Влияние особых условий на работу стальных элементов




Под влиянием изменения формы элемента (у врезок или отверстий, а также у дефектных мест материалов или конструкций) в нагруженных элементах происходят местные повышения напряжений. Изменение формы стержня вызывает искривление силовых потоков (тем резче, чем резче изменение формы) и способствует переходу элемента в двухосное напряженное состояние.
Местные напряжения могут быть значительными даже при малых средних напряжениях (в несколько раз больше последних). На рисунке II—13 представлено влияние формы и размеров надреза на величину местных напряжений в центрально растянутой полосе. Неглубокие, но острые надрезы вызывают местные перенапряжения значительно более высокие, чем глубокие, но закругленные вырезы.
Если на конструкции воздействуют статические нагрузки, местные напряжения при переходе части перенапряженного материала в пластическое состояние выравниваются и не оказывают заметного влияния на величину разрушающей нагрузки. Поэтому расчетом их можно не учитывать.


Влияние особых условий на работу стальных элементов

Однако при динамических нагрузках и при низких температурах местные перенапряжения способствуют хрупкому разрушению стали и сказываются на ее несущей способности. При быстром нарастании нагрузок резкое изменение формы стержня может способствовать повышению предела текучести и исчезновению площадки текучести в мягких сталях (рис. II—14). Такой образец может разрушиться даже при несколько повышенном значении временного сопротивления. Последнее, однако, не следует рассматривать как положительное явление. Такое разрушение имеет ярко выраженный хрупкий характер при весьма малом относительном удлинении и малой работе, затрачиваемой на разрушение. На рисунке II—14 работа, затрачиваемая на разрушение образцов 1 и 4, представлена заштрихованными площадями. Сопоставление этих площадей свидетельствует о значительном снижении реального запаса надежности в образце 1 с резкой выточкой по сравнению с образцом 4, совсем не имевшим выточки, хотя временное сопротивление образца 1 стало почти на 2/3 выше, чем у образца 4. Надежность образца 1 снижена вследствие его хрупкого разрушения.
Концентрация местных напряжений способствует преждевременному старению стали.
Борьба с вредным влиянием местных перенапряжений сводится к устранению причин, их вызывающих, или при невозможности полного устранения к принятию конструктивных мер, уменьшающих величину местных напряжений: например, плавным переходом от одного сечения к другому, заменой входящего угла выкружкой и т. п. (см. рис. II—13).
В элементах конструкций наблюдаются напряжения, которые зависят от обстоятельств, связанных, например, с условиями проката, с изготовлением конструкций (последовательность и другие условия сварки) и т. д.
Такие напряжения называют начальными.
Большие начальные напряжения имеются, например, в прокатных балках. Вертикальная стенка балки, более тонкая по сравнению с полками, остывает раньше последних и препятствует затем свободному уменьшению длины полок при их продолжающемся остывании. При этом в полках возникают растягивающие напряжения, а в стенке — сжимающие. На рисунке II—15 представлена типичная эпюра внутренних начальных напряжений в широкополочном двутавре (высотой 475 мм), построенная по опытным данным ЦНИИ железнодорожного транспорта. Величина начальных напряжений в широкополочных напряжений достигала 700 кг/см2 в полках (растяжение) и 1100 кг/см2 в стенке (сжатие). В двутавре нормального профиля той же высоты начальные напряжения были значительно ниже; они составляли соответственно 520 и 880 кг/см2. С увеличением высоты двутавра величина начальных растягивающих напряжений в полках возрастает.


Влияние особых условий на работу стальных элементов

Значительные начальные напряжения могут возникнуть в результате воздействия связей, препятствующих свободным деформациям элементов, особенно в процессе наложения сварных швов.
Начальные напряжения можно разделить на напряжения ориентированные в определенном направлении и напряжения дезориентированные. Как те, так и другие взаимно уравновешены, причем вторые охватывают относительно малые площади или объемы элементов и по характеру своих воздействий подобны местным напряжениям. Начальные ориентированные напряжения могут, суммируясь с основными, оказать влияние на работу элементов конструкции. Они могут понизить или повысить предел текучести, увеличить остаточные прогибы и иногда привести к хрупкому разрушению.
Начальные напряжения не зависят от внешних силовых воздействий и потому при расчете сооружений их обычно не учитывают. Борьба с их вредным влиянием сводится к надлежащей организации изготовления и к ряду конструктивных мер.
Если на некоторое время сохранить постоянство напряженного состояния материала, в котором начались пластические деформации, то величина этих деформаций с течением времени будет увеличиваться, материал будет «ползти», «течь». Это явление называется ползучестью. При обычных температурах оно сказывается на работе стальных образцов весьма слабо, но при высоких температурах (более 300°) его необходимо учитывать.
Если у материала, в котором начались пластические деформации, сохранить каким-либо приемом величину деформаций постоянной на длительный срок, то напряженное состояние тела начнет уменьшаться. Такое явление называется релаксацией. Оно имеет затухающий во времени характер. Влияние его на работу обычных стальных элементов (не предварительно напряженных) ничтожно.
Наконец, если при испытании весьма тщательно проводить измерения, то можно заметить, что материал совершает в течение некоторого времени после остановки загружения дополнительные деформации. После быстрого разгружения замечается обратный процесс, причем в итоге обоих процессов деформации взаимно погашаются — это явление называют упругим последействием.
В сталях, получивших пластические деформации и имевших между действиями повторных нагрузок интервалы — «отдых», предел текучести повышается, а удлинение уменьшается. При длительном сроке эксплуатации такое явление может повторяться многократно, что приводит к распаду твердого раствора стали, к изменению ее структуры и повышению хрупкости. Этот процесс называется старением. Искусственными мерами (нагрев до 100—200°) можно вызвать процесс старения стали в весьма короткий срок. Наибольшую склонность к старению имеют мягкие стали.
Температура оказывает весьма сильное влияние на работу стали. При температурах выше 600° предел текучести и временное сопротивление стали снижаются до нуля. С понижением температуры предел текучести и прочности повышается. При отрицательных температурах повышение предела текучести происходит значительно быстрее, чем предела прочности, отчего разница между ними сокращается, а материал становится менее пластическим, более хрупким.
Весьма неблагоприятным для работы стали является нагрев ее до 200—300°, при котором появляется своеобразная хрупкость, называемая синеломкостью.
Влияние температуры очень сильно сказывается на работе стали при неравномерном распределении напряжений. Эта работа оценивается испытаниями на ударную вязкость. Так, например, ударная вязкость стали марки ВМСт.3 при изменении температуры от +5 до —(20—40°) падает в несколько раз, что особенно важно учитывать при проектировании и эксплуатации незащищенных сооружений, работающих в условиях суровых зим. При температурах более высоких (до температуры синеломкости) изменение ударной вязкости происходит менее интенсивно. То обстоятельство, что некоторые стали уже при температуре -20° переходят в хрупкое состояние, заставляет проводить специальные дополнительные испытания на ударную вязкость (для низколегированных сталей при t° = -40 и -70°).
Работа строительных материалов, в том числе и стали, зависит от скорости загружения. Даже при малых скоростях возрастания нагрузок, которые обычно относят к статическим, фактор времени сказывается. С повышением скорости загружения испытуемых образцов предел прочности и особенно предел текучести повышаются, а разница между ними уменьшается.
Для полного развития пластических деформаций от воздействия внешних сил требуется некоторый период времени. При быстром нарастании внешних нагрузок развитие пластических деформаций в материале запаздывает, что усиливает отрицательное влияние неравномерного распределения напряжений. Особенно сильно это сказывается при ударном и динамическом воздействиях и низких температурах, делая характер разрушения от этих воздействий хрупким, внезапным и увеличивая опасность разрушения.
Если бы сталь была идеально упругим и однородным материалом, то повторное действие нагрузок, не превосходящих предела упругости, не вызывало бы никаких заметных изменений в работе стали, так как деформации были бы полностью обратимыми. Однако вследствие неоднородного строения стали пластические деформации отдельных зерен начинаются значительно раньше так называемого предела упругости (среднего или технического).
Если стальной образец загрузить до появления в нем заметных пластических деформаций и сразу после разгрузки вторично загрузить, то пластические деформации начнут проявляться раньше, чем при первом загружении, а кривая деформаций будет более пологой (рис. II—16,а). По достижении верхнего значения предшествующей нагрузки кривая σ—ε в дальнейшем практически повторяет нормальную кривую однократного статического загружения. Таким образом, непосредственное, без перерыва повторение нагрузок способствует повышению пластичности стали при работе ее в пределах до верхнего значения предшествующей нагрузки. Окончательная величина деформации при разрушении от повторно приложенной нагрузки при этом будет уменьшена на величину ε1, полученную при первом загружении: ε2=ε—ε1 где ε — деформация при однократном статическом загружении до разрушения.
Повышение пластичности при непосредственном повторении нагрузки может рассматриваться в известных пределах как положительное свойство, так как благодаря ему процесс выравнивания местных перенапряжений происходит в более широких пределах.


Влияние особых условий на работу стальных элементов

Если образец вторично загрузить не сразу после первого загружения и разгрузки, а через несколько часов (при нормальной температуре), то окажется, что в пределах первого загружения материал будет работать упруго (рис. II—16,б). Заметные пластические деформации в нем начнутся лишь у верхнего предела предшествовавшей нагрузки. Таким образом, за время перерыва («отдыха») материал не только восстанавливает свои упругие свойства, но даже повышает их. По-видимому, на упорядочение внутриатомного напряженного состояния, нарушенного пластическими деформациями первого загружения, требуется значительное время, после чего новое загружение материал воспринимает уже в новом внутренне уравновешенном состоянии и потому показывает упругую работу до более высокого предела, чем при первом загружении. Если повторную нагрузку прикладывают без перерыва, то зерна, приведенные в пластическое состояние при первом загружении, находятся еще во внутренне неупорядоченном состоянии и потому новому загружению не оказывают полного сопротивления. Часть материала оказывается перегруженной ранее, чем при первом загружении, что и сказывается на более раннем проявлении пластических деформаций.
Повышение предела упругой работы стали в результате предшествовавшей пластической деформации носит название наклепа. Оно всегда связано с повышением хрупкости стали и потому рассматривается как неблагоприятный фактор, особенно для конструкций, работающих под динамической нагрузкой, при низких температурах, при резких падениях температуры, а также для конструкций, имеющих отверстия, надрезы, выточки и другие отклонения формы, где происходит концентрация напряжений.
Часто приходится иметь дело с местным наклепом материала, происходящим при пробивке отверстий, резании, штамповке и других видах холодной обработки, вызывающей пластические деформации. При неглубоком распространении структурных изменений поврежденный металл может быть удален; например, продавленные для болтов или заклепок отверстия потом рассверливают до диаметра на 3—6 мм больше начального. Восстановить нормальную структуру можно путем отжига.
Повторяющаяся непрерывно и многократно так называемая вибрационная нагрузка может вызвать разрушение стальных элементов при напряжениях ниже не только временного сопротивления, но и ниже предела текучести, определенных при статическом загружении. Такое разрушение называют разрушением от усталости материала. Обычно оно начинается у места изменения формы элемента (в частности, у внутреннего или внешнего ослабления). Разрушение сначала развивается медленно (до образования трещин), а затем ускоренно. На этом этапе разрушение имеет хрупкий характер.
Верхнее (предельное) значение напряжений, при которых не происходит разрушения материала, испытавшего заданное большое число перемен нагрузки, называют пределом выносливости (предел усталости или вибропрочность) и обозначают σв. Предел выносливости зависит от числа перемен нагрузки (количества циклов); поэтому при указании значения σв необходимо указывать и число циклов, при котором он определен. С увеличением числа циклов предел выносливости снижается. При испытаниях стали для строительных целей обычно число циклов назначают в 10в6, 2*10в6, 5*10в6 или 10*10в6.
Величина предела выносливости в сильной мере зависит от характера переменной нагрузки. Различают переменные нагрузки с симметричным циклом (рис. II—17,а) — верхний и нижний пределы нагрузки или напряжений одинаковы по величине, но противоположны по направлению (знаку) и с несимметричным циклом, когда верхний и нижний пределы имеют различные по абсолютной величине значения. Если при этом верхний и нижний пределы напряжений имеют и различные знаки (рис. II—17,б), цикл называется несимметричным знакопеременным, в противном случае — несимметричным знакопостоянным (рис. II—17,в,г). В частном случае, когда одно из предельных значений напряжений равняется нулю, цикл называют предельным знакопостоянным (рис. II—17,г).
Наиболее низкое значение предел выносливости имеет при симметричных циклах. Для строительных сталей в этом случае предел выносливости приближается к половине предела прочности (σв=0,5σпч). Переход к несимметричным циклам сопровождается повышением предела выносливости. При предельном знакопостоянном цикле σмин=0 для стали Ст. 3 предел выносливости близок к пределу текучести, а для низколегированных сталей несколько ниже. При дальнейшем уменьшении амплитуды в пределах несимметричного знакопостоянного цикла предел выносливости незначительно повышается, оставаясь все же близким к пределу текучести. У низколегированных сталей предел выносливости совпадает с пределом текучести примерно при σмин:σмакс=1:4. Предел выносливости при однозначном сжатом цикле несколько выше, чем при однозначном растянутом.
Сильное неблагоприятное влияние на предел выносливости оказывают резкие изменения формы образца и, в частности, отверстия и надрезы. Например, снижение предела выносливости у стали типа Ст. 3 под влиянием надреза составляет около 23% по сравнению с σв образца без надреза. На низколегированных сталях влияние этих факторов сказывается еще сильнее, что ограничивает применение их в конструкциях, работающих под вибрационной нагрузкой.
Коррозия также весьма неблагоприятно сказывается на вибрационной прочности стали, значительно понижая предел выносливости (особенно у сталей высокой прочности).
При проектировании стальных конструкций, непосредственно воспринимающих вибрационные, многократные подвижные или иные нагрузки, приводящие к усталостному разрушению, следует применять такие конструктивные решения, которые не вызывают большой концентрации напряжений. Основной металл конструкций и их соединения следует проверять расчетом на выносливость.
Расчет конструкций на выносливость ведут по нормативным нагрузкам без учета коэффициента динамичности путем снижения величины расчетных сопротивлений или допускаемых напряжений умножением их на коэффициент выносливости γ≤1. Для проверки удобнее сравнивать получаемые по расчету напряжения с постоянной величиной R или [σ], поэтому в практике коэффициент у принято помещать в знаменателе левой части расчетных формул прочности. Последние имеют вид:


Влияние особых условий на работу стальных элементов

Здесь [σмин] и [σмакс] — наименьшее и наибольшее по абсолютной величине напряжения в рассчитываемом элементе, вводимые в формулу II—48 со своим знаком. Указанные напряжения вычисляют от нормативных нагрузок по ослабленным сечениям, но без учета коэффициентов динамичности kдин, коэффициентов устойчивости φ, φвн и φб и коэффициентов α для определения боковых сил от крановых мостов.
В скобках знаменателя формулы II—48 принимают верхние знаки, если наибольшее по абсолютной величине напряжение является растягивающим, и нижние — в противоположном случае.
Стали высокой прочности нельзя применять в конструкциях, в которых могут возникнуть явления усталости.

Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»




Способом «стена в грунте» сооружаются подпорные стены, стены заглубленных сооружений, фундаменты под тяжелые здания и сооружения, а также противофильтрационные завесы (рис. 4.13). Этот способ наиболее рационален при строительстве в сложных гидрогеологических условиях и высоком УГВ в городских условиях вблизи существующих зданий.
Способ «стена в грунте» основан на применении глинистого раствора для удержания в вертикальном положении стен траншей при их разработке и последующем заполнении бетонной смесью, сборными железобетонными конструкциями или противофильтрационными материалами.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

Способ особенно эффективен при заглублении стен в водоупорные грунты, что позволяет полностью отказаться от водоотлива или водопонижения. Наиболее рационально его использование в нескальных песчаных, гравелистых, глинистых грунтах, но возможно применение и в полускальных породах (слабосцементированных песчаниках и конгломератах, алевролитах, аргиллитах и т.п.).
Первым этапом сооружения стены в грунте является устройство форшахты (рис. 4.14), которая служит направляющей для землеройной машины и обеспечивает устойчивость стенок в верхней части. Форшахту обычно устраивают в траншее, откопанной по оси будущей стены на глубину 70-80 см. Основание траншеи выравнивают и уплотняют, после чего устанавливают щиты опалубки, укладывают арматуру и бетонируют форшахту. При высоком уровне грунтовых вод для устройства форшахты насухо производят подсыпку песчаным грунтом.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

В промежутке между направляющими форшахты на полную глубину (до 30-50 м) откапывается траншея, отдельными захватками длиной 4-6 м. Разработка грунта в траншеях ведется плоскими двухчелюстными грейферами на канатной подвеске (рис. 4.15), штанговыми грейферами (рис. 4.16), экскаваторами типа обратная лопата с удлиненной стрелой и узким ковшом. Это машины циклического действия.
Применяются также машины непрерывного действия, к которым относятся грунтовые фрезы (рис.4.17). В таких механизмах грунт разрабатывается вращающимися фрезами, перемешивается с глинистым раствором и в виде пульпы эрлифтом выдается на поверхность. Такое оборудование обладает более высокой производительностью.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

Для обеспечения устойчивости стен захватки по мере углубления в нее подливается тиксотропный глинистый раствор (суспензия). Уровень раствора должен постоянно поддерживаться выше уровня грунтовых вод. При этом исключаются фильтрация воды из грунта в траншею и возможная суффозия, а глинистый раствор фильтруется в грунт. Однако в результате кольматации грунта частицами глины на стенке быстро создается практически водонепроницаемый слой, и расход раствора на фильтрацию невелик. Исключение составляют крупнообломочные грунты с незаполненными пустотами. В таких грунтах расход раствора будет большим, что может препятствовать применению способа «стена в грунте». После откопки захватки на полную глубину она заполняется материалом, из которого возводится стена. Вместе с грунтом на поверхность из траншеи в больших количествах попадает глинистый раствор, который после очистки от грунта подается обратно в траншею.
Если методом «стена в грунте» сооружается противофильтрационная завеса и устойчивость стен траншеи обеспечивается при достаточно большой длине обнажения, то работы по откопке траншеи и заполнению ее противофильтрационным материалом можно совместить. Для заполнения траншей при устройстве противофильтрационных завес применяются бетон, глиноцементный раствор, комовая глина, заглинизированный грунт. Допустимые градиенты напора для этих материалов в завесах составляют 200, 150, 50 и 30 м/м соответственно.
Глинистые растворы лучшего качества получаются из монтмориллонитовых глин. В кристаллической решетке монтмориллонита кислородная поверхность одного слоя контактирует с такой же поверхностью соседнего слоя, поэтому связь между слоями слабая. Благодаря этому молекулы воды легко проникают в пространство между слоями, увеличивая расстояние между ними почти в 15 раз. Монтмориллонитовая глина способна образовывать устойчивую суспензию желеобразной консистенции, тиксотропную, то есть разжижающуюся при механическом воздействии.
Гидрослюдистые, а тем более каолинитовые глины образуют менее устойчивые суспензии, которые в спокойном состоянии довольно быстро расслаиваются, что не только ухудшает условия обеспечения устойчивости стен траншеи, но при образовании плотного осадка может привести к появлению крупных глинистых включений при бетонировании стены.
Однако монтмориллонитовые глины дефицитны и дороги, поэтому для приготовления глинистых растворов стремятся использовать местные каолинито-гидрослюдистые глины, обогащая их при необходимости монтмориллонитом. Используемые для приготовления раствора глины должны содержать не менее 10 % частиц размером до 0,001 мм, не менее 40 % — частиц размером до 0,005 мм, иметь число пластичности не менее 0,2 и влажность на границе раскатывания не менее 0,25. Глинистые растворы характеризуются рядом показателей: плотностью, водоотдачей, стабильностью и другими, которые определяются на специальных передвижных лабораторных установках.
Плотность глинистого раствора показана в табл. 4.1. Максимальная плотность растворов — до 1,4 г/см3.
Улучшить показатели качества глинистых растворов можно путем обработки их кальцинированной содой (Na2CO5) в количестве 0,2-0,5 % от веса глины, карбоксиметилцеллюлозой, силикатом натрия (жидкое стекло). В случае необходимости применения раствора большой плотности в него добавляют утяжелители — молотый барит или окись железа.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

Для предотвращения больших потерь (ухода) растворов в крупнозернистых грунтах в раствор добавляют молотый асбест (40-50 кг на 1 м раствора). Асбест повышает кольматирующую способность раствора.
Следует применять растворы с минимальным удельным весом, обеспечивающим устойчивость траншеи и кольматацию грунта. В непроницаемых глинах и суглинках можно вести работы с использованием чистой воды.
Если при выбранном удельном весе раствора устойчивость стен траншеи не обеспечивается, то следует повышать уровень раствора в траншее путем подсыпки территории, наращивания форшахты, или уменьшать величину захватки.
Глина для приготовления раствора применяется в виде порошка или комовая. Глина смешивается с водой на специальных гидравлических или механических смесителях производительностью 20-70 м /ч. Для подачи раствора в траншею используются специальные грязевые насосы.
Для предотвращения расслаивания раствора в траншее его рекомендуется время от времени продувать сжатым воздухом, подаваемым по трубам диаметром 50-100 мм.
При гидротранспорте грунта, разработанного в траншее, обычно применяются эрлифты, для надежной работы которых требуется глубина погружения более 7-8 м. При меньшей глубине для откачки зашламованного раствора используются специальные насосы.
Если позволяет место и грунтовые условия, вблизи откапываемой траншеи устраивается емкость — отстойник, куда направляется откачиваемый из траншеи раствор со шламом. После отстоя шлам направляется в отвал, а раствор возвращается в траншею. Если места для устройства отстойника нет, или его устройство ухудшит устойчивость стен траншеи, очистку раствора от шлама производят на виброситах (крупные фракции) и гидроциклонах.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

При бетонировании для предотвращения попадания бетонной смеси из бетонируемой захватки в следующую между захватками устанавливаются разграничители. Роль разграничителя может играть железобетонный столб либо инвентарная труба, извлекаемая после твердения бетона в захватке перед бетонированием следующей захватки. Применяются и другие конструкции ограничителей, например, стальные диафрагмы, привариваемые к арматуре, которая опускается в захватку.
Арматура стены, свариваемая в каркасы, опускается в глинистый раствор перед бетонированием захватки. Бетонирование ведется методом вертикально перемещающейся трубы.
Наряду с монолитными железобетонными строятся сборные стены из панелей размером на одну захватку (рис. 4.19). К преимуществам сборных стен относятся: высокое качество поверхности стены, лучшая водонепроницаемость, возможность устройства стен с выступами, окнами для пропуска анкеров, закладными деталями для крепления перекрытий.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

Стыки между панелями должны служить направляющими при их опускании, а после заполнения тампонажным раствором пространства между панелями и стенами траншеи — обеспечивать герметичность. В качестве тампонажного материала может использоваться специальный цементо-глинисто-песчаный раствор, который должен в период укладки быть жидким, а после твердения иметь прочность не ниже прочности окружающего грунта, легко сниматься с внутренней стороны панелей при откопке котлована, быть водонепроницаемым.
В состав тампонажного раствора входят 12-14 % жирной глины (желательно бентонита) от массы цемента и до 0,5 % сульфатноспиртовой барды (ССБ) или сульфатно-дрожжевой бражки (СДБ).
Возведение стен в грунте небольшой глубины возможно путем устройства сплошного ряда секущихся свай, причем бурение каждой последующей скважины производится либо после начала схватывания бетона в предыдущей, либо после опускания в предыдущую скважину лидерной направляющей трубы, извлекаемой перед бетонированием (рис. 4.21). Если в средней части возводимого подземного сооружения предусмотрены колонны для опирания перекрытий, их возводят как буронабивные сваи одновременно с возведением ограждающих стен.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

По мере извлечения грунта из котлована, ограниченного стенами, монтируются перекрытия или устанавливаются анкеры, воспринимающие силы давления грунта.
Стены в грунте стремятся погрузить на 2-3 м в водонепроницаемый слой грунта даже ценой значительного (на 5-10 м) увеличения глубины стены по сравнению с необходимой. При этом часть стены ниже днища подземного сооружения, играющая роль противофильтрационной завесы, выполняется без армирования из соответствующих материалов.
При врезке стен в водоупор извлечение грунта из огражденного стенами котлована ведется в сухих условиях без водоотлива. Лишь в крайних случаях при строительстве способом стена в грунте применяют водопонижение или разрабатывают грунт подводным способом.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

При откопке траншей под глинистым раствором в грунте, примыкающем к стене, образуется тонкий закольматированный слой, обеспечивающий надежную гидроизоляцию стены.
Днище сооружений, возводимых способом стена в грунте, имеет такую же конструкцию, как и у опускных колодцев, включая гидроизолирующий слой.


Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»

Преимущества использования колец из ЖБИ





Кольца колодезные являются стандартными готовыми железобетонными изделиями, которые применяются с целью формирования колодцев под толщей земли для решения различных задач.

Такие кольца активно применяют в ходе создания коммуникационных систем, компонентом канализации, а также выгребных ям (септиков) и колодцев с водой для питья. В каждой из перечисленных ситуаций ЖБИ обязаны отвечать высочайшим стандартам качества в плане надёжности, герметичности и комфорта применения.

Важно, чтобы они ограничивали проникновение в середину подземных вод. Что касается колодцев с питьевой водой, то родниковая вода не должна попадать через зазоры в наружные части грунта. Вы можете приобрести ЖБИ кольца от УМС-22 в одной из специализированных компаний.

Как раз перечисленными выше и многими другими позитивными характеристиками могут похвастаться ЖБИ колодцы сборного типа.

Кольца для колодцев являются железобетонными изделиями, производство которых осуществляется в строгом соответствии с ГОСТом8020-90. Такие отдельные сборные компоненты применяют, чтобы создавать надёжные колодца значительной глубины. Достигнуть высочайшей герметичности можно посредством соединения нескольких колец с помощью особых крепёжных элементов.

Люди, которые в течение продолжительного периода времени эксплуатируют кольца колодцев, на собственном опыте убедились в их прочности и продолжительном эксплуатационном периоде. Если сравнивать с кладкой из кирпича и иными методами формирования колодцев, то применение колец демонстрирует гораздо большую эффективность.

Среди достоинств железобетонных колодцев сборного типа хотелось бы обозначить:

• Стойкость к воздействию пламени;
• Высочайший уровень герметичности;
• Стойкость к низким температурным режимам – после того, как конструкция затвердевает, она легко переносит даже сильнейшие морозы;
• Арматура располагается в середине бетона, что обеспечивает её защиту от влажной среды и появления ржавчины;
• Стойкость к износу. Даже после продолжительной эксплуатации кольца сохраняют свой первоначальный внешний облик и т.д.

Подъемные устройства и подъемные усилия



Подъемные устройства

Щиты поднимают подъемными стационарными механизмами, находящимися постоянно у обслуживаемого ими объекта, или передвижными. В качестве стационарных подъемных механизмов применяют электрические и ручные лебедки, гидравлические и винтовые подъемники. Передвижными подъемными механизмами служат козловые, мостовые и другие краны, тельферы, лебедки и т. п. Грузоподъемность механизмов зависит от величины напора, веса обслуживаемых затворов и от ряда других факторов. Она достигает в современных крупных сооружениях 300—500 т.
В случаях применения стационарных подъемных механизмов значительно упрощается и ускоряется маневрирование подвижной частью затвора. Для удержания затвора на любой требуемой высоте требуется лишь остановка лебедки и включение тормозных устройств. При передвижных подъемных механизмах для удержания щитов в поднятом состоянии требуются специальные подвижные устройства — подхваты. Последние чаще размещают поверху быков и в случае надобности выдвигают внутрь пазов; реже подхватные устройства размещают в пазах. Необходимость в подхватах может возникнуть и потому, что ход крюка передвижного крана не всегда бывает достаточен для полного подъема глубинного затвора из пазов.
При подъеме щитов стационарными подъемниками требуется большее количество подъемных механизмов, чем при передвижных, но отпадает необходимость в устройстве мощных подкрановых путей и в устройстве подхватов.
Применение стационарных подъемных механизмов целесообразно при небольшом числе открываемых затворов (обычно до четырех) или при очень коротких сроках, отводимых на маневрирование ими.
На ирригационных сооружениях широко применяют винтовые подъемники, винты которых являются одновременно и подъемным механизмом и тягой. Винтовые подъемники развивают как подъемное, так и посадочное усилия. Они просты, дешевы и надежны в эксплуатации. Габариты их невелики, поэтому их можно разместить даже на узких быках или служебных мостиках.
Щит соединяют с подъемными механизмами при помощи тяг: гибких (тросы и цепи Галля) или жестких (винты, рейки и штанги). Жесткие тяги необходимы при принудительной посадке щита на порог (дожим). В случаях, когда регулирование положения щита по высоте и удержание его в промежуточных открытых положениях производят с помощью подхватов, применяют штанги.
Тяги к опорно-концевым стойкам затвора присоединяют при помощи оси. Узел, в котором присоединяют тяги, называют подвесом. Ось подвеса плоского затвора следует располагать возможно ближе к вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести всего затвора.

Подхваты

Для удержания щита на весу служат подхваты. Они состоят из двух частей: неподвижной, заделанной в бетоне быка, и подвижной, выдвигаемой или откидываемой в паз. На последнюю собственно и опираются штанга или специальные приспособления самого щита. Подхваты могут быть консольными и двухопорными, перекрывающими паз. Первые проще для маневрирования, но создают большие усилия, вырывающие неподвижную часть подхвата и усложняющие закрепление ее в бетоне быка.
Наиболее удобно для маневрирования расположение подхватов на верху паза. Иногда затворы удерживают на весу при помощи откидных крюков или мощных выдвижных реек, закрепленных в опорных стойках щита. В пазах устанавливают специальные мощные рейки с гнездами, в которые и входят откидные или выдвижные части подхвата щита. Расстояние между гнездами определяет точность регулировки открытия отверстия затвора. Неудобство подхватов такого типа состоит в невозможности обслуживания их с верхней площадки и в необходимости обслуживающему персоналу спускаться в паз.
В местах, где затвор опирается на подхваты или где на затворе установлены подхваты, обычно необходимы дополнительные усиления.

Определение подъемного и опускного усилий

Усилие Nп, требуемое для подъема плоского затвора, на оси его подвеса определяют по формуле:



где G — полный вес подвижной части затвора;
Gб — вес балласта, если он имеется;
Tx — сумма сил трения в опорно-ходовых частях, исчисляемая с учетом наибольших значений коэффициентов трения;
Tуп — сумма сил трения в уплотнениях с учетом наибольших коэффициентов трения;
Vн — вертикальное давление воды на нижнюю часть затвора (подсос или выпор, фильтрационное давление под кромкой нижнего уплотнения и др.);
Vв — вертикальное давление воды на верхнюю часть затвора (вес столба воды над погруженным затвором);
1,1 и 1,2 — коэффициенты перегрузки; последний учитывает также трение в обратных и боковых направляющих устройствах.
Знаки у сил Vн и Vв назначают в зависимости от направления их действия, то есть в сторону движения затвора или против этого движения. Взвешивающее воздействие воды на погруженную часть затвора и балласта не учитывают.
Усилие Nоп, требуемое для опускания затвора без дожима:



Найденное усилие Nоп должно быть не более 0,9 G’ (веса затвора) с учетом взвешивающего воздействия воды на его погруженную часть, а при наличии балласта Nоп должно быть не более 0,9 (G’+Gб’) также с учетом взвешивающего воздействия воды на вес затвора и балласта.
Требуемое дожимное усилие Nд механизма в затворах, снабженных таким механизмом:



Усилие, необходимое для удержания подвижной части затвора в промежуточном положении:



В формуле (VII—38) учитывают только вертикальное давление воды V, направленное сверху вниз, а силы T’х и T’уп вычисляют с минимальными значениями коэффициентов трения (в движении) и минимально возможными значениями гидростатической нагрузки. Взвешивающее воздействие воды на погруженную в нее часть затвора и балласта не учитывается.

"СтальЛист" — современное металлообрабатывающее предприятие




"СтальЛист" - современное металлообрабатывающее предприятие

«СтальЛист» — современная компания, которая специализируется на металлообработке. Предприятие было основано в 2002 году в Москве и за время существования значительно расширило производство, накопило бесценный опыт и обзавелось высококачественным оборудованием. Компания предлагает обширный спектр услуг, среди которых наибольшим спросом пользуется разработка конструкторской документации на заказ, сварка алюминия и лазерная резка металла. Предприятие работает с практически любыми материалами и объемами производства, а также гарантирует высочайшее качество готовой продукции.

Разработка конструкторской документации

Наличие согласованного комплекта конструкторской документации является обязательным условием при производстве важных деталей и изделий. В документах описывается назначение производимых материалов, область применения, условия эксплуатации и другие характеристики.

Предприятие специализируется на разработке полного комплекта документации. В него будет входить все требуемые описания и расчеты нагрузок. Все работы производятся квалифицированными инженерами-проектировщиками посредством использования современного специализированного ПО. Документация предоставляется клиентам в печатном и электронном виде. Кроме того, компания обеспечивает поддержку проектов, которые реализованы на базе подготовленных расчетов.

Сварка алюминия

Предприятие предоставляют услуги по сварке алюминия, нержавеющей стали, латуни и других материалов. Рекомендовано обращаться к профессионалам, которые располагают специализированным оборудованием. Это гарантирует получение герметичного шва и отсутствие дефектов.

Сварка алюминия является ответственной задачей, с которой могут справиться профессионалы предприятия «СтальЛист». Они имеют большой опыт работы в сварочном деле, способны разработать качественный проект по обработке металлических изделий и реализовать его. Потенциальные клиенты могут посетить производство, просмотреть образцы изделий и понаблюдать за работой сварщиков лично.

Современные металлообрабатывающие предприятие «СтальЛист» применяет индивидуальный подход к каждому клиенту, стараясь удовлетворить запросы по мере технических возможностей. Высокое качество результата гарантируется.

Оседание поверхности




В процессе добычи давление в коллекторе снижается и вода обычно просачивается сбоку и снизу, замещая ранее находившиеся там флюиды. Если же такого замещения не происходит, то порода-коллектор постепенно уплотняется, и поверхность земли над ней может осесть (см. рис. 25.12).

Такая ситуация возникла на нефтяном месторождении Уилмингтон (Лонг-Бич, Калифорния), где добыча производится с 1930-х годов. К началу 1940-х годов было впервые отмечено образование поверхностного изгиба в форме чаши. В настоящее время центр этой «чаши» осел на 29 фут. (9 м), опустив большую часть города ниже уровня моря. Для остановки проседания была проведена обширная программа по нагнетанию воды, и сейчас город защищен дамбой от затопления.



Дно Северного моря прямо над месторождением Экофиск также просело примерно на 20 м из-за уплотнения породы-коллектора — Экофискского мела. Оседание было впервые зафиксировано в 1984 г. после разрушения обсадных колонн нескольких скважин и затопления лодочной станции на платформе. Высота Экофискской эксплуатационной платформы над уровнем моря снизилась до критической. В 1987 г. стойки платформы потребовалось отделить, основание — поднять, после чего нарастить стойки для повышения уровня платформы.

Сухой пиломатериал




Сухой пиломатериал

В качестве строительного материала древесина используется людьми уже тысячи лет. Даже при наличии более современных материалов и текстур в строительстве популярность древесины не снижается. Так и не удалось найти пока полноценную замену этому натуральному материалу. Сухой пиломатериал пользуется по-прежнему большим спросом. Построенные из такого сырья дома практически не подвержены усадке. Трещины между бревнами и брусьями со временем не появляются. Все стыки можно прочно соединить друг с другом без какого-либо риска.

Применение сухой древесины дает возможность сэкономить на утеплителе, так как поверхности изделий более ровные. Стены, которые отделаны сухим пиломатериалом, не выворачивает, они не трескаются и не коробятся. Деформациям доски не подвержены. Строителям значительно удобнее работать с пиломатериалом, если он качественно высушен. Для сушки используют специальные печи или камеры. Определенная влажность и температура поддерживаются внутри их. Дополнительно обеспечивают нужную циркуляцию воздуха, чтобы высыхание пиломатериалов проходило равномерно и медленно. Потоками теплого воздуха постоянно обдуваются все материалы. Выделяемая нагретой древесиной влага поглощается воздухом, а после испаряется в районе змеевика. Капли воды, которые конденсируются на нем, вытекают из печи по водосборнику.

Выбор продукции на рынке пиломатериалов достаточно большой. Сориентироваться в качестве и цене быстро получается не всегда. Вопросов у покупателей может возникнуть много. Чтобы правильно выбрать материал, следует изучить его особенности. Несколько видов распила существует в индустрии обработки. Распил может быть тангенциальным или радиальным. Последний вариант изначально стоит дороже, но при этом отличается более высокой прочностью и устойчивостью к воздействиям. В несущих конструкциях лучше использовать радиальные доски. При разбухании и сушки деформации они практически не подвергаются. Цвет материала более ровный, текстура – однородная, поэтому декоративная ценность досок весьма высокая.

Объясняется более высокая цена досок, которые получают с помощью радиального распила, также тем, что от общего объема деловой доски они составляют всего десять-пятнадцать процентов. Щелей такой материал практически не образует. Более высокий коэффициент деформации свойственен тангенциальным доскам.

Горное давление на подземные сооружения




На обделку камеры и выработок, пройденных подземным способом, окружающий массив оказывает горное давление.
Исходное напряженное состояние массива на глубине z характеризуется вертикальными напряжениями ?z = yz и горизонтальными напряжениями ?xy = ?yz. Величина коэффициента ?, связывающего вертикальные и горизонтальные напряжения, для четвертичных песчаноглинистых грунтов обычно составляет 0,6-0,8, причем большие значения относятся к глинам. В коренных скальных породах X наблюдается в пределах от 0,3 до 2-3, причем в различных направлениях по азимуту горизонтальные напряжения не обязательно будут одинаковы. Высокие значения ? свойственны районам литосферы, испытывающим тектонические сжатия. В среднем же для коренных пород характерно гидростатическое напряженное состояние:

?z = ?x = ?y = ?z/

При проходке выработки (рис. 6.4) вес столба массива над ней перераспределяется на боковые части, вследствие чего на контуре выработки возникает концентрация напряжений. Если напряжения в местах наибольшей концентрации не превышают прочности пород, то выработка устойчива, и ее крепление не требуется. Если концентрация напряжений превышает прочность породы на одноосное сжатие, то вокруг выработки развивается зона разрушенной породы, а максимум напряжений смещается от стенки выработки в глубь массива, в область всестороннего сжатия.



Разрушенную породу в кровле и стенках выработки необходимо поддержать с помощью крепления, в противном случае она обрушится в выработку, а зона разрушений вокруг выработки разрастется. Величину давления, воспринимаемого креплением выработки, называют горным давлением.
Точный аналитический расчет величины горного давления крайне затруднителен ввиду сложности физико-механических свойств горных пород, особенно в пределах неупругой зоны, где состояние породы изменяется от почти монолитного на внешнем контуре зоны до почти полностью раздробленного на контуре выработки.
Поэтому для ориентировочной оценки горного давления используются упрощенные инженерные схемы, из которых ниже рассматривается лишь схема К. Терцаги (рис. 6.5).



Согласно этой схеме в стенках выработки образуются поверхности скольжения под углом (45° — ?/2), по которым вышележащий столб шириной B1 = В + 2htg(45° — ?/2) опускается вниз. Однако при движении вниз этот столб встречает сопротивление сил сцепления и сил трения по боковым поверхностям — проявление арочного эффекта. Таким образом, при абсолютно жесткой крепи, не допускающей никаких подвижек столба породы вниз, и мобилизации арочного эффекта, горное давление было бы равно yz. При податливой крепи за счет арочного эффекта давление снижается.
Величина его составляет:



где ? — коэффициент бокового распора грунта, обычно принимаемый равным 1; ?, с, ?, — удельный вес, сцепление и угол внутреннего трения грунта соответственно.



Предсказываемая схемой Терцаги зависимость горного давления от податливости крепления подтверждается экспериментальными наблюдениями.
Боковое давление грунта на крепление выработки по схеме Терцаги определяется по формуле



В российской практике проектирования для расчета величины горного давления применяется схема профессора Протодьяконова. По этой схеме над выработкой образуется свод обрушения, пролет В и высота h1 которого над верхней точкой выработки определяются формулами (рис. 6.6):



где ? — значение «кажущегося» угла внутреннего трения грунтового массива, ?k = arctgf, f — коэффициент крепости породы.
Вертикальное давление ?v от веса породы свода обрушения и горизонтальное давление ?I сдвигающихся боковых призм определяется как



Коэффициент крепости породы f по определению профессора Протодьяконова, равен 0,1Rc, где Rc — прочность кубика породы на одноосное сжатие, МПа (для пород с величиной Rc >> 10 МПа). Для ряда дисперсных грунтов ориентировочные значения коэффициента крепости таковы:



Наряду с упрощенными и инженерными схемами расчета горного давления все большее применение находят численные методы механики сплошных и дискретных сред, требующие весьма подробной информации о механических свойствах массива и крепи, получение которой является сложной самостоятельной проблемой.
Достоверность расчетов горного давления по той или иной схеме невысока, поэтому при начале строительства крупного сооружения организуются экспериментальные измерения горного давления. Для этого между креплением и породными стенками укладываются плоские подушки из листового металла, заполненные внутри маслом. Давление в масле, пропорциональное горному давлению, измеряется манометрами. На основании результатов измерений корректируются проектные решения по конструкции крепления.

Подземные слои пород




Только некоторые слои осадочных пород имеют одинаковую толщину и состав. Горной породе свойственно понижать толщину в одном направлении и повышать — в другом (см. рис. 8.10). Фации переходят одна в другую, и иногда граница между ними является настолько резкой, что породы переслаиваются или выклиниваются друг в друга. Обычно выклинивается отдельный слой породы (см. рис. 8.11), например, песчаные клины часто прослеживаются в слоях сланца на морских берегах и в речных руслах.



Если выклинивание в сланце породы-коллектора происходит вверх по восстанию пласта, то это может привести К образованию ловушки для нефти. На северной границе Мидлендского прогиба в Западном Техасе встречаются нефтеносные выклинивания доломитовых коллекторов в соляные Пласты (см. рис. 7.2 и рис. 8.12).

Нефтяное месторождение Гленн-Пул, расположенное в Талсе (штат Оклахома), сформировалось в результате выклинивания вверх по восстанию песчаника в слой сланца (CM. рис. 8.13). Бартлсвиллский песчаник — коллектор пенсильванского возраста, заполняющий долину с наклоном 1° к Востоку. Скважины здесь имеют глубину не более 1500 фут . (500 м). На месторождении уже добыто 327 млн бар. (53 млн. куб. м) малосернистой нефти с плотностью 36—41°API. Гленн-Пул было обнаружено в 1905 г., и именно с него начался нефтяной бум в Оклахоме.



Эксплуатационные параметры дверей Капель





В настоящий момент на рынке стройматериалов представлено множество образцов дверей, которые нравятся многим покупателям. К таким изделиям всегда выдвигают очень строгие требования. Они должны отличаться функциональностью, красотой и продолжительным эксплуатационным периодом, а также в полной мере оправдывать пожелания всех тех, кто их покупает. Не нужно забывать и о том, что каждая дверь, помимо своих главных опций, должна отличаться стильным видом. На какие же ультрасовременные и практичные двери, выпускаемые под брендом KAPELLI, нужно обращать самое пристальное внимание?

Изготовителем одних из самых качественных межкомнатных конструкций на отечественном рынке считается торговая фирма «Интехпласт», выпускающая двери Капель. Они создаются посредством инновационного оснащения и с использованием полного техничного потенциала. Все изделия этого бренда отвечают не только российским, но и мировым стандартам качества.

Среди преимуществ изделий Kapelli стоит отметить:

• Они не поглощают влагу и отличаются незначительной паропроницаемостью.
• Благодаря применению ультрасовременных методик в производстве дверей от этого бренда, их можно монтировать даже в условиях высокого уровня влажности, к примеру, в банных комплексах, саунах и бассейнах.
• Различные учреждения, в том числе медицинские центры и образовательные заведения, предпочитают именно двери Капель, так как их можно очищать, используя различные составы, содержащие хлор.
• Такие двери отличаются весьма продолжительным эксплуатационным периодом, так как их уровень теплопроводности минимальный. Такие двери прослужат вам значительно дольше, чем, к примеру, изделия из ДСП.
• Выбирая двери такой торговой марки, вы можете не беспокоиться по поводу гниения, появления ржавчины и плесени. Дело в том, что вся продукция Kapelli проходит особую обработку. К тому же, производят их из соответствующих материалов, которые выглядят эстетично. Если вы находитесь в поисках конструкции для открытых пространств, к примеру, для террас и балконов, то советуем обращать внимание на двери именно этого бренда.