Sissejuhatus teraskonstruktsiooni – torusõrestike projekteerimine ja ehitamine (Gao Dashangi konstruktsioonivorm)

Mar 07, 2024 Jäta sõnum

1. Torusõrestikkonstruktsioonid (tuntud ka kui terastoru sõrestikud, torufermid või torukonstruktsioonid) jagunevad tasapinnalisteks või ruumilisteks sõrestikusüsteemideks.


Erinevus tavalistest sõrestikutest seisneb viisis, kuidas need sõlmed ühendavad. Võrekonstruktsioon kasutab poltidega kuul- või õõnsakuulisõlmesid, samas kui torusõrestiku konstruktsioonis on sõlmedes otse terastorudega (ümmargused terastorud või kandilised terastorud) keevitatud ristuvad sõlmed.


Torusõrestiku konstruktsioonil on lihtsa sõlmekuju, lihtsa ja elegantse välimuse eelised. Samal ajal on see tänu ristuva keevitamise kasutamisele kasulik ka roostetõrjeks ja puhastushoolduseks. Kuid ristuval keevitamisel on protsessidele ja töötlemisseadmetele teatud nõuded, seega on torusõrestiku struktuuril ka mõned piirangud:


1) Lõikuvate sõlmede kõõlu suund peaks olema konstrueeritud nii, et see oleks võimalikult kooskõlas terastoru välisläbimõõduga. Erinevate sisejõududega elementide puhul kasutatakse sageli sama terastoru välisläbimõõtu ja erinevat seinapaksust. Seina paksus ei tohiks liiga palju muutuda, vastasel juhul on terastorude vaheline splaissingu hulk liiga suur. Seetõttu ei saa materjali tugevust täielikult ära kasutada, mis suurendab kasutatava terase kogust. See on üks põhjusi, miks torusõrestikukonstruktsioonides kasutatakse sageli rohkem terast kui võrekonstruktsioonides.


2) Lõikuvate sõlmede töötlemine ja paigutus on keerukad ning ristuvate joonte sooned on muutlikud, muutes käsitsi lõikamise keeruliseks, nõudes seega kõrgeid mehaanilisi nõudeid.


3) Torusõrestiku konstruktsioonid on kõik keevitatud sõlmed, mis nõuavad keevitamise kokkutõmbumise kontrolli ja kõrgeid keevituskvaliteedi nõudeid. Lisaks keevitatakse need kõik kohapeal, mille tulemuseks on suur keevitustöökoormus.


Mitmemõõtmelise CNC-lõikamistehnoloogia väljatöötamisega on torusõrestiku konstruktsioonide töötlemisel mõned raskused ületatud. Praegu on mõned kodumaised ettevõtted selle tehnoloogia paigaldanud, mis võimaldab praktilises inseneritöös kasutada ristuvate torude sõrestike konstruktsioone.


Torusõrestiku konstruktsioon peaks olema kolmnurkse ristlõikega ruumilise sõrestiku kuju, mis koosneb ülemisest, alumisest kõõlust ja võrkelemendist (joonis 2). Nööridetaili nimetatakse ka põhitoruks ja võrkelementi harutoruks. Peatoru on jämeda ja ühendatud läbimõõduga, mis on mugav harutorude ristumiseks ja keevitamiseks. Sõrestiku paigutus, laius ja kõrgus tuleks valida mõistlikult, et vältida nii palju kui võimalik keevitusliinide kokkupõrget külgnevate harutorude vahel. Söehoidla konstruktsiooni saab varustada mitme kolmemõõtmelise torufermiga, nagu on näidatud joonisel 2 (a), ning iga sõrestiku vahele tuleb paigaldada ühendusvardad ja kaldtugi.

 

Torusõrestiku konstruktsioonide arvutamisel ja analüüsil kasutatav mudel on peamiselt seotud sõlmede jäikusega. Varda otsa paindemomendil ja sõlme jäikuse suurusel põhinevad kolm analüüsimudelit:

① Eeldusel, et kõik osad on hingedega;

② Eeldusel, et kõik elemendid on jäigad ja neid käsitletakse talaelementidena;

③ Eeldades, et põhitoru on jäigalt ühendatud talaelement, on harutoru peatoru külge hingedega ja harutoru kannab ainult teljesuunalist jõudu.


2. Terastoru sõrestiku struktuuri sõlmed
Terastoru sõrestikukonstruktsioonide jaoks on vaja kasutada spetsiaalseid torusõrestiku sõlme. Siin mainitud torusõrestiku sõlm ei vaja sõlmeplaate, õõnsaid kuule ega poltühendusi. Selle asemel viitab see terastorudele (ümmargused terastorud või ruudukujulised terastorud), mis ristuvad ja keevitatakse ristumissõlmes. Ühendatud on ainult kaks samal teljel asuvat põhitoru ning ülejäänud osad (st harutorud) töödeldakse läbi otsa ristumisjoone ja keevitatakse otse läbiva elemendi (st põhitoru) välispinna külge; Mitteläbitavatel osadel võivad sõlme asukohas olla teatud lüngad (vahe tüüpi sõlmed) või osaline kattumine (sõrmuse tüüpi sõlmed).
Lõikuvate sõlmede vorm on seotud ühendatud liikmete arvuga. Kui võrguelement ja kõõluelement on samal tasapinnal, on tegemist ühe tasapinnalise sõlmega. Kui võrguliige ja akordielement ei ole samal tasapinnal, on tegemist mitmetasandilise sõlmega.

 

Võttes näiteks sõrestikukonstruktsiooni, kus põhi- ja harutorud on mõlemad ristuvad ringikujulised torud


Ristmikjoone lõikamist peeti kunagi keeruliseks tootmisprotsessiks, kuna ristuvate terastorude arv, nurk ja suurus varieerusid, mille tulemuseks olid erineva kujuga ristumisjooned ja raskused soonte töötlemisel, muutes selle ruumiliste sõrestikstruktuuride puhul veelgi keerulisemaks. Kuid mitmemõõtmelise CNC-lõiketehnoloogia arendamisega on need raskused ületatud. Praegu on mõned kodumaised ettevõtted selle tehnoloogiaga varustatud, nii et torusõrestiku konstruktsioonil on head väljavaated suure ulatusega konstruktsioonides.