устройства; б — колесная опора; 1 — скользящая опора; 2 — ригель; 3— боковой упор; 4—рабочий путь (рельс); 5 — элементы армирования; 6 — облицовка паза; 7 — опорно-концевая стойка; 8 - - колесная опора; 9 — боковое вертикальное уплотнение; 10—боковое колесо; 11 — обратный упор

затвор и передают его на опорные части. Кроме работы в

горизонтальной плоскости от давления воды пояса ригелей порталов работают и в вертикальной плоскости — в системе подъемных (весовых) ферм, поясами которых они являются.

и стали, которые работают совместно как одно целое при силовых

воздействиях.
Бетон, как любой каменный материал, характеризуется высоким сопротивлением при сжатии и низким (в 10...20 раз меньше — при растяжении.
Сталь одинаково хорошо сопротивляется как растяжению, так и сжатию. Эти особенности материалов и используются в железобетоне.
Бетонная балка (рис. а), испытывающая при изгибе растяжение ниже нейтральной оси и сжатие выше нее, имеет низкую несущую способность вследствие слабого сопротивления бетона растяжению. При этом прочность бетона в сжатой зоне используется не полностью.

высокой несущей способностью. Так, несущая способность железобетонной балки с уложенной

внизу арматурой в 10...20 раз больше, чем несущая способность бетонной балки таких же размеров. При этом прочность бетона в сжатой зоне балки используется полностью.
В качестве арматуры применяют стальные стержни, проволоки, прокатные профили
 

сжатие (рис. 14.1, в). Сталь имеет высокое сопротивление растяжению и

сжатию, включение ее в сжатые элементы значительно повышает их несущую способность.
Совместная работа таких различных по свойствам материалов, как бетон и сталь, обеспечивается следующими факторами:
1) сцеплением арматуры с бетоном, возникающим при твердении бетонной смеси; благодаря сцеплению оба материала деформируются совместно; 2) близкими по значению коэффициентами линейных температурных деформаций, что исключает появление начальных напряжений в материалах и проскальзывание арматуры в бетоне при изменениях температуры до 100°С

3) надежной защитой стали, заключенной в плотный бетон от коррозии, непосредственного действия огня и механических повреждений.

при действии внешних нагрузок.
Раскрытие этих трещин во многих конструкциях

в стадии эксплуатации невелико (0,1...0,4 мм) и не вызывает коррозии арматуры или нарушения нормальной работы конструкции.
Но имеются конструкции, в которых образование трещин недопустимо (напорные трубопроводы, лотки, резервуары и т.п.).
В этом случае те зоны элемента, в которых под действием эксплуатационных нагрузок появляются растягивающие усилия, заранее (до приложения внешних нагрузок) подвергают интенсивному обжатию путем предварительного натяжения арматуры.
Такие конструкции называют предварительно напряженными. Предварительное обжатие конструкций выполняют в основном двумя способами:
натяжением арматуры на упоры (до бетонирования) и
на бетон (после бетонирования).

на упорах или торцах формы (рис. 14.2, а). Затем бетонируют

элемент. После приобретения бетоном необходимой прочности для воспринятия сил предварительного обжатия арматуру освобождают от упоров и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Передача усилия на бетон происходит благодаря сцеплению между арматурой и бетоном, а также посредством специальных анкерных устройств, находящихся в бетоне конструкции, если сцепления недостаточно.

Во втором случае изготовляют бетонный или слабоармированный элемент с каналами (рис. 14.2,6). При достижении бетоном требуемой передаточной прочности в каналы заводят арматуру, натягивают ее с упором натяжного приспособления на торец элемента и заанкеривают. Таким образом бетон оказывается обжатым. Для создания сцепления арматуры с бетоном в каналы инъектируют цементный раствор.
Если напрягаемая арматура располагается на наружной поверхности элемента (кольцевая арматура трубопроводов, резервуаров и т. п.), то навивка ее с одновременным обжатием бетона производится специальными навивочными машинами. После натяжения арматуры на поверхность элемента наносят торкретированием защитный слой бетона.

предварительно напряженного элемента внешней нагрузкой в бетоне растянутой зоны погашаются

предварительно созданные сжимающие напряжения и только после этого возникают растягивающие напряжения. Чем выше прочность бетона и стали, тем большее предварительное обжатие можно создать в элементе. Применение высокопрочных материалов позволяет сократить расход арматуры на 30...70% по сравнению с ненапрягаемым железобетоном. Расход бетона и масса конструкции при этом также снижаются.
Высокая трещиностойкость предварительно напряженных конструкций повышает их жесткость, водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление динамическим нагрузкам, долговечность.
К недостаткам предварительно напряженного железобетона следует отнести значительную трудоемкость изготовления конструкций, необходимость в специальном оборудовании и высокой квалификации рабочих.

наиболее распространены. При изготовлении сборных конструкций в заводских условиях можно

широко применять наиболее прогрессивную технологию приготовления, укладки и обработки бетонной смеси, автоматизировать производство.
Монолитные конструкции широко применяют в сооружениях, (гидротехнические сооружения, тяжелые фундаменты, оболочки покрытий и т.п.), а также при строительстве в отдаленных районах.
Сборно-монолитные конструкции -сочетание сборных элементов и монолитного бетона, укладываемого на месте строительства. Сборные элементы выполняют функцию опалубки для монолитного бетона, отдельных несущих или армирующих элементов. Сборно-монолитные конструкции по сравнению со сборными отличаются большей монолитностью и более простым устройством стыков, но уступают им в индустриальности и трудоемкости. Они особенно целесообразны для массивных гидротехнических сооружений, а также в случае если конструкции необходимо придать неразрезность и жесткость.

вяжущем и плотных крупных и мелких заполнителях. Он является наиболее

распространенным в строительстве и в основном применяется для несущих железобетонных конструкций. В гидротехнических сооружениях используют только тяжелый (гидротехнический) бетон. В качестве плотных заполнителей применяют щебень из дробленых горных пород (песчаник, гранит, диабаз и др.) и природный кварцевый песок.
Легкий бетон (на цементном вяжущем и пористых заполнителях) применяют в несущих конструкциях зданий, мостов при сравнительно небольших нагрузках и в ограждающих конструкциях.
Ячеистые бетоны используют в ограждающих конструкциях, крупнопористые — только в бетонных конструкциях (например, дренажи и фильтры гидротехнических сооружений),
мелкозернистые — для заполнения швов сборных конструкций и в армоцементных конструкциях.