ДЛИННОМЕРНАЯ ФЕРМЕННАЯ СТАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Полезная модель относится к относится к области конструирования горизонтальных или вертикальных конструкций, преимущественно для опорных стоек линий электропередач, и может использоваться в других областях, где используются конструкции, создаваемые из длинномерных сварных стальных элементов.
Длинномерные форменные стальные конструкции обычно изготавливаются состыкованными по длине из нескольких элементов. Это обусловлено тем, что большинство заводов металлоконструкций применяют в качестве исходного материала при производстве стальных конструкций стальные листы стандартной длины 6 метров. При этом ряд заводов имеет заготовительное металообрабатывающее оборудование (гильотинные ножницы, листогибочные прессы и т.д.), которое работает с заготовками длиной 3-5 метров. Соединение отдельных частей длинномерных конструкций выполняется сваркой встык с последующим усилением зоны сварки накладками, которые, как правило, выполняются из стальных плоских пластин, которые образуют в зоне стыка нахлесточные соединения.
В том случае, когда длинномерные стальные конструкции выполняются для их дальнейшей антикоррозионной обработки методом горячего цинкования, эти конструкции должны удовлетворять требованиям ГОСТ.307-83 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля». Согласно этому ГОСТ сварные соединения деталей должны выполняться встык без нахлесточных соединений. Теоретически прочности сварочного шва, выполненного встык равна прочности основного металла. Однако, для выполнения этого условия сварочный шов должен быть выполнен с очень высоким качеством, что не всегда достижимо в условиях массового производства продукции. Именно этим и обусловлен тот факт, что большинство разработчиков стальных конструкций при их конструировании закладывают в зонах стыковочных сварочных швов усиливающие накладки, которые повышают прочность соединения на 40-80% от основной прочности стали в стыкуемом сечение. Применение усиливающих накладок позволяет предъявлять менее жесткие требования к качеству самого стыкового сварочного шва, т.к. при работе конструкции часть нагрузки воспринимается накладками. Однако, эти накладки образуют в зоне стыковочных швов нахлесточные соединения.
При выполнение защитного покрытия методом горячего цинкования ГОСТ запрещает выполнять нахлесточные соединения потому, что при подготовки поверхности под накладки, выполненные из стальных пластин, могут затечь кислотные растворы, участвующие в подготовке поверхности. В сушильной печи эти растворы под накладкой могут не высохнуть и при погружение в расплавленный цинк произойдет интенсивное испарение жидкости, которое приведет к возникновению гидроудара.
Известна ферменная стальная конструкция, содержащая детали форменной конструкции, выполненные из стальных уголков и швеллеров и соединенные между собой наложением части одной детали на другую и последующей сваркой в местах наложения деталей, при этом указанные детали соединяются между собой таким образом, что уголки и швеллера укладываются друг на друга или на другие детали полками, т.е. своими плоскими поверхностями с образованием нахлесточного соединения (RU.№ 2075642, F03D 11/04, Е04Н 12/00, опубл. 1997.03.20).
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по исключению в местах соединения деталей полостей, которые могут быть заполнены
кислотными растворами, участвующими в подготовке поверхности для последующей антикоррозионной обработки форменной конструкции методом горячего цинкования форменной конструкции.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении долговечности и надежности ферменных конструкций за счет антикоррозионной обработки методом горячего цинкования форменной конструкции, исключения в местах соединения деталей необработанных мест, а также исключения нахлесточных соединений, образуемых под усиливающими накладками.
Указанный технический результат достигается тем, что в форменной стальной конструкции для опорных стоек линий электропередач, содержащей детали форменной конструкции в виде длинномерных стальных балок, выполненных из стыкуемых по длине отрезков, соединенных между собой в стык сваркой с наложением на место стыка накладки, привариваемой к соединяемым частям отрезков, для антикоррозионной обработки форменной конструкции методом горячего цинкования накладка выполнена в виде стального уголка или швеллера, установленных на ребра на плоские поверхности соединяемых частей отрезков, а сварка выполнена по местам примыкания ребер к плоской поверхности отрезков.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
На фиг.1 - пример выполнения усиливающей накладки из стального уголка для длинномерной балки секции опорной форменной конструкции, вид сверху;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, вид с торца.
Полезная модель рассматривает форменную стальную конструкцию на примере выполнения опорной секции, из которой монтируется стойка ЛЭП.
Опорная секция в собранном виде представляет собой пространственную форменную конструкцию в виде параллелепипеда, имеющего прямоугольной формы в плане верхнее и нижнее основания, являющиеся несущими поясами секции, которые соединены между собой по углам балками 1 из стального профиля, например в виде уголка или плоского элемента. Эти балки 1 соединены между собой на стороне каждой грани секции раскосами, так же выполненными из стального уголкового профиля.
При этом балка может быть выполнена составной из по крайней мере двух частей 2 и 3, сваренных встык для получения балки заданной длины.
Так как ряд металлообрабатывающих заводов имеет заготовительное металообрабатывагощее оборудование (гильотинные ножницы, листогибочные прессы и т.д.), которое работает с заготовками длиной 3-5 метров, то при изготовлении длинномерных стальных конструкций их приходится выполнять стыкованными из нескольких частей. Соединение этих отдельных частей длинномерных конструкций выполняется сваркой встык с последующим усилением зоны сварки 4 накладками 5, которые, как правило, выполняются из стальных плоских пластин, сварными швами 6 по концам привариваемыми к частям 2 и 3. Эти усиливающие накладки 5 повышают прочность соединения на 40-80% от основной прочности стали в стыкуемом сечение. Применение усиливающих накладок позволяет предъявлять менее жесткие требования к качеству самого стыкового сварочного шва, т.к. при работе конструкции часть нагрузки воспринимается накладками.
В рамках настоящей полезной модели рассматриваются длинномерные стальные конструкции, предназначенные для последующего горячего цинкования с
установкой в зоне стыковочных сварочных швов усиливающих накладок, которые выполнены не из стальных пластин, а из стальных уголков или швеллеров, установленных на соединяемые детали на ребра. При таком выполнение усиливающих накладок обеспечивается свободное протекание под ними кислотных растворов и хорошее высушивание поверхности металла под накладками, так как под ними обеспечивается циркуляция горячего воздуха в сушильной печи, а также свободное протекания расплавленного цинка при выполнении цинкования. Сечение уголков или швеллеров для накладок определятся геометрическими размерами соединяемых деталей и необходимыми механическими характеристиками соединения.
Повышение долговечности и надежности ферменных конструкций обеспечивается не только за счет конструктивного построения фермы и надежности соединений, но и за счет антикоррозионной обработки форменной конструкции методом горячего цинкования для снижения агрессивного воздействия атмосферы на стальные элементы.
Согласно требованиям ГОСТ 9.307-83 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля» сварные соединения деталей должны выполняться без нахлесточных соединений, так как для получения защитного покрытия методом горячего цинкования необходимо провести подготовительные операции по обезжириванию поверхностей. При подготовке поверхностей в полости под местами примыкания соединяемых деталей могут затечь кислотные растворы, участвующие в подготовке поверхности. В сушильной печи эти растворы в этих полостях могут не высохнуть и при погружение в расплавленный цинк произойдет интенсивное испарение жидкости, которое приведет к возникновению гидроудара, разрушающего сварное соединение.
В конструкциях не должно быть карманов, закрытых полостей и воздушных мешков, все полости должны быть доступны для беспрепятственного поступления и выходя жидкостей, расплавленного цинка и газов. Плотность расплавленного цинка равна 6.8 кг/дм.куб., плотность стали 7,85. Так как различия небольшие, то даже наличие газового пузыря в изделии не позволит ему утонуть в ванне, следовательно качественно оцинковаться. Процесс нанесения на сталь слоя цинка, устойчивого на механические воздействия, осуществляется в результате погружения стального элемента в жидкий цинк (температура ванны 445-460°С).
Горячее цинкование представляет собой надежный и высокоэффективный способ защиты от различных видов коррозии. Оцинковка в виде оболочки толщиной цинкового покрытия от 50 до 250 мкн (нормативно - 40-200 мкм, ГОСТ9.307-89, 60-100 мкм, СНИП2.03.11-85) является защитным барьером, сводящим до минимума действие окружающей среды, а также устойчивым на механические воздействия. цинкование также обеспечивает электрохимическую защиту, так как при соприкосновении со сталью создает гальванический элемент. Возникающее в элементе конструкции напряжение даже при трещине цинковой оболочки приводит к коррозии цинка, а не стали. В связи с этим горячему цинкованию подвергаются конструкции, изготовленные из низкоуглеродистой стали по ГОСТ 380-94, 1050-88, 27772-88, содержащей: углерода <0,25%; кремния <0,37% (предпочтительно <0,25%). Обычный срок службы оцинкованных изделий составляет 25-30 лет.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена с использованием технологий, обычно применяемых при производстве опорных секций.