Деревянные мачты и башни
Содержание материала
Мачты на оттяжках служат в качестве опор линий связи и электропередач, радиомачт и монтажных мачт. Деревянные башни используют в качестве водонапорных башен, градирен, радиотелевизионных башен, геодезических и наблюдательных вышек и шахтных копров.
Мачты на оттяжках (рис. 9.8, а) состоят из деревянного ствола, стальных оттяжек, фундамента и анкерных опор, соединенных в единую пространственную конструкцию высотой до 90 м и более. Они бывают одноствольными и кустовыми.
Рис. 9.8. Деревянные мачты и башни:
а - мачта на оттяжках; б - схемы решеток башен; 1 - ствол; 2 - оттяжки; 3–анкер; 4-фундамент; 5- стык
Одноствольные мачты имеют высоту до 40 м, отличаются простотой конструкций и имеют наибольшие перспективы применения. Они крепятся четырьмя рядами расположенных крестообразно в плане оттяжек к четырем анкерам, находящимся на расстоянии половины высоты мачты от ее фундамента.
Ствол такой мачты состоит из одиночных бревен диаметром до 30 см и длиной до 12 м. Бревна равного диаметра соединяются по длине концами с помощью косого прируба или прямого лобового упора. Косой прируб имеет длину не менее тройного диаметра и стягивается болтами и кольцевыми хомутами из полосовой стали. Прямой лобовой упор соединяется накладками из швеллеров или уголков на болтах.
Оттяжки мачты представляют собой стальные тросы, которые крепятся в серединах стыков при помощи кольцевых хомутов и петель. К анкерным опорам оттяжки крепятся через винтовые натяжные компенсаторы, служащие для обеспечения вертикального положения ствола и регулирования величины натяжения оттяжки.
Фундаменты мачты, как правило, — бетонные с закладными деталями из стальных швеллеров или уголков или с анкерными болтами, предназначенными для крепления ствола.
Анкеры оттяжек выполняют из железобетона или бетона. Анкером или якорем может служить железобетонная плита, зарытая на достаточную глубину в грунт под углом 45°, из которой выпущен на поверхность земли наклонный арматурный стержень с петлей. Анкером может служить бетонный массив необходимой массы с металлической закладной деталью для крепления оттяжек. Анкерами оттяжек невысоких мачт могут являться деревянные сваи, забитые в грунт под углом 45°. Сборку мачты производят
Деревянные башни представляют собой сооружения, высота которых значительно превышает поперечные размеры. По конструкциям деревянные башни бывают решетчатые, сетчатые и сплошные.
Решетчатые башни (рис. 9.8, б) имеют относительно несложную конструкцию и применяются в основном в лесоизбыточных районах страны. По форме решетчатые башни в большинстве случаев представляют собой четырехгранные усеченные пирамиды. Каждая грань башни представляет собой ферму максимальной высоты внизу и минимальной — наверху, с небольшими отклонениями от вертикали, причем грани-фермы имеют общие пояса.
Схемы решетки граней-ферм решетчатых башен разнообразны. Они бывают раскосные, перекрестные, полураскосные и ромбические. Раскосная решетка является наиболее простой и распространенной в башнях ограниченной высоты. Ее недостатками являются значительная длина и знакопеременная работа раскосов при ветровой нагрузке. Перекрестная решетка несколько сложнее. Ее преимуществом является возможность учета при расчете только сжатых или только растянутых раскосов в зависимости от конструкции и материала раскосов и узлов. В более высоких башнях целесообразно применять полураскосные и ромбические решетки, которые отличаются значительно меньшей длиной раскосов и соответственно большей их устойчивостью при работе на сжатие, а также простотой благодаря болтовым соединениям узлов решетки. Пространственная жесткость поперечных сечений башен обеспечивается жесткими решетчатыми диафрагмами, связывающими грани-фермы в ряды сечений по высоте.
Элементы решетчатых башен изготовляют из бревен, брусьев, пластин и толстых досок. Стойки башен небольшой высоты выполняют из одиночных бревен или брусьев. Стойки более высоких башен могут состоять из двух-, трех- или четырехбревен-чатого или брусчатого куста. Стержни решетки выполняют из одиночных бревен, брусьев или парных пластин и досок.
Соединения решетчатых башен решаются в соответствии со схемами их решетки. Соединения стоек по длине изготовляют в большинстве случаев в виде продольных лобовых упоров, скрепленных деревянными накладками на болтах. Стержни решетки, работающие на растягивающие или знакопеременные усилия, скрепляют при помощи болтов.
Соединения стержней, работающих только на сжатие, иногда решаются в виде лобовых врубок. Опорами башен служат, как правило, бетонные или железобетонные фундаменты. Перспективны в строительстве решетчатые башни из дощатоклееных элементов.
Деревянные мосты.
Деревянные мосты возводят на автомобильных дорогах при пересечении небольших рек и оврагов.
Деревянные мосты (рис. 9.10) простейшей балочной малопролетной конструкции имеют наиболее широкую область применения. На автомобильных дорогах применяют в некоторых случаях мосты более сложной конструкции пролетом до 60 м.
Малопролетные деревянные мосты применяются изредка в железнодорожном строительстве. Они дешевы, возводятся в короткие сроки, и их сооружение, особенно в районах, где древесина является местным материалом, вполне оправдано.
Главным недостатком деревянных мостов является опасность.
Рис. 9.10. Деревянные мосты:
а - балочный; б - подносный; в - клеедеревянный балочный; г - клеедеревянный арочный; д - из ферм; е - совмещенный балочно-арочный; ж - совмещенный вантово-балочный; з-настилы; 1 - накат; 2 - доски; 3- деревоплита; 4 - асфальтобетон
Основные части моста — это пролетное строение и опоры. Пролетное строение состоит из проезжей части, основных несущих конструкций и связей. Проезжая часть располагается выше основных несущих конструкций в мостах с ездой поверху, ниже их — в мостах с ездой понизу и занимает промежуточное положение в мостах с ездой посередине. Наиболее эффективны деревянные мосты с ездой поверху, поскольку количество основных несущих конструкций и их расстановка принимаются независимо от габаритов проезжей части. Кроме того, проезжая часть здесь служит дополнительно защитным покрытием от атмосферного увлажнения древесины.
Проезжая часть моста состоит из настила и балок. В качестве настилов применяются в большинстве случаев сплошные ряды бревен (накат) или пластин, покрытые дощатой обивкой. Применяется также ребристая деревоплита, состоящая из сплошного ряда досок разной ширины на ребро, ребристая поверхность которых покрывается асфальтобетоном. Опорами настила служат продольные прогоны или поперечные балки цельного или составного сечения. По краям проезжей части настил несколько поднимается, образуя тротуары.
Основные несущие конструкции пролетных строений могут быть цельнобалочными, составными балочными, подкосными, сквозными, арочными и комбинированными.
Цельнобалочные конструкции применяются в мостах пролетом до 6 м. Они состоят из бревенчатых или брусчатых прогонов, уложенных на опоры обычно вразбежку с шагом, равным двойной ширине их сечения. Эта конструкция построечного изготовления проста, малотрудоемка и экономична.
Составные балочные конструкции применяются в мостах пролетом до 20 м. Наиболее перспективны клееные балочные конструкции заводского изготовления. Они состоят из дощатоклееных балок прямоугольного сечения высотой, равной 1/10...1/15 пролета, которые ставятся на опоры в количестве 4 или 6 шт. Во временных мостах иногда применяют дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой, однако необходимо учитывать, что они трудоемки при изготовлении и защите от загнивания.
Подносные конструкции иногда применяют во временных мостах пролетом до 12 м. Их изготовляют из бревен или брусьев, и состоят они из ригелей, стоек и подкосов, соединенных лобовыми упорами и врубками. Схемы таких конструкций бывают треугольно-подкосными, трапециевидно-подкосными и ригельно-подкосными. Наличие подкосов в 2...3 раза уменьшает пролет ригеля. Эти конструкции трудоемки и трудно защищаемы от загнивания ввиду большого числа врубок.
Арочные конструкции наиболее часто применяются в мостах пролетом до 30 м. Клееные арки заводского изготовления, как правило, имеют трехшарнирную схему и состоят из двух доща-токлееных полуарок прямоугольного сечения, описанных по дуге окружности.
Сквозные конструкции в виде ферм применяются в мостах пролетом до 60 м. В таких мостах используют фермы Гау-Журавского. Они имеют параллельные пояса, перекрестные раскосы и стойки. Пояса и раскосы выполняют из брусьев и бревен, а стойки — из арматурной стали. Раскосы соединяют в узлах наклонными лобовыми упорами, и при расчете растянутые раскосы не учитывают. Стыки поясов делают болтовыми с деревянными или стальными накладками. Применение металлического нижнего пояса в таких фермах значительно повышает их надежность.
Комбинированные конструкции деревянных мостов могут быть арочными и висячими. Арочные конструкции применяют при пролетах до 60 м. Они состоят из арок, соединенных с балкой или фермой жесткости, и имеют существенные преимущества перед фермами и арками, работающими самостоятельно. Арки этой конструкции не передают распора на опоры, поскольку он воспринимается балками или фермами жесткости, как затяжками. Это значительно упрощает конструкцию опор. Фермы или балки подвешены в ряде точек к аркам, поэтому усилия в них являются относительно небольшими. В таких конструкциях применяют также клееные балки и арки.
Опоры деревянных мостов выполняют тоже деревянными свайной, рамной и ряжевой конструкций или бетонными и каменными. Свайные опоры являются наиболее простыми. Они состоят из рядов деревянных свай, забитых в дно реки или оврага. Их широко применяют особенно в малопролетных мостах при грунтах, допускающих забивку свай.
Рамные опоры — это сквозные деревянные рамы из бревен или брусьев, устанавливаемые на бетонные фундаменты. Они более сложны и применяют их в мостах, возводимых на грунтах, не допускающих забивки свай.
Ряжевые опоры — это бревенчатые срубы с днищем и перегородками, которые заполняют камнем и опускают на дно реки. Их используют в мостах, сооружаемых над глубокими реками с быстрым течением, где применение свайных и рамных опор невозможно.
Бетонные и каменные опоры применяют в мостах большого пролета над широкими реками, оврагами и ущельями.
Деревянные эстакады сооружают, главным образом, с применением составных клееных балок, ферм и параллельными поясами и подкосных конструкций с опиранием их на рамные опоры.
Леса и кружала для возведения инженерных конструкций.
Леса и кружала применяют при возведении железобетонных и каменных конструкций.
Деревянные леса и кружала – это временные опоры рабочих площадок и строительных конструкций в процессе их сооружения. Кружала используют при возведении монолитных железобетонных, бетонных и каменных конструкций купольной, сводчатой и арочной формы. Они являются временными конструкциями с ограниченным сроком эксплуатации.
Деревянные леса имеют простую лестничную конструкцию, состоящую из стоек с поперечинами, на которые укладывают дощатые щиты рабочих площадок.
Деревянные кружала (рис. 9.11) состоят из настила, косяков и основных несущих конструкций и опор. Натилы делают дощатыми, часто двухслойными. Их поверхность должна своей формой точно соответствовать сооружаемой конструкции. Настилы крепят к косякам гвоздями. Они представляют собой короткие доски на ребро с верхней кромкой, обрезанной по форме нижней поверхности настила.
Основные несущие конструкции кружал сооружают из бревен, брусьев или толстых досок. Они могут быть стоечными, подкосными, веерными и из ферм. Стоечно-балочные кружала (рис. 9.11, а) чаиболее просты. Они состоят из системы стоек, поставленных вертикально на расстоянии не более 3 м и соединенных раскосными связями при помощи гвоздей и болтов. Стоечно-подкосные (рис. 9.11,6) или ригельно-подкосные конструкции состоят из стоек, поставленных на расстояниях до 6 м друг от друга, ригелей и подкосов, соединенных на лобовых упорах и врубках. Подкосные кружала (рис. 9.11, в) состоят из групп стоек, опертых на общие опоры и расположенных под разными углами наклона к горизонтальной плоскости. Расстояния между такими опорами могут быть значительными. Башенные кружала (рис. 9.11, г) состоят из ряда сегментных ферм, поставленных наклонно к горизонтальной плоскости на постоянные или временные опоры и перекрывающих значительные свободные пролеты. Опоры лесов и кружал обычно делаются лежневыми в виде ряда коротких бревен, уложенных на грунт.
Рис. 9.11. Деревянные леса и кружала:
а - стоечно-башечные; б - стоечно-подкосные; в - подкосные; г - башенные
Расчет лесов и кружал производится с учетом кратких сроков их эксплуатации в соответствии с «Указаниями по проектированию деревянных конструкций временных зданий и сооружений». Расчетные сопротивления древесины принимают повышенными, поскольку влияние длительности действия нагрузки отсутствует. Антисептирование древесины не требуется. Леса и кружала рассчитывают на нагрузки от собственного веса возводимого сооружения, материалов и оборудования и дополнительно на массу человека с грузом и равномерно распределенную нагрузку.
При расчете по прогибам предельный относительный прогиб изгибаемых элементов не должен превышать 1:400. Для того чтобы возводимая конструкция приобрела проектную форму, кружалам придается строительный подъем, который определяется с учетом упругих и неупругих деформаций их элементов и соединений.
Цилиндрические оболочки из пластмасс для коррозионно-стойких конструкций.
Простота и форма элементов из пластмасс позволяет получить из них тонкостенные профили рациональной формы. Для создания термопластовой оболочки широко используется листовой винипласт, реже дублированные со стеклотканью или байкой полиэтилен и полипропилен. Стеклопластики наносимые контактным способом на термопластовую оболочку через пограничный адгезионный слой, изготовляются на основе полиэфирных, эпоксидных и других смол, в качестве стеклонаполнителей используются различные тканные и нетканые материалы, а также рубленный ровинг. Конструкции этого типа широко применяются в системах газоочистки промышленных предприятий, основные элементы этих систем – тонкостенные цилиндрические оболочки диаметром до 7 м. На рисунке показана схема формирования таких оболочек прямой намоткой стеклоткани, пропитанной связующим.
Рис. Схема изготовления цилиндрических оболочек прямой намоткой стеклотканью:
1 -стеклоткань; 2-ванночка со смолой; 3-отжимные ножи; 4-оправка с разделительным слоем или обложенная термопластовыми листами; 5-гладилка; 6-излучатель