52576970 Proiectarea Unei Hale Industriale

7/29/2019 52576970 Proiectarea Unei Hale Industriale

1/80

U.E.M. F.I.R. PROIECT DE DIPLOM Pag.1

CUPRINS

5. NECESARUL DE MATERIALE ..........................................................................................................................73

1. MEMORIU DE PREZENTARE

1.1. DESCRIEREA GENERAL A HALEI INDUSTRIALE DIN PUNCT

DE VEDERE CONSTRUCTIV I FUNCIONAL

Prin hale se neleg construcii cu un singur nivel, care nchid spaii mari, ntinse.

De obicei spaiul interior al unei hale este limitat de acoperi i de pereii laterali fiind complet

liber sau mprit n mai multe deschideri prin iruri de stlpi; pe unele poriuni pot exista perei

interiori care compartimenteaz interiorul. De asemenea, dup necesiti, pot exista la diferiteniveluri platforme i galerii.

1.2. ALCTUIREA GENERAL A HALELOR INDUSTRIALE

Halele au utilizri foarte diferite. Pot servi ca hale de fabricaie, magazii, hangare,

garaje, etc.. Dimensiunile generale sunt determinate de destinaia lor, de modul n care se

impune s fie rezolvate sistemele interioare de transport i de modul de rezolvare al luminrii,aerisirii, nclzirii i izolrii. Mai pot avea unele influene necesitatea de extindere, de adaptare

la condiiile tehnologice viitoare, natura terenului de fundaii, etc..

Construcia de hale metalice constituie un sistem spaial complex format din diferite

elemente. Structura metalic a halei poate servi numai pentru susinerea acoperiului, sau poate

s mai susin i utilajele de ridicare i de transport i alte instalaii industriale. Diversitatea

mare a domeniilor n care se folosesc halele metalice i a condiiilor pe care trebuie s le

ndeplineasc, conduce la tipuri de hale cu forme i alctuiri foarte variate. Halele industriale

cu forme i alctuiri specifice diferitelor ramuri industriale sunt cele mai rspndite.

n alctuirea structurii metalice a halelor industriale intr n general urmtoarele

pri:


2/80


a) elementele acoperiului, formate din pane, luminatoare, ferme sau grinzi cu

seciune plin, care susin nvelitoarea i eventual diverse instalaii i sisteme de transport;

b) structura de rezisten, alctuit din stlpi i ferme, din cadre cu seciune plin

sau din alte combinaii de elemente astfel legate ntre ele nct s alctuiasc sisteme portante,

n general plane. Unele elemente ale structurii de rezisten i ale acoperiului pot fi comune.

Structura de rezisten primete ncrcrile ansamblului construciei i le transmite la fundaii;

mpreun cu alte elemente asigur rigiditatea necesar halei;

c) contravntuirile elementelor acoperiului i pereilor; acestea preiau forele

orizontale pe care le transmit structurii de rezisten sau direct la fundaie; asigur stabilitatea

elementelor de rezisten i contribuie la rigidizarea halei;

d) scheletul metalic al pereilor, alctuit din stlpi i din grinzi orizontale pe care se

fixeaz elementele de nchidere ale pereilor;

e) construciile auxiliare, formate din grinzile cilor de rulare ale utilajelor de

ridicare i de transport, din platforme, susineri, scri, etc., necesare procesului tehnologic.

Fiecare din aceste pri, de la caz la caz, ajunge la forme, dezvoltri, alctuiri

diferite; pe grupe de construcii ele se pot ns uniformiza, ceea ce duce la avantaje tehnice i

economice.

1.3. FORMA HALELOR N PLAN I N ELEVAIE

n plan halele industriale au n general form dreptunghiular sau compus, prin

alturarea a o serie de dreptunghiuri, dup cerinele tehnologice. Halele cu alte destinaii (sport,

ntruniri, expoziii) capt de cele mai multe ori alte forme: circulare, ovale, poligonale.

Alegerea formei i dezvoltarea n plan i n seciune a halelor industriale sunt influenate n

primul rnd de procesul tehnologic.

Din studiul tehnologic rezult date referitoare la:

amplasamentul i gabaritul utilajelor de producie, de ridicare i

transport ale instalaiilor din hal i de sub nivelul pardoselii;

regimul i condiiile de exploatare;

necesitile de dezvoltare viitoare prin extinderea halelor i prin

modificarea gabaritelor i a capacitii utilajelor;

Intervin apoi elementele de ordin constructiv i economic:

rapoarte ntre dimensiunile generale i schemele constructive care s duc la

o folosire raional a spaiului i la un consum minim de oel;

folosirea unor elemente de construcie tipizate care uureaz construcia i

montajul.


3/80


Concomitent cu stabilirea formei n plan i n elevaie se alege reeaua de stlpi

respectndu-se principiul modelrii. La halele cu o singur deschidere stlpii sunt aezai pe

liniile pereilor laterali; la halele cu mai multe deschideri apar iruri de stlpi interiori. Este

preferabil adoptarea unei reele de stlpi aezai la intersecia liniilor care determin traveea i

deschiderile adoptate, ceea ce duce la o rezolvare constructiv uniform. Mrimea traveei se

stabilete dup necesitile tehnologice i de tipizare. ntre stlpii halei se aeaz deseori utilaje,

cuptoare i alte instalaii care pot impune distana dintre stlpi; tipizarea cere distane uniforme.

Dimensiunile caracteristice n plan ale halelor industriale sunt date de deschideri i travee.

1.4. NCRCRILE HALELOR INDUSTRIALE

Structura de rezisten a halelor metalice i nvelitorile sunt uoare. n construciile

industriale intervin sarcini permanente, utile i accidentale n combinaii foarte variate. Sarcini

permanente, uneori nsemnate, dau canalele de ventilaie, conductele pentru energie, pasarelele

de acces. De construciile metalice pot fi suspendate rezervoare, buncre sau alte instalaii

tehnologice cu greutate constant sau variabil. n anumite sectoare industriale peste

acoperiuri sau pe perei se aeaz conducte de gaze cu diametru mare, grele.

Platformele din hale care se gsesc n jurul utilajelor, cuptoarelor, etc., ajung s

suporte uneori ncrcri destul de mari din crucioare, vagoane, din materialele care se depunpe pardoseli sau din piesele care se depoziteaz cu ocazia demontrii pentru reparaii.

Unele instalaii sunt aezate pe platforme sau sunt susinute direct de construcie,

dnd i unele fore orizontale, vibraii sau ocuri. Un caracter deosebit al celor mai multe dintre

sarcinile utile care se ntlnesc n halele industriale este c acestea variaz mult i la intervale

de timp scurte i au efecte dinamice importante. Aceste efecte se manifest foarte dezavantajos

pe msur ce instalaiile i construcia se uzeaz, aciuni care provoac fenomenele de oboseal

ce se ntlnesc des n cadrul halelor industriale.

Influena ncrcrii cu zpad asupra arpantelor construciilor metalice, n special

cnd nvelitorile sunt uoare, este destul de important. ncrcarea cu zpad poate deveni

dezavantajoas i prin aglomerri care sunt posibile pe suprafee mari.

Cunoaterea sarcinilor, a valorii lor i a modului de aciune, n cazul halelor

metalice, este necesar pentru c acestea au influen asupra dezvoltrii calculelor, asupra

formelor constructive care se adopt i asupra modului de rezolvare a detaliilor construciei.


4/80


1.5. INFLUENA CONDIIILOR DE EXPLOATARE

mprirea construciilor halelor industriale n grupe dup regimul de exploatare,

constituie un principiu raional care permite ca msurile care se iau la proiectarea acestora s

fie difereniate dup importana i solicitrile la care sunt supuse construciile. Prin aceasta se

mrete durata i se reduc cheltuielile de exploatare la construciile supuse unui regim de

exploatare mai greu i se evit supradimensionarea construciilor cu un regim mai uor.

Criteriile de difereniere admise astzi de prescripiile noastre se refer la

construcii ntregi; ar fi ns util s se stabileasc unele diferene chiar i pentru elementele

aceleiai construcii, deoarece unele dintre ele sunt supuse la condiii diferite. De exemplu,

elementele structurii de rezisten, grinzile cilor de rulare lucreaz n condiii mai grele dect

elementele arpantei acoperiului i a pereilor. Pe de alt parte i importana ieirii din

funciune a diverselor elemente ale aceleiai construcii este diferit.

Clasificarea construciilor halelor n grupe ine seama de condiiile de solicitare

datorate podurilor rulante i de aciunile dinamice date de utilajele tehnologice i de mijloacele

de transport.n cazul de fa, hala industrial se ncadreaz n grupa a II-a cu regim de

exploatare mediu cuprinznd construcii care au poduri rulante cu regim de lucru mediu folosite

mai puin de jumtate de timp i cu ncrcri variate, de la cele mai mici pn la capacitatea

normal. Viteza de deplasare a podurilor este sub 100 [m/min]; ocurile sunt medii; se lucreaz

n dou schimburi. Hala este situat ntr-o regiune la care temperatura de exploatare minim

este de -30 [oC]. ncrcrile datorate zpezii pot ajunge la valori cuprinse ntre 50-70

[daN/m2], iar presiunea datorat vntului poate ajunge la valoarea maxim de qv = 50 [daN/m2].

1.6. DESCRIEREA GENERAL A STLPILOR PENTRU HALE

INDUSTRIALE DIN PUNCT DE VEDERE CONSTRUCTIV I

FUNCIONAL

Structurile cu stlpi i cu ferme au form de cadre aezate transversal halei; au o

deschidere sau mai multe deschideri. n general se urmrete s se dea structurilor o form i odezvoltare care s corespund ct mai bine solicitrilor la care sunt supuse. Cele mai des

utilizate sunt structurile ncastrate n fundaii i cu legturi rigide ntre stlpi i ferme.


5/80


ncastrarea stlpilor n fundaii se face n toate cazurile deoarece legtura ncastrat permite

soluii mai rigide i mai avantajoase din punct de vedere constructiv i economic. ncastrarea

nu este indicat doar n cazul n care terenul este de o aa natur nct nu ar putea suporta

efectele momentelor.

Un exemplu de asemenea structur este redat n figura 1.1.

Fig. 1.1. Model structuri ncastrate.

La alctuirea acestor structuri este necesar s se in seama de posibilitile de

tipizare i uniformizare a elementelor acestora. Stlpii halelor pot cpta forme comune sau

asemntoare la diferite categorii de structuri.

1.7. FORMELE CONSTRUCTIVE I ALCTUIREA STLPILOR

HALELOR INDUSTRIALE

Stlpii halelor industriale pot fi clasificai dup mai multe criterii: dup alctuirea

seciunii transversale, acetia pot fi cu nlimea seciunii transversale constant sau variabil,

cu seciune plin sau din elemente deprtate solidarizate cu plcue sau zbrele.

Stlpii cu nlime constant se folosesc cnd solicitrile (momente i forte axiale)

variaz relativ puin i pe lungimea acestora. Sunt indicai la hale cu poduri rulante cu

capacitate mic de ridicare, la construcii uoare, la platforme industriale, la diferite susineri,

etc. (figura 1.2).


6/80


Fig. 1.2. Stlpi pentru construcii uoare.

Aceti stlpi se pot realiza cu seciune plin prin sudare automat sau, cnd

condiiile constructive sau de rigiditate necesit ndeprtarea ramurilor, din elemente deprtate

zbrelite.

Stlpii cu nlimea variabil se folosesc de regul la hale unde variaia eforturiloreste mai pronunat (figura 1.3).

Fig. 1.3. Stlpi cu nlime variabil.


7/80


Halele industriale cu poduri rulante au stlpii cu nlimi constante pe anumite zone

(stlpi cu seciunea n trepte). De regul, se dezvolt seciunea de sub nivelul grinzii podului

rulant. Stlpii cu variaie n trepte se pot realiza cu seciune plin sau dac ramurile verticale

rezult prea deprtate poate rezulta mai economic alctuirea prii inferioare cu zbrele, iar a

prii superioare cu seciune plin.

Stlpii cu seciune plin se realizeaz prin sudarea automat a tablelor i a

platbandelor care alctuiesc inima i tlpile. n cazul elementelor puternic solicitate precum i

pentru mrirea rigiditii n plan transversal tlpile la rndul lor se alctuiesc din profile dublu

Tlaminate, sau din profile compuse prin sudur.

Elementele cu zbrele se alctuiesc din profile laminate sau compuse prin sudur.

Solidarizarea cu plcue nu se aplic dect la stlpii comprimai centric; n cazul stlpilor

solicitai de fore axiale, momente i fore tietoare se adopt soluia cu zbrele evitnd astfel

apariia momentelor suplimentare n ramurile stlpului. Ramurile stlpilor cu solicitri mari se

realizeaz prin elemente sudate, iar zbrelele din corniere sau dac este necesar din profile U.

Pentru a asigura indeformabilitatea stlpilor i pentru a mri rigiditatea lor la

rsucire se prevd din loc n loc nervuri (la stlpii cu seciune plin) i diafragme de rigidizare

(la stlpii din elemente deprtate figura 1.4).

Fig. 1.4. Nervuri i diafragme de rigidizare.


8/80


La stlpii cu seciune plin cu inima avnd suplee mare, pentru a evita fenomenele

de voalare, pe lng nervurile de rigidizare transversale, se poate prevedea i o nervur

longitudinal continu. n acest caz nervurile transversale se ntrerup sudndu-se de nervurile

longitudinale, iar la verificare n aria seciunii transversale a stlpului se consider i suprafaa

nervurilor longitudinale. Nervurile transversale se prevd de regul la extremiti i n cel puin

dou seciuni de pe lungimea unui tronson de montaj a stlpului (figura 1.4). Dispunerea lor

este obligatorie i n dreptul prinderilor unor console sau grinzi, zone unde se transmit fore

locale importante. La elementele cu zbrele dispunerea diafragmelor transversale se efectueaz

dup aceleai reguli ca i nervurile transversale la stlpii cu susinere plin.

Capetele stlpilor sunt amenajate astfel nct s permit rezemarea grinzilor. De

regul sub placa de centrare a grinzii, platforma de rezemare din capul stlpului se ntrete cu

nervuri de rigidizare verticale care la rndul lor sunt prevzute la partea inferioar cu

diafragm. Reaciunea se transmite prin intermediul nervurilor de rigidizare vertical la inima

stlpului cu seciune plin. Stlpii realizai din elemente deprtate au capul amenajat

asemntor, dar lipsind inima plin se prevede cu cte o travers sau plac lateral de o parte i

de alta a ramurii. Reaciunea se transmite prin intermediul nervurii verticale i a traverselor la

ramurile sau montanii stlpului. Uneori, n locul celor dou traverse se poate prevedea numai o

singur inim.

Consolele i zonele de rezemare ale grinzilor de rulare se realizeaz diferit de lastlp la stlp n funcie de mrimea solicitrilor i de modul de realizare al stlpului (seciune

plin sau din elemente deprtate). La stlpii cu seciune constant i cu inim plin rezemarea

se face pe console dublu Tsudate de stlp (figura 1.5).

Fig. 1.5. Console dublu T sudate de stlp.

n dreptul tlpilor consolei stlpul este ntrit cu nervuri de rigidizare care transmit

forele orizontale provenite din momentul ncovoietor la inima stlpului. Nervurile de


9/80


rigidizare, respectiv tlpile consolelor trebuie sudate de stlp cu suduri care s poat transmite

forele ce le revin.

La stlpii din elemente deprtate consolele se pot realiza din profile U sau tabl

care se sudeaz n exterior. Dac stlpul este n trepte, grinda de rulare se aeaz de regul pe

una din ramuri (figura 1.6).

Fig. 1.6. Ataarea grinzii de rulare pe ramura stlpului.

Prinderea grinzii de rulare de stlp trebuie s asigure transmiterea forelor care apar

n exploatare. Aceast prindere se realizeaz cu uruburi de ancoraj.

Bazele stlpilor se reazem prin ncastrare n fundaia de beton cu ajutorul

buloanelor de ancoraj. Bazele stlpilor se recomand s fie simple, s se poat aeza uor i

repede i s nu fie influenate mult de eventualele abateri n aezarea buloanelor de ancoraj.

1.8. CARACTERISTICI TEHNICE PRINCIPALE


10/80


Hala industrial a crei stlpi trebuie proiectai are o nlime H = 17 [m] i o

deschidere L = 21 [m].

Stlpii halei se proiecteaz n dou variante:

cu inim plin (seciune constant);

cu zbrele (seciune variabil).

Fig. 1.7. Schemele constructive ale celor doi stlpi.

Dimensiunile caracteristice sunt:

H = 17 [m];

h1 = 4,5 [m];

h2 = 12,5 [m];

L = 21 [m].

1.9. CONDIII DE FUNCIONARE I EXPLOATARE

Hala industrial n cazul de fa este o construcie care lucreaz n regim de lucru

mediu. ncrcrile stlpilor sunt variate de la cele mai mici pn la valoarea nominal. Stlpii


11/80


halei industriale sunt ncercai la temperatura de exploatare minim de -30 [oC], ncrcrile

datorate zpezii ajung pn la valori cuprinse ntre 50-70 [daN/m2], iar presiunea datorat

vntului poate ajunge pn la 50 [daN/m2].

1.10. ALEGEREA MRCII DE OEL NECESAR PENTRU A REALIZA

STLPII HALEI INDUSTRIALE N CONSTRUCIE SUDAT

Alegerea materialelor metalice pentru realizarea elementelor unei construcii de oel

este o problem important, cu un grad mare de complexitate. Prin alegerea judicioas a

materialelor metalice trebuie s se asigure construciei o eficien ct mai mare din punct de

vedere al execuiei (uzinare, montaj), al exploatrii (siguran n exploatare, ntreinere), al

consumului de oel i al costului.

Alegerea materialelor metalice pentru o construcie se face n funcie de natura,

importana i mrimea solicitrilor, de nivelul temperaturii i condiiilor de exploatare,

condiiile de execuie, costul oelului, etc., i const n stabilirea mrcii, a clasei de calitate i a

gradului de dezoxidare a oelului pentru structura de rezisten.

Structura de rezisten a unei hale este important deoarece adpostete oameni,

procese tehnologice, i trebuie s i se asigure o bun siguran n exploatare.

O alt problem care apare la alegerea oelului este aceea c se lucreaz latemperaturi relativ sczute care tind spre -30 [oC] i pentru realizarea stlpilor se folosesc

profile laminate.

Realizarea unor construcii metalice sudate durabile cu o bun comportare n

exploatare este determinat de conservarea tenacitii mbinrilor i a custurilor sudate, deci a

sudabilitii. Sudabilitatea oelurilor depinde de foarte muli factori i determin, n condiiile

de sudare date, atitudinea tehnic a oelurilor pentru realizarea anumitor mbinri.

Principalii factori care influeneaz sudabilitatea oelurilor sunt: proprietile fizico-mecanice ale oelului, condiiile tehnologice i procedeul de sudare folosit, concepia

constructiv adoptat, tendina de fisurare la cald sau la rece a oelului, condiiile de lucru ale

elementelor sudate, natura i nivelul solicitrilor, temperatura de serviciu, etc.

La alegerea clasei de calitate a oelului exist tendina de a alege indiferent de

natura construciei i condiiilor de lucru oelul cel mai bun i cu o clas de calitate ct mai

ridicat. Cu ct clasa de calitate a oelului este mai ridicat, cu att el se obine mai greu i din

aceast cauz este mai scump.

Din punct de vedere economic i tehnic raional este s se respecte principiul de a

folosi oelul cel mai potrivit unui anumit scop dat n funcie de solicitare, exploatare i montaj.


12/80


Oelul folosit trebuie s fie astfel ales i pus n oper nct sub influena condiiilor

de execuie i exploatare, precum i de influenele produse din exterior, ca i cea datorit

temperaturilor sczute, s nu prezinte o scdere periculoas a capacitii de rezisten fa de o

eventual rupere fragil.

Un alt criteriu pentru realizarea construciei este felul i mrimea ncrcrilor la

care este supus construcia. Stlpii halei sunt solicitai variabil dinamic i pe lng condiia de

rezisten mai trebuie s ndeplineasc n mod riguros i condiia de stabilitate local i

general, plus sgeata stlpului s fie mai mic dect cea admis. Avnd n vedere aceste

considerente pentru stlpi se alege o marc de oel nu mult superioar, dar cu o clas de calitate

ridicat. Din STAS 500/2-80 se alege oelul de uz general OL 37. Stabilitatea clasei de calitate

a oelurilor pentru construcii metalice sudate se face cu ajutorul metodei coeficientului de

periculozitate (STAS R8542-70). Aceast metod permite stabilirea clasei de calitate a unui

oel n funcie de natura i severitatea solicitrilor, grosime a produsului i temperatura de

exploatare a construciei (diagrama 1.1).

T e m p e r

0 - 1 0 - 2 0 -

Diagrama 1.1. Determinarea clasei de calitate a oelului.

n acest scop se calculeaz coeficientul de periculozitate n cazul solicitrilor de

traciune sau de compresiune, cu relaia:

G = K S B, unde:K factor constructiv;

S factor de importan;

B factor de solicitare.


13/80


Oelul de uz general OL 37 este un oel care are rspndirea cea mai larg n

tehnica construciilor, satisface n cea mai mare msur condiiile cerute, fapt pentru care mai

este denumit i oel normal de construcii.

Deoarece stlpii au custuri continue pe ntreaga lungime a lor, sunt alctuii cu

seciune cu inim plin i cu zbrele. Totodat sunt rigidizai cu elemente transversale i au

elemente cu custuri transversale i longitudinale la toate celelalte elemente, dar i n zonele n

care apar variaii mari de seciune. Se obine astfel un coeficient K = 1,4.

Stlpii halei sunt construcii sudate de o importan deosebit, fiecare element

component avnd un rol de funcionare bine definit, astfel nct se alege coeficientul S = 1.

Solicitarea stlpilor este mare; apar solicitri dinamice importante i solicitri prin

oc cu vitez de solicitare peste 5000 [daN/cm2sec]. Funcie de aceste considerente se alege

coeficientul B = 1,4.

Coeficientul de periculozitate va fi :

G = K S B = 1,4 1 1,4 = 1,96 2

innd cont de temperatura minim de exploatare care este de -30 [oC] i de

grosimea maxim a laminatelor de 25 [mm], se obine clasa de calitate 3k.

Tabelul 1.1.Caracteristicile mecanice i compoziia chimic a oelului stabilit

MARCA STAS Compoziia chimic [%]C Mn Si Smax. Pmax.OL37.3K

.

500/2 - 80 max. 0,19 max. 0,85 max. 0,4 0,05 0,05

MARCA

STAS CARACTERISTICI MECANICE

Limita

de

curgere

[N/mm2

]

Rezistena

la rupere

[N/mm2]

Alungirea

[%]

Reziliena

[daJ/cm2]

Energia de

rupere

[daJ]

Modul de

elasticitate

[daN/cm2]

Coeficient de: Masa

[kg/m3]

0oC -20oC long.

E

Transv.

G

constr

transv

dilat.

term.

lin. tOL37.3K 500/2 - 80 240 370-450 26 7 2,8 2,8 2,1.106 8,1.104 0,3 1,2.10-5 7850

1.11. DEFINITIVAREA SOLUIEI CONSTRUCTIVE A

TEMEI DE PROIECTARE

Din cele specificate anterior, stlpii halei se vor construi n dou variante:

cu inim plin;

cu zbrele.Pentru grinzile cii de rulare se va alege soluia de grind continu cu inim plin,

cu grind de frnare din zbrele sau cu inim plin cu pasarel de circulaie la nivelul inei.


14/80


Contravntuirile stlpilor se dispun n plan paralel cu axa de simetrie a halei i pe

linia stlpilor marginali (n pereii halei) i totodat la cele dou capete ale halei.

2. MEMORIU DE CALCUL I PROIECTARE

Calculul construciilor n Romnia, dup normele n vigoare, se face n stadiul

elastic.

Dimensionarea elementelor de construcii din oel, n cazul construciilor civile i

industriale se face cu metoda strilor limit (STAS 10108/0-78).

Stabilirea formei seciunii elementelor de construcii din oel se recomand s se

fac cu luarea n considerare a urmtoarelor criterii generale menite s asigure:

siguran maxim n exploatare a elementelor de construcii;

consum minim de oel;

realizare ct mai simpl;

seciunile pe ct posibil simetrice fa de planul de aciune al solicitrilor.

2.1. ALCTUIREA CII DE RULARE

Grinzile cilor podurilor rulante pot fi aezate pe consolele stlpilor , pe stlpi, care

se lesc la nivelul tlpii inferioare sau pot fi aezate pe console susinute de grinzile

longitudinale ale halelor. Pe console se aeaz numai grinzile podurilor rulante de capacitate

mic (5 10 [tf]).


15/80


Fig. 2.1. Console poduri rulante de capacitate mic.

n mod obinuit, calea de rulare se compune din:

grinda de rulare sau grinda principal pe care circul podul rulant i carepreia forele orizontale i verticale transmise de podul rulant;

grinda de frnare care preia forele transversale a cii rezultate din frnarea

cruciorului podului rulant;

ina de rulare susinut de grinda de rulare.

Grinzile de rulare se alctuiesc n general cu seciune plin dublu T(simetric sau

asimetric). Grinzile de rulare cu seciune plin pot fi simplu rezemate sau continue pe ntregul

tronson al halei.

n acest caz, se alege grinda de rulare cu seciunea plin continu pe ntregul

tronson al halei.

Grinda de frnare poate fi cu zbrele sau cu inim plin. Acest lucru depinde de

grupele de funcionare ale podurilor rulante. Podina de circulaie se realizeaz din grtare cu

tabl expandat.

La calea marginal grinda de frnare are una din tlpi format de talpa superioar a

grinzii de rulare i talpa dinspre exterior realizat din profil U,Isau corniere. Cele dou tlpi

sunt legate ntre ele cu zbrele sau cu inim plin.


16/80


2.2. ACIUNI CARE SOLICIT CALEA DE RULARE

2.2.1. ncrcri transmise de roile podului rulant

a) ncrcri verticalencrcrile verticale transmise de roile podului rulant variaz ca intensitate n

funcie de poziia cruciorului de pe pod. Pentru podurile rulante de uz general avem

urmtoarele valori ale ncrcrilor normale:

pmaxn = 185 [kN]

pminn = 81 [kN]

b) ncrcri orizontale

n lungul cii de rulare frnarea unui pod provoac o for orizontal la faa

superioar a inei avnd rezultanta:

p1n = fpmax.fn = 0,1185 = 18,5 [kN], unde :

p1n fora normal orizontal din frnarea podului;

pmax.frn suma apsrilor verticale maxime normale a roilor de frnare pe aceleai

ine;

f - coeficient de frecare a roilor de in.

Frnarea cruciorului provoac transversal cii n plan orizontal un convoi de fore

concentrate mobile, transmise la faa superioar a inei de rulare prin roile podului rulant.

Roile avnd bandaj n ambele pri, aciunea frnrii cruciorului se poate transmite integral

unei singure ci de rulare.

Valoarea forei normale din frnarea cruciorului este:

[ ]kN792,5P

14

7,461851,02

2

1P

kn

GQfn

n

1P

nt

nt

c

ccf

nt

=

+

=

+

=

unde:

n = 2 numrul roilor podului rulant pe aceeai in;

ncf = 2 numrul roilor de frnare a cruciorului;

k = 1 coeficient ce depinde de tipul suspensiei; n acest caz avem suspensie

flexibil;

nc = 4 numrul roilor cruciorului.

Transversal cii de rulare iau natere i fore orizontale din deplasarea oblic apodului rulant sau datorit neparalelismelor inelor denumite fore de erpuire. Fora de

erpuire are valoarea:


17/80


[ ]kN37P

1855

1P

P5

1P

ns

ns

nmax

ns

=

=

=

2.2.2. ncrcri datorate aciunilor din calea de rulare

a) greutatea proprie a grinzii de rulare

ggrn = (0,15..0,3) LT = (0,15..0,3) 12 = 1,8..3,6 [kN/m]

Se consider:

ggrn = 2,4 [kN/m]

b) greutatea proprie a inei de rulare, inclusiv prinderile

gSn = 1,15 x b2 x 0 = 1,15x0,12x78,5 = 0,9 [kN/m]

b - limea inei (se aproximeaz)

= 7850 [kg/m3] greutatea specific a oelului

c) greutatea contravntuirii orizontale se estimeaz la valoarea:

gnf= 0,9 [kN/m2]

e) ncrcarea util pe platforma de circulaie este:

gnn = 1,3 [kN/m2]

f ) ncrcarea permanent normal asupra grinzii este:

[ ]m/kN4g

9,012

1

2

5,09,04,2g

gb2

1

2

gggg

n

n

nff

ncn

sngr

n

=

+++=

+++=

bf= 1 [m] limea estimat a grinzii de frnare

Valorile estimative au fost stabilite conform [2].

2.3. PROIECTAREA I DIMENSIONAREA STLPILOR

HALEI INDUSTRIALE

Proiectarea i dimensionarea stlpilor unei hale n construcie metalic se refer la:

stlpii halei (n dou variante constructive);


18/80


baza stlpilor;

consola stlpilor.

Materialul ales pentru realizarea stlpilor i a celorlalte elemente ale lui este OL 37.

2.4. PROIECTAREA I DIMENSIONAREA STLPILOR N VARIANTA

CONSTRUCTIV GRIND CU ZBRELE

Aceti stlpi se realizeaz cu seciune constant, nesimetric deoarece ei sunt

solicitai de ncrcri normaleN, tangeniale Ti momente ncovoietoareM.

Stlpul se compune din dou pri: partea superioar, realizat din elemente cu

inim plin de form dublu Tsimetric i din partea inferioar a stlpului realizat din elemente

cu zbrele. Aceste pri se mbin printr-o consol.

Grinzile cu zbrele sunt elemente de construcii care lucreaz la ncovoiere i sunt

formate dintr-o reea de triunghiuri, realizate din bare, geometric nedeformabile.

Pentru stlpul din cazul de fa s-a ales o grind cu zbrele cu tlpi paralele care

prezint avantajul unei execuii simple deoarece toate zbrelele au aceeai lungime.

Alegerea sistemului cu zbrele se face innd seama de urmtoarele recomandri:

forma sistemului se alege astfel nct s satisfac destinaia respectiv;

numrul nodurilor s fie ct mai mic; lungimea barelor (mai ales a celor comprimate) s fie ct mai mic;

nclinarea diagonalelor s fie astfel stabilit nct dimensiunile guseelor s

rezulte ct mai mici; se recomand ca nclinarea diagonalelor fa de orizontal s fie de

aproximativ 45o (minim 35o, maxim 55o).


19/80


Fig. 2.2. Schema de calcul a stlpului.

2.5. DIMENSIONAREA I VERIFICAREA SECIUNII RAMURIISUPERIOARE A STLPULUI

a) ncrcri i eforturi;

Ramura superioar este solicitat de eforturi normale N, tangeniale T i moment

ncovoietorM, care au urmtoarele valori:

N = 9975 [daN];

T = 1350 [daN];M = 22950 [daN x m]

b) Dimensionarea seciunii ramurii superioare;

Ramura superioar a stlpului are seciuneaI(fig. 2.3), dimensiunile ei se stabilesc

constructiv i apoi se verific.


20/80


Fig. 2.3. Ramura superioar a stlpului de seciune I.

nlimea inimii se stabilete astfel:

( ) ]mm[85,642...45045007

1...

10

1h

7

1...

10

1h 2i =

=

=

stabilim: ]mm[600h i =

Limea tlpii este:

( ) ]mm[400...2005,1

1...

3

1600

5,1

1...

3

1hb i =

=

=

stabilim: ]mm[350b =

Grosimea tlpii i a inimii este:

]mm[66,1130

350

30

bs t ==>

stabilim: ]mm[15s t =

]mm[4150

600

150

hs ii ==>

stabilim: [mm[10s i =

Valorile normalizate ale seciunii sunt:

]mm[600h i =

]mm[350b =

]mm[15s t =

]mm[10s i =


21/80


]mm[630h s =

O alt variant pentru stabilirea valorilor normalizate ale seciunii este urmtoarea:

]mm[1863860

23001

21

9975e1

R

NA 2nec

+=

+=

]mm[9000l2lf ==

]mm[23009975

1022950

N

Me

3

=

==

ti A2AA +=

]mm[2,7473A4,0A 2i ==

]mm[9,5604A3,0A2

t ==

tiihsA =

100s

h

i

i

]mm[65,8100

hs ii

tt sbA =

30s

b

t

]mm[67,1330

bs tt

stabilim:

]mm[10s i =

]mm[15s t =

]mm[450s30b t =

stabilim:

]mm[350b =

]mm[1000s100h ii =

stabilim:

]mm[600h i =

deci, se obine:

]mm[5250A 2t =

]mm[6000A2

i =

]mm[16500A 2=

c) Stabilirea caracteristicilor geometrice i statice ale seciunii.


22/80


Fig. 2.4. Stabilirea caracteristicilor geometrice i statice.

aria seciunii:

]cm[165A2AA2

ti =+=

momentul de inerie al seciunii dup axax-x

]cm[117300I 4x =

modulul de rezisten al seciunii dup axax-x

]cm[3720W 3x =

raza de giraie dup axax-x

]cm[7,26ix = momentul de inerie dup axay-y

]cm[10720I 4y =

modulul de rezisten al seciunii dup axay-y

]cm[613W 3y =

raza de giraie dup axay-y

]cm[06,8i y =

d) Verificarea alegerii seciuniiVerificarea alegerii dimensiunilor seciunii se face calculnd modulul de rezisten

necesar.

+

= eR

NWxnec

]mm[23009975

1022950

N

Me

3max

==

]mm[3,24026745,02i2 xx ===

45,0x = se alege din [3], tabelul 4.30.

120a =


23/80


482,0= din [3] tabelul 4.5.

]cm[31,13299]mm[10931,13292300482,0

3,240

21

9975W 443xnec ==

+=

se observ c xnecef WW >

2.6. VERIFICAREA SECIUNII PRII SUPERIOARE A STLPULUI

a) verificarea de rezisten

RW

M

A

N

x


24/80


e) verificarea stabilitii locale a seciunii:

30s

b

t

, deci seciunea a fost bine dimensionat.

2.13. VERIFICAREA SECIUNII STLPULUI N VARIANTA

CONSTRUCTIV CU INIM PLIN

a) verificarea capacitii de rezisten se face cu relaia:

]mm/daN[21RW

M

A

N 2

xef

maxi =


39/80


]mm/daN[36,05,01500

1070

h

h 2maxi

i1 ===

]mm/daN[5,0107226,45

1022950

W

M 26

3

xef

maximaxi =

==

R]mm/daN[76,474,2336,0 222ech >=+=

d) verificarea stabilitii generale se face cu relaia:

]mm/daN[21RW

M

A

N 2

xef

maxi =


40/80


Cele mai solicitate noduri sunt cele dintre talp i inim i de aceea trebuie

verificate la alunecare.

nlimea custurii se alege din condiia:

]mm[7107,0s7,0a i ==

Stabilim a = 5 [mm]

]mm/daN[735,2Ia2

sT 2

x

xtmaxsl =

=

]mm/daN[12R 2afsl =


41/80


Fig. 2.16. Consola stlpului.

Grinda cii de rulare se aeaz centric pe una din ramurile stlpului. Dac stlpul

este n trepte grinda de rulare se aeaz de regul pe una din ramuri. n acest scop se

amenajeaz o platform de rezemare dintr-o plac orizontal prevzut cu nervuri de rigidizare

(vezi fig. 1.5). Tot n aceast zon se realizeaz i prinderea prii superioare de cea inferioar.

Prinderea tronsonului superior de tronsonul inferior al stlpului se realizeaz cu suduri de col

(n relief).


42/80


Sudurile dintre cele dou inimi care preiau efortul din inim se execut cu grosimea

maxim de 0,7 x si i de aceea ele au capacitatea suficient pentru transferul solicitrilor.

Talpa tronsonului inferior este prevzut cu o tietur care se sudeaz de inima

tronsonului superior.

Sudurile dintre tlpi trebuie proiectate astfel nct s poat transmite efortul capabil

al tlpii N1 = A1 x R.

Din condiia:

fs1 Rla4N

i impunndu-se grosimea a, se poate determina lungimea cordoanelor de sudur 1.

Lungimea de calcul a sudurilor se determin cu relaia:

]mm[360Ra2

b

M

2

N

lfs1

s

ss

1

+=

]mm[7107,0s7,0a min1 ==

Stabilim: a1 = 5 [mm]

]mm[600bs =

]mmdaN[1022950M 3s =

]daN[9975Ns =

]mm/daN[12R2

fs =

Lungimile coordonatelor de sudur se calculeaz pe baza eforturilor secionale N1 i

M1 la partea superioar a tronsonului inferior al stlpului, cu relaia:

]mm[388Ra2

d

M

2

N

ls

f2

1i

2

+

=

]mm[7107,0s7,0a min2 ==

Stabilim: a2 = 5 [mm]

]mm[1100d =

]daN[37975N i =

]mmdaN[1030380M 3i =

nlimea traversei trebuie aleas n aa fel nct s respecte urmtoarele condiii:

11tr a2lh +

22tr a2lh +

Traversele trebuie s preia prin forfecare efortul axial ce revine ramurii celei mai

ncrcate.

Stabilim grosimea unei traverse:


43/80


str = 8 [mm]

Limea traversei este dat de relaia:

]mm[243Rs2

d

M

2

N

5,1h ftr

ii

tr

+

=

nlimea traversei trebuie s fie mai mare i s respecte urmtoarele condiii:

]mm[37052360a2lh 11tr =+=+

]mm[39852388a2lh 22tr =+=+

Stabilim: ]mm[500h tr =

Grosimea diafragmelor se stabilesc la valoarea de sd = 5 [mm].

Momentul ncovoietorMi de la nivelul treptei conduce la apariia unor eforturi

unitare normale.

RW

M

p

i =

n acest caz trebuie verificat alegerea nlimii treptei.

]mm[232Rs

M3h

t

1tr =

Se observ c nlimea trebuie s fie htr > 232 [mm].

Lungimea consolei se alege constructiv:lc = 1700 [mm]

Verificarea sudurilor de rezisten a treptei la solicitarea compus se face cu relaia:

]mm/daN[12R32

fs2s

2ss.ech =+=

]mdaN[30380Mconst =

Modulul de rezisten determinat de suduri este :

]mm[1033,36

ha8W

362tr

s

=

=

Tensiunea normal n sudur este:

]mm/daN[11,9W

M 2

s

consts ==

Tensiunea tangenial din sudur este:

]mm/daN[9,1A

N 2

s

maxs ==

Deci pentru verificarea sudurilor de rezisten ale treptei trebuie respectat condiia:]mm/daN[69,99,1311,93 2222s

2ss.ech =+=+=

]mm/daN[12R 2fss.ech =


44/80


2.15.2. Proiectarea i dimensionarea consolei stlpului cu seciune constant

La stlpii cu seciune constant i cu inim plin rezemarea se face pe console

dublu Tsudate de stlpi. n dreptul tlpilor consolei, stlpul este ntrit cu nervuri de rigidizarecare transmit forele orizontale provenite din momentul ncovoietor la inima stlpului.

Nervurile de rigidizare, respectiv tlpile consolelor, trebuie sudate de stlp cu suduri care s

poat s transmit forele care le revin.

Trecerea de la tronsonul superior al stlpului la cel inferior i rezemarea grinzii cii

de rulare se realizeaz prin intermediul consolei.

Dimensionarea treptei stlpului se face constructiv, dup care se face o verificare a

eforturilor ce acioneaz n mbinarea sudat.

Stabilim:

nlimea treptei

]mm[700h tr =

lungimea treptei:

]mm[1900l tr =

limea treptei se calculeaz cu relaia:

]mm[820102800ssbb tr1tr =+=+=

grosimea sudurilor trebuie s ndeplineasc condiia:

]mm[7107,0s7,0a min ==

Stabilim:

a = 4 [mm]

Verificarea sudurilor consolei la solicitarea compus se face cu relaia:

]mm/daN[12R3 2fs2s

2ss.ech =


45/80


Fig. 2.17. Consola stlpului de la tronsonul superior la cel inferior.

Deci, pentru verificarea sudurilor de rezisten ale consolei trebuie respectat

condiia:

]mm/daN[81,845,0378,8 222s.ech =+=

]mm/daN[12R 2fss.ech =


46/80


2.16. CALCULUL BAZEI STLPILOR HALEI INDUSTRIALE

La hale grele i mari bazele stlpilor consum o cantitate mare de metal i cer

manoper mult. Pe de alt parte, pentru ca montajul halelor s se fac uor i repede, bazelestlpilor trebuie s fie simple, s se poat aeza uor, repede i s nu fie influenate mult de

eventualele abateri n aezarea buloanelor de ancoraj. Pentru alctuirea bazelor stlpilor

structurilor se pot folosi soluii variate. Uneori bazele stlpilor foarte mari se alctuiesc din

dou pri separate, solidarizate ntre ele; n cazul tlpilor lungi acest sistem asigur o rezemare

mai bun pe fundaie. Buloanele de ancoraj se fac din bare rotunde. Buloanele se ancoreaz pe

adncimea necesar; la buloanele mari se prevd la capete plci de repartiie a presiunilor n

masa de beton, pentru a se evita o lungime de ancorare prea mare.

2.16.1. Calculul bazei unui stlp cu seciunea n trepte

Soluia constructiv pe care o alegem este o baz sub form de papuc.

Aceasta asigur o legtur rigid a stlpului cu fundaia i un montaj uor i comod.

Efortul axial maxim din baz este:

]daN[37975Nmax =

Momentul ncovoietor care acioneaz asupra bazei este:

]mdaN[30380Mmax =

Efortul maxim de compresiune este dat de relaia:

]kN[056,466)d

M

2

N(N max1 =+=

Efortul maxim de ntindere este:

]kN[182,276d

MN max2 ==

Dimensiunile plcii se aleg constructiv innd seama c presiunea dintre placa

stlpului i beton s nu fie mai mare dect cea de strivire a betonului i n raport cu

dimensiunile stlpului i a rigidizrilor.


47/80


Fig. 2.18. Baz sub form de papuc.


48/80


Condiia din care se dimensioneaz baza stlpului este urmtoarea:

cpppmax1 RbhN

Aria suprafeei efective de rezemare este:

pp1

bhA =

]cm[28,23302

466056

R

NA

2

cb

max1nec1 ==

Conform STAS 10111/1-75 alegem beton de marc B50 care are rezistena de

calcul la compresiune:

]MPa[2Rcb =

Dimensiunile plcii se aleg constructiv, i prin urmare avem urmtoarele:

]mm[1200hp =

]mm[350bp =

Aria plcii se obine ca fiind:

]cm[4203501200bhA 2ppef1 ===

Se observ c:

nec1ef1 AA >

Deci placa a fost bine dimensionat.

Tensiunea care apare asupra betonului este:

]mm/N[098,1424375

466056

A

N 2

ef1

max1b ===

]mm/N[2Rbb =


49/80


hps = 260 [mm], iar grosimea unei suduri trebuie s ndeplineasc condiia:

]mm[2,11167,0s7,0a t ==

Stabilim: a = 7 [mm]

Deci, pentru verificarea la alunecare trebuie respectat condiia:]mm/N[64

26074

466056 2s =

=

]mm/N[120R2

fss =

2.16.2. Calculul bazei unui stlp cu seciune constant

Soluia constructiv este identic cu cea prezentat n cazul precedent.

Efortul axial maxim din baz este:]daN[9975Nmax =

Momentul ncovoietor maxim din baz este:


50/80


]mdaN[22950Mmax =

Efortul maxim de compresiune este calculat n relaia de mai jos:

]kN[361,264)d

M

2

N(N max1 =+=

Efortul maxim de ntindere este:

]kN[486,214d

MN maxmax2 ==

Alegerea dimensiunilor plcii se face din condiii constructive i din condiia:

cb1max1 RAN

]cm[8,1321R

NA

2

cb

max1nec1 =

Conform STAS 10111/1-75, alegem betonul de marc B50 care are rezistena decalcul la compresiune:

]Mpa[2Rcb =

]cm[144009001600bhA 2ppef1 ===

Stabilim: ]mm[1600hp =

]mm[850bp =

Tensiunea de compresiune asupra betonului este:

]mm/N[18,010144

264361

A

N 24

ef1

max1b =

==

]mm/N[2R2

cbb =


51/80


Fig. 2.19. Baza unui stlp cu seciune n trepte.


52/80


Stabilim: ]mm[30sp =

Grosimea c se determin din figura 2.19 i din urmtoarea condiie:

]mm[50c)c,cmax(c 121 ===

Verificarea sudurilor dintre papuc i stlp la lunecare se face cu relaia:

]mm/N[120Rah4

N 2fs

ps

maxsl ==

Stabilim: ]mm[180hps =

Sudurile dintre papuc i stlp trebuie s ndeplineasc condiia ca grosimea

sudurilor de col s fie urmtoarea:

]mm[7107,0s7,0a min ==

Stabilim:]mm[5a =

Verificarea sudurilor la alunecare trebuie s respecte condiia:

]mm/N[43,7318054

264361 2sl ==

]mm/N[120R 2fssl =

3. TEHNOLOGIA DE SUDARE


53/80


Prin tehnologicitatea construciei sudate se nelege, de obicei, forma prin care se

asigur realizarea sa raional cu aplicarea procedeelor tehnologice de nalt productivitate i cu

mecanizarea maxim a operaiilor de fabricaie. Condiia tehnologicitii constituie una din

cerinele fundamentale care trebuie luat n considerare la proiectarea construciei. Volumul de

munc, termenele de execuie i eficiena economic sunt determinate n mare parte de msura

n care sunt ndeplinite condiiile de tehnologicitate, la alegerea materialului i a formelor

constructive ale produsului sau ale construciei sudate.

Luarea n considerare a tehnologicitii la proiectarea construciei sudate conduce la

avantajele c materialul ales poate fi sudat prin procedee obinuite, iar formele constructive

adoptate permit aplicarea proceselor de sudare automat i a altor procese tehnologice de nalt

productivitate. De asemenea mai rezult c soluia constructiv adoptat necesit un numr

minim de elemente, c n fiecare element se folosete un numr minim de laminate cu grosimi

diferite, c numrul de operaii pentru fabricaie este redus la minim.

Aplicarea procedeelor mecanizate sau automate de sudare permit att sporirea

productivitii muncii ct i mbuntirea calitii construciei sudate. Efectul maxim prin

mecanizare poate fi obinut numai n cazul cnd mecanizarea va fi complex, adic dac vor fi

mecanizate i operaiile de schimbare a produsului dintr-o poziie n alta. Deosebit de

important este mecanizarea operaiilor de aezare a pieselor prefabricate n dispozitivul de

sudare, asamblarea i fixarea acestora cu ajutorul dispozitivelor cu funcionare rapid.Trebuie dat o mare atenie alegerii formei constructive a mbinrii diferitelor piese

deoarece formele constructive adoptate pot simplifica aplicarea sudrii automate, pot uura

mecanizarea unor operaii i pot exclude unele operaii intermediare.

3.1. MATERIALE DE BAZ UTILIZATE PENTRU REALIZAREA

CONSTRUCIEI SUDATE

Elementele i ansamblurile construciei sudate sunt alctuite din table, profile sau

bare laminate, piese turnate sau forjate, acestea constituind metalul de baz. Aliajele fier carbon

(oelurile i fontele) constituie n general metalul de baz pentru construciile sudate.

Alegerea materialelor metalice, de baz i de mbinare, pentru realizarea

elementelor unor construcii din oel este o problem important cu un grad mare de

complexitate i care trebuie s fie fcut cu competen. Prin alegerea judicioas a materialelor

metalice trebuie s se asigure construciei o eficien ct mai mare din punct de vedere al

execuiei (uzinare, montaj), al exploatrii (siguranei n exploatare, ntreinere) al consumului

de oel i al costului.


54/80


Pentru realizarea stlpilor halelor industriale se folosete un oel de uz general cu o

clas de calitate superioar. Clasa de calitate s-a ales raional n funcie de temperatura minim

de exploatare, grosimea maxim a elementelor componente, solicitrile ce acioneaz i nu n

ultimul rnd n funcie de importana construciei. Toate acestea, mpreun cu caracteristicile

mecanice i compoziia chimic a oelului de uz general OL37.3k, sunt prezentate n capitolul

1.

Pentru realizarea stlpilor, a bazei i a consolei acestora se utilizeaz tabl groas.

n cazul tablelor cu margini netiate, abaterile minime de la lime nu vor depi 10 [mm]

pentru tablele laminate pe laminoare continue, i de 5% din limea nominal a tablei pe

laminoare discontinue.

Defectele locale izolate vor fi ndeprtate prin polizare, dltuire, cu condiia ca

grosimea tablei n locurile curate s nu fie sub cea minim admis.

Tablele groase se livreaz n stare laminat sau n stare normalizat cu marginile

tiate n unghi drept.

Marcarea tablelor se face prin poansonare i vopsire pe fiecare tabl n cazul

tablelor livrate libere i pe tabla superioar n cazul tablelor livrate n pachete.

Se fac ncercri mecanice pentru determinarea rezistenei la rupere, a limitei de

curgere, alungirii la rupere, a rezilienei i energiei de rupere.

3.2. MATERIALE DE ADAOS UTILIZATE PENTRU REALIZAREA

CONSTRUCIEI SUDATE

Pentru realizarea mbinrilor sudate, n construciile de oel i alte metale se

utilizeaz ndeosebi procedeul de sudare prin topire i adaos de material topit.

La sudarea cu arc electric manual se folosesc electrozi metalici nvelii, cu

diametrul de 2,0; 2,5; 3,25; 4,0; 5,0 i 6,0 [mm] i cu lungime de 300 i 450 [mm].Stabilirea tipului electrodului, a dimensiunilor i a condiiilor de execuie ale

mbinrii sudate, se face innd seama de caracteristicile mecanice i de deformabilitate, de

tenacitatea i tendina de rupere fragil pe care trebuie s le satisfac metalul depus prin sudare,

precum i n funcie de caracterul i grosimea nveliului, poziia de sudare etc.

Ca procedee de sudare n cazul stlpilor marginali ai unei hale industriale, se

folosesc, sudarea cu electrozi nvelii pentru sudarea rigidizrilor, nervurilor i zbrelelor la

stlpi i sudarea sub strat de flux pentru realizarea mbinrilor dintre elementele stlpului.

La sudarea manual cu electrozi nvelii electrozii folosii sunt urmtorii:

E 24 B; SUPERTIT (E 6013)


55/80


Caracteristicile mecanice ale mbinrii obinute vor fi asemntoare cu a metalului

de baz, mbinarea fiind tenace i de mare rezisten.

Tabelul 3.1. Compoziia chimic a metalului depus.

TIP

ELECTROZI

C

[%]

Mn

[%]

Si

[%]

Smax

[%]

Pmax

[%]E42B 0,2-0,5 1,3-1,8 0,3-0,5 0,04 0,04E6013 0,06-0,1 0,4-0,7 0,2-0,6 0,04 0,04

Tabelul 3.2. Caracteristicile mecanice ale metalului depus.

TIP

ELECTROZI

Rp0,2

[N/mm2]

A5min

[%]

Rm

[N/mm2]

Kvmin

[J] (-20oC)

E42B 300-380 26-35 420-500 28E6013 430-490 24 490-550 28

Cu aceti electrozi se pot suda oeluri cu coninut maxim n carbon de 0,25% i

totodat se poate suda cu ei n toate poziiile. Electrozii utilizai au diametrul d e = 3,25 [mm] i

lungimea l = 450 [mm]. Aceti electrozi au nveli bazic (B). De regul nveliul este gros,

zgura rezultat este compact i se desprinde uor. Deoarece asigur un arc cu ptrundere

medie, electrozii cu nveli bazic se folosesc pentru sudare n toate poziiile, de regul la curent

continuu. Pentru a evita porozitatea custurii, din cazul c nveliul este higroscopic, nainte deutilizare electrozii se vor pstra timp de 2 ore n etuve la temperatura de 200 300oC pentru a-

i pierde umiditatea. Cu acest tip de electrozi se obin suduri cu caracteristici mecanice i cu

reziliene foarte bune chiar la temperaturi negative; metalul depus prezint o rezisten la

fisurare la cald sau la rece.

Pentru sudarea sub flux sau sudarea n mediu de gaz protector MAG, folosim ca

materiale de adaos urmtoarele tipuri de srme:

S 10; S 12; Mn2 Si

Gazul de protecie n cadrul sudrii MAG este CO2 i acesta trebuie s aib o

puritate ridicat de cca. 99,8%.

Fluxul recomandat la sudarea sub flux este FSN 20 i este ales n combinaie cu

srma folosit.

Tabelul 3.3. Compoziia chimic a srmelor pentru sudare.

TIP

SRM

C

[%]

Mn

[%]

Si

[%]

Cr

[%]

Ni

[%]

Pmax

[%]

Smax

[%]

Alte elemente

[%]S10 max

0,10

0,4-

0,6

max

0,03

max

0,2

max

0,3

0,03 0,03 -


56/80


S12Mn2Si max

0,12

1,8-

2,2

0,35-

0,9

max

0,2

max

0,3

0,03 0,03 Al. max

0,05

Tabelul 3.4. Compoziia chimic a fluxului.

SiO2 MnO CaO MgO Al2O3 TiO2 CaF2 FeO

max

S

max

P

max43

46,5

12 18 17 21 6 9 max 3 1 2 5 6,5 1,2 0,1 0,1

nainte de folosire fluxul trebuie uscat la temperatura de 200 300oC, timp de o

or n cuptor pentru a-i pierde umiditatea.

Diametrul srmelor folosite este de 2,5 [mm] pentru stratul de rdcin i de 4

[mm] pentru celelalte straturi.

Calitatea materialelor cu ajutorul crora se execut mbinrile elementelor i

construciile din oel: electrozi, srme de sudare i fluxuri, se alegere n funcie de calitatea

materialului de baz, de importana elementului n structur, de natura i mrimea solicitrilor,

de costul elementelor de mbinare etc.

3.3. CONDIII DE SUDARE

Sudarea stlpilor i a cilor de rulare este o sudare mecanizat sub flux sau MAG n

CO2 i se realizeaz la uzina constructoare n hale nchise.

Rigidizrile transversale ale cii de rulare i ale stlpilor precum i nervurile i

zbrelele se pot suda cu arc electric manual sau MAG.

Clasele de execuie ale mbinrilor sudate se aleg conform STAS 9378-75.

Pentru executarea stlpilor n construcie sudat se admit numai sudori autorizai.

Verificarea calificrii sudrilor se va face periodic sau naintea nceperii unei lucrri maiimportante, n conformitate cu STAS 9532/1-74 i STAS 9532/2-74.

3.4. PREGTIREA COMPONENTELOR PENTRU SUDARE

Dup debitarea la dimensiunile necesare fiecare element al structurii trebuie

ndreptat. Acest lucru se face pe suprafee plane de ndreptat. nainte de debitare oxizii de pe

suprafaa metalelor se ndeprteaz cu ajutorul periilor de srm. Profilele U, I se debiteaz

mecanic, iar tablele se debiteaz cu flacr oxiacetilenic.

Pregtirea componentelor n vederea sudrii cuprinde urmtoarele etape:


57/80


curirea componentelor n zona sudrii (limea zonei trebuie s fie egal

cu cel puin de dou ori grosimea componentelor dar nu mai mic de 50

[mm]);

crearea rostului ntre marginile componentelor;

poziionarea componentelor n vederea sudrii lor;

prinderea provizorie a componentelor (heftuirea).

Curirea componentelor se face mecanic cu ajutorul periilor de srm sau prin

achiere, chimic cu ajutorul unor solveni organici, sau prin microsablare.

Rosturile se aleg n funcie de procedeul de sudare utilizat, grosimea componentelor

de sudat i materialul acestora. Realizarea conturului rostului se face prin prelucrri mecanice

sau termice. Abaterile geometrice ale rostului trebuie s fie ct mai mici.

Din punct de vedere al prelucrrii sunt de preferat rosturi cu suprafee plane: I, V X

(figura 3.1. a, b, c).

Din punct de vedere al consumului de material de adaos sunt de preferat rosturile n

I, dublu U i X fa de rosturi n V (figura 3.1. a, d, c fa de b).

Din punct de vedere al tensiunilor i deformaiilor mbinrilor sudate sunt de

preferat rosturile simetrice.

Alegerea rostului depinde de materialul de baz, grosimea materialului de baz, dar

i de procedeul de sudare.n vederea sudrii cele dou piese trebuie poziionate n vederea asigurrii formei

rostului. Aceast poziionare relativ trebuie meninut pe parcursul procesului de sudare;

meninerea se realizeaz fie prin fixarea lor n dispozitive de prindere, fie prin prinderea

provizorie prin sudare.

Fig. 3.1. Rosturi cu suprafee plane: I, V, K.


58/80


Prinderea provizorie presupune realizarea unei suduri scurte ntre cele dou piese.

Lungimea unei suduri provizorii este de cca. 30...40 [mm], iar distana dintre prinderi este de

300400 [mm]. nainte de prinderea prin sudare piesele trebuiesc curate la luciu metalic. La

realizarea sudrii de prindere este important ca diametrul electrodului s fie suficient de mic.

nainte de sudarea propriu-zis, dup verificarea prinderilor provizorii, dac este

cazul, se realizeaz o nou curire a rostului pentru a ndeprta oxizii, rugina etc.

3.5. TEHNOLOGIA SUDRII CU ELECTROZI NVELII

Sudarea cu electrozi nvelii este procedeul manual cu cea mai mare accesibilitate.

Se sudeaz n orice poziie i majoritatea sudorilor au capacitatea de a-l aplica.

Cu ajutorul acestui procedeu se sudeaz rigidizrile transversale ale stlpilor

precum i zbrelele acestora.

Parametrii tehnologici ai acestui procedeu sunt urmtorii:

]A[500...25Is =

]V[55...15U a =

min]/cm[50...10vs =

]mm[6...6,1d e =

85,0...8,0AE =

Cantitatea de metal depus este modest de 0,5 1,5 [gr/sec].

Se poate suda n curent continuu sau curent alternativ. Sursa de curent are

caracteristica extern cztoare. Am ales pentru cazul de fa, un convertizor pentru sudare tip

CS-315 (se sudeaz cu electrozi bazici).

Tabelul 3.5. Caracteristici ale instalaiei

Tip DA

[%]

Is

[A]

Ua

[V]

Uo

[V]

U1

[V]

Im

[A]

n

[rot/min]

Domeniul

de reglajCS315 60 31

5

33 max 75

min 43

220/38

0

440/50

0

43/24

22/22

2800 50 370

3 trepte

Electrozii trebuie pstrai n ncperi speciale cu umiditate controlat. nainte de

sudare electrozii trebuie uscai pentru eliminarea umiditii din nveli.

Exist firme productoare care livreaz electrozii n ambalaje etane n care nu intr

umiditatea, astfel nct se elimin faza uscrii acestora.


59/80


La sudarea n mai multe straturi, stratul de rdcin se realizeaz cu electrozi cu

diametru mai mic pentru a se obine o rdcin fr defecte. Straturile de umplere se realizeaz

cu electrozi cu diametru mare i se folosete un curent de sudare mai mare.

Productivitatea acestui procedeu este sczut, iar calitatea sudurii depinde de

operator.

3.6. TEHNOLOGIA SUDRII SUB FLUX

Sudarea sub flux este un procedeu mecanizat prin care se obine o custur

omogen, iar gradul de folosire al materialului de adaus este aproximativ 100%. Se sudeaz

numai orizontal, rectiliniu i circular. Parametrii tehnologici ai acestui procedeul de sudare sunt

urmtorii:

]A[1200...400Is =

]V[42...25U a =

min]/cm[200...80vs =

]mm[6...2d e =

Se poate suda n curent continuu sau curent alternativ. Ca echipament pentru sudare

am ales instalaia ISF-1000U cu redresor de sudare i tractorul de sudare TU-1000.

Tabelul 3.6. Caracteristicile instalaiei

Tip DA

[%]

Ua

[V]

Tsmax

[A]

vae

[m/min]

vdepl. tract

[m/min]

de

[mm]

Reglare cap sudare

ISF1000

U

80 220 la

50 Hz

1000 0,5-6,5 0,15-1,5 2,5-5 Lateral: 45o

Longitudinal: -15 45o

Transversal: 30 mm

Compoziia chimic a srmei trebuie corelat cu materialul de baz i cu fluxul

folosit. Srmele sunt cuprate mpotriva oxidrii i pentru a asigura contactul electric. Se

livreaz n bobine sau colaci.

Fluxul, de obicei, nu are aceeai granulaie. n timpul manipulrii fluxul se

mrunete datorit frecrii granulelor unele de altele. Un flux nu poate fi refolosit i recirculat

de prea multe ori.

Fluxurile se depoziteaz n bidoane metalice, n ncperi speciale n care umiditatea

relativ este de 80%. nainte de folosire fluxurile trebuiesc uscate. n timp, proprietilefluxului se pot deprecia. Probele de omologare a fluxului au o valabilitate limitat n timp (12

luni). Fluxurile sunt standardizate.


60/80


La sudarea primei treceri este necesar aplicarea unei metode de susinere a

rdcinii. Aceasta se poate face cu un suport de cupru sau oel, cu perin (pat) de flux.

Rdcina se poate suda i cu un alt procedeu pentru a evita pericolul scurgerii metalului topit.

Productivitatea acestui procedeu este ridicat, iar calitatea sudurii este bun.

3.7. DETERMINAREA TENSIUNILOR I DEFORMAIILOR

REMANENTE CE APAR LA SUDAREA STLPILOR

Construciile sudate sunt influenate de ctre tensiunile i deformaiile remanente

care se datoreaz procesului de sudare. Ele apar mpreun i se condiioneaz reciproc n

funcie de rigiditatea structurii sau a elementului sudat.

Tensiunile remanente se datoreaz deformaiilor plastice neomogene, deformaiilor

termoplastice i transformrilor structurale i de faz. Acestea reduc capacitatea de rezisten a

construciei sudate. De aceea tensiunile i deformaiile remanente nu trebuie s ajung la valori

mai mari dect cele admisibile, deoarece odat cu depirea acestor valori trebuie ca piesele

sudate s fie detensionate printr-un tratament termic, ceea ce conduce la un consum energetic

mai ridicat i totodat prin aceasta crete i costul de realizare al construciei.

Relaiile analitice de calcul sunt urmtoarele:

tensiunea remanent:

)I

zz

A

1(qE

y

'

12

+=

deformaia remanent:

8

Lcf

2

=

n care: 1y

'

qI

zc =

]cm/daN[101,2E 26= - modulul de elasticitate al oelului

61085,0

= pentru oel

]cm/J['ckq 221 =

42 103k =

1q energia liniar de sudare

'c grosimea sudurii de col

A aria seciunii elementului ce se sudeaz z distana de la centrul de greutate al seciunii pn la fibra n care vrem s

determinm tensiunea


61/80


z distana de la centrul de greutate al seciunii pn la centrul de greutate

al seciunii sudurii

Iy momentul de inerie al ntregii seciuni ce se sudeaz n raport cu axa y-

y

L lungimea stlpului

3.8. CALCULUL TENSIUNILOR REMANENTE CE APAR

LA SUDAREA STLPILOR

Tensiunile proprii, remanente sunt n funcie de cauzele care le provoac, n funcie

de volumul n care se echilibreaz i n funcie de orientarea n spaiu.

Tensiunile remanente (rmn dup eliminarea cauzelor) se datoreaz deformaiilor

sau transformrilor structurale i de faz.

Fig. 3.2. Ordinea de sudare a seciunii stlpului

Caracteristicile geometrice ale seciunii sunt:

]mm[100.103AAA2

432 ===

]mm[535'z'z'z 432 ===

]mm[565zzz 432 ===


62/80


Fig. 3.3. Inima mbinat cu profilul I

]mm[43,1032220012000210700

10700550

A

Axy

i

ii

G =++

==

]mm[56900A 21 =

]mm[43,88'z 1 =

]mm[43,118z1 =

]mm[1034253,1I 491y =

Tensiunea remanent ce apare la sudare este:

]MPa[109

)419.166

5,535,565,535,562

1031

3

134353

84,884,11

569

1(4800)1085,0(101,2

)

A

zzzz2

A

3

I

zz

A

1(qE

'2

66

2y

'44

'22

21y

'11

1

1'2

+

+=

=

+

+=

Se observ c:

]MPa[300]MPa[109 rem.a'2 =


63/80


Unde:

c - curbura;

L - lungimea elementului

Determinarea valorii curburii c depinde de ordinea de sudare. n cazul nostru vom

avea:

2314 ccc = ;

]cm[105802801,1c

)166419

5,53

134253

84,8(48001085,0)

I

z

I

z(qccc

1614

6

2y

'4

1y

'1

14114

=

+=+=+=

]cm[106232582,2166419

5,535,5348001085,0

I

zzqccc 166

2y

'3

'2

13223 =

+=

=+=

]cm[100429781,1)106232582,2(105802801,1ccc 16662314 ===

Deformaia remanent este:

]cm[38,08

1700100429781,1

8

Lcf

26

2

s ===

]cm[42,1ff ass =

Date post:	04-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	catalin-deliman
View:	296 times
Download:	3 times

52576970 Proiectarea Unei Hale Industriale

Documents