constructii industriale - "TURNURI"

 

 

"TURNURI"

Cap. 1 Argument

Constructiile industriale s-au dezvoltat si s-au diversificat odata cu dezvoltarea si diversificarea industriilor si a proceselor tehnologice pe care le deservesc si care sa asigure buna desfasurare a activitatii industriale. Aceste constructii prin functionalitatea lor, necesita forme, dimensiuni, alcatuiri,executie si mod de exploatare care le diferentiaza de celelalte constructii si conduc la anumite particularitati ale acestora. Dupa modul lor de alcatuire - ca elemente componente si forme- se disting doua mari categorii:

1. Constructii din tabla: sunt folosite pentru pastrarea, transportul, incarcarea, descarcarea sau prelucrarea lichidelor, gazelor sau a materialelor pulverulente. Din aceasta categorie fac parte: buncarele si silozurile,rezervoarele, cuptoarele rotative din industria cimentului, etc.

2. Constructii inalte: cuprind: turnurile, pilonii pentru radio si televiziune, stalpii pentru liniile electrice aeriene, turlele pentru foraj, cosurile de fum, turnurile pentru evacuarea gazelor etc.

Turnurile si pilonii au alcatuiri spatiale, iar raportul dintre inaltimea constructiei si dimensiunile transversale este foarte mare. In secti­une verticala ramurile constructiei pot fi verticale, usor inclinate sau cu oare­care curbura, sectiunea verticala largindu-se spre baza.

Turnurile si pilonii sunt constructii la care incarcarea predominanta este data de fortele orizontale produse de vant, de actiunea cutremurului etc.

Incarcarile fundamentale sunt: greutatea proprie a constructiei si a instalatiilor pe care le sustine, componentele fortelor de intindere ale cablu­rilor, conductorilor, antenelor.

Prin acest proiect - Turnuri - sunt prezentate elementele ce alcatuiesc acest tip de constructie, modul lor de realizare si metodele de montare, precum si materialele din care sunt confectionate.

Cap. 2 Constructia turnurilor

Descrierea turnurilor

In categoria constructiilor inalte se includ si turnurile, alaturi de piloni pentru antene de radio si televiziune, stalpii pentru liniile electrice aeriene, cosuri de fum, turnuri pentru priza de aer sau pentru evacuarea gazelor.

Constructiile inalte se caracterizeaza prin raportul mare dintre inaltime si dimensiunea sectiunii transversale.

Structurile inalte sunt supuse la actiunea unor importante forte orizontale provenind din vant, cabluri si conductoare orizontale actionand unilateral, actiuni seismice, etc.

Incarcarile verticale provin din greutatea proprie a structurilor metalice, a utilajelor si altor incarcari utile, cum sunt lichidele din rezervoare, vizitatorii de pe platforme, antenele si instalatiile asezate la diferite niveluri, chiciura asezata pe elementele constructiei.

Structurile constructiilor inalte pot fi realizate cu zabrele sau cu sectiune plina, in forma tubulara, cilindrica sau tronconica.

Figura 1: Turn pentru priza de aer

Turnurile au peretii realizati din structuri cu zabrele plane sau spatiale, solidarizati intre ei cu diafragme. Diafragmele au rolul :

de a asigura nedeformabilitatea constructiei metalice,

de a prelua solicitarile de rasucire

pentru sustinerea unor platforme si podeste.

Turnurile se pot realiza si cu pereti plini sub forma de panza cilindrica sau conica.

Avand in vedere ca turnurile sunt de fapt stalpi independenti foarte inalti, caracteristicile lor constructive sunt similare stalpilor.

In alcatuirea generala a turnurilor se disting trei elemente componente :

capatul superior

corpul

baza

Turnurile pentru sustinerea antenelor de radio se fac cu sectiune patrata sau triunghiulara, deci cu patru sau trei ramuri legate cu zabrele; in elevatie turnul prezinta o largire la baza, rezultata dintr-o inclinare constanta a ra­murilor sau din asezarea nodurilor pe o curba. Latirea sectiunii verticale a turnului spre baza mareste rigiditatea turnului si corespunde mai bine varia­tiei momentelor date de fortele orizontale. Latimea la baza se alege tinandu-se seama ca reactiunile negative sa ajunga la valori acceptabile si sageata pe ori­zontala la varf sa nu fie mai mare decit 1/100 din inaltimea turnului; prac­tic se poate incadra aceasta latime intre 1/15 si 1/8 din inaltime.

Figura 2: Zabrelele turnurilor

Zabrelele folosite la turnuri (fig. 2) sunt cu diagonale incrucisate, cu bare suplimentare la incrucisarea diagonalelor si eventual cu montanti pe linia nodurilor sau in sistem rombic cu bare suplimentare; se urmareste reducerea lungimilor de flambaj. La turnurile cu sectiunea patrata este necesar sa se introduca diafragme transversale la 7-8 m interval, pentru a se asigura rigiditatea conturului sub efectul unor actiuni excentrice; la stalpii cu sectiu­nea triunghiulara nu sunt necesare diafragme, aceasta forma fiind geometric invariabila.

Barele turnurilor se fac din corniere, tevi si, la turnuri mari, se alcatuiesc din elemente compuse in H, dublu T si chiar tubulare (fig. 3). Turnu­rile cu barele din tevi sunt mai usoare decat cele din corniere cu 20 - 30%. Grosimile elementelor nu vor fi mai mici de 6 mm.

Figura 3: Sectiunile ramurilor turnurilor

Coeficientul de subtirime maxim al elementelor comprimate este limitat la: 120 pentru ramurile turnului, 150 pentru zabrele si 200 pentru contravintuiri.

Structurile in forma de turn sunt prinse direct in fundatie fiind portante prin alcatuirea lor.

Tipuri de turnuri

A.    Din punctul de vedere al formei in elevatie, turnurile pot fi :

cu sectiune constanta pe inaltime

cu sectiune variabila pe inaltime

a.  cu variatie continua

b. cu variatie in trepte

B.   

Sectiunea transversala poate fi patrata, triunghiulara sau rotunda (fig. 4).

Figura 4: Sectiuni in turnuri

Turnurile pentru sustinerea antenelor de radio se fac cu sectiune patrata sau triunghiulara, deci cu patru sau trei ramuri legate cu zabrele; in elevatie turnul prezinta o largire la baza, rezultata dintr-o inclinare constanta a ra­murilor sau din asezarea nodurilor pe o curba. Latirea sectiunii verticale a turnului spre baza mareste rigiditatea turnului si corespunde mai bine varia­tiei momentelor date de fortele orizontale (fig. 5).

b)

a)

Figura 5: Sectiuni pentru turnuri radio

a -turn cu sectiune in plan patrata; b - turn cu sectiune in plan triunghiulara

C.    Dupa constructie (fig. 6):

Figura 6: Tipuri de turnuri:

a. -structuri cu zabrele, b.-cu pereti sub forma de panza conica

D.    Dupa inaltime, turnurile pot fi (fig. 7):

cu inaltime mica

inalte

Figura 7: Solutii constructive

a. -turnuri cu inaltime mica, b.-turnuri inalte, c.-legaturi pentru reducerea lungimilor de flambaj, d.-tipuri de diafragme

Materiale pentru turnuri

Pentru montanti si alte bare puternic solicitate se foloseste otelul OL52, iar pentru diagonale cu solicitari mai reduse otelul OL37. In cazul tevilor se folosesc otelurile OL52 (montanti si zabrele puternic solicitate) si otelurile OLT45, respective OLT35 pentru celelalte elemente. Din conditii de transport in locuri greu accesibile au fost realizati si piloni usori, din aliaje de aluminiu cu rezistente ridicate la corosiune. Tot din motive de corosiune sunt utilizate oteluri cu rezistente ridicate la actiuni agresive.

Cap. 3 Executia si montarea turnurilor

Executia turnurilor

Turnurile in general nu au sectiune constanta pe toata inaltimea lor si deci executia acestora se face pe tronsoane avand aceeasi sectiune sau sectiuni apropiate.

Tronsoanele sunt asamblate in atelier cu conditia ca dimensiunile tronsoanelor sa nu depaseasca gabaritul mijloacelor de transport, sau pe santier.

Tronsonul de baza are sectiunea maxima iar ramurile verticale ale turnului se intaresc cu diafragme ce se aseaza la o distanta de 4m intre ele, astfel incat pe tronsonul de sectiune constanta trebuie sa existe doua diafragme.

Pentru turnurile cu variatie de sectiune in trepte, la schimbarea de sectiune, proiectantul alege solutia constructiva care sa permita executia si controlul asamblarii.

Figura 8: Detalii constructive pentru un turn

avand ramurile si montatii din tevi iar diagonalele din otel rotund

Sectiunile din elemente departate zabrelite sunt deosebit de eficiente in cazul turnurilor. Ramurile principale se alcatuiesc din profile laminate sau cu sectiuni de tip U sau I din table sudate. Deasemeni sunt folosite tevi rotunde care asigura o reducere substantiala a presiunii vantului, avand un coeficient aerodinamic mai bun decat profilele deschise.

Prinderea barelor din tevi poate fi realizata cu ajutorul guseelor sau direct. Prinderea directa este mai avantajoasa, conducand la un consum de metal mai redus, dar necesita o prelucrare mai precisa a capetelor barelor. Pentru a evita coroziunea interioara a tevilor, capetele acestora vor fi inchise etans prin deformare la cald sau cu ajutorul unor capace.

Realizarea tronsoanelor:

Daca se considera constructia turnului ca fiind una cu zabrele atunci solutiile constructive vor fi dupa cum urmeaza:

- Barele care compun o constructie metalica se intalnesc intre ele si se asambleaza in punctele de intalnire. Punctele de intalnire ale barelor din grinzile cu zabrele se numesc noduri.

- Prinderile in noduri si imbinarile elementelor de constructie trebuie sa fie simple si sa  asigure totodata transmiterea eforturilor fara a produce solicitari suplimentare.

- In noduri, barele se asambleaza direct sau prin intermediu gusee, prin nituire sau prin sudare, foarte rar prin insurubare. In mod obisnuit, la nodurile grinzilor cu zabrele se prind bare solicitate numai axial.

- Daca barele supuse la eforturi axiale se intersecteaza, ele alcatuiesc o incrucisare. Punctele de intalnire sau de incrucisare ale barelor, care pe langa eforturi axiale sunt supuse si la eforturi de incovoiere in planul axelor lor, se numesc colturi.Daca aceste puncte sunt locuri de intalnire sau de incrucisare a unor bare supuse la incovoiere intr-un plan perpendicular pe axele barelor, ele se numesc ramificatii.

- Daca la punctele de intalnire sau de incrucisare ale barelor, legatura se realizeaza prin suruburi, cu scopul de a se reduce rigiditatea imbinarii respective, legatura se considera articulata.

- Guseele sunt elemente din tabla groasa ,de forme variate in functie de numarul si directia barelor concurente in nod.

- Evitarea aparitiei  eforturilor suplimentare datorita montajului excentric si rigiditatii nodurilor presupune o centrare prealabila a barelor. Acest lucru se poate realiza cu bara care are sectiunea simetrica si la care prinderea se poate face simetric.

Prinderea barelor in noduri are mai multe solutii:

Prinderea directa

Prinderea cu guseu in prelungire, este preferata in cazul imbinarii sudate.

Prinderea cu guseu intercalat, solutia poate fii folosita in cazul imbinarii sudate dar si in cazul imbinarii nituite.

Prinderea cu guseu suprapus, solutia este folosita in cazul imbinarii nituite.

- Dimensionarea guseelor: determinarea eforturilor in guseu constituie o problema dificila in care grosimea guseeului se determina pe baza calculului imbinarii barelor. In functie de diametrul niturilor folosite, grosimea guseului se ia egala cu cel putin doua treimi din diametrul gaurilor de nit, dar nu mai subtire decat 8 mm. Marginile guseeului trebuie sa formeze cu axa barei unghiuri pe cat posibil egale. In unele cazuri, guseele se fac cu taieturi curbe, care duc la o scurgere mai uniforma a eforturilor si in acelasi timp sunt mai estetice.

- Innadirile se pot realiza cu ajutorul ecliselor sau a cornierelor de imbinare. Ele trebuie alcatuite in asa fel incat sa nu constituie parti slabe pentru constructie si sa se poata controla in timpul exploatarii. Innadirea cornierelor si a altor laminate:

a) innadirile sudate ale cornierelor, profilelor T, I se fac in general, prin sudura cap la cap;

b) la piesele subtiri sudarea se face in V,

c) iar piesele groase este indicate sudarea in X.

La innadire de montaj ale profilelor se folosesc de regula eclise cu cordoane de colt. Eclisele vor avea forme adecvate (platbande,corniere etc.) pentru a permite executarea usoara si corecta a cusaturilor.

Innadirile cu nituri sunt folosite la montaj chiar la constructii ale caror elemente au fost confectionate in atelier prin sudare; eclisele se realizeaza prin platbande, corniere, pe aceleasi principii ca la innadirile sudate. La innadirera unui profil este necesar ca fiecare parte a profilului sa fie innadita.

Asamblarea tronsoanelor se realizeaza de regula prin nituire sau cu suruburi. In aceste cazuri este necesara preasamblarea in atelier a constructiei, etapa in care se practica gaurile pentru nituri sau suruburi.

Datorita deformabilitatii care se poate produce in timpul transportului, se recomanda ca la locul de montaj sa se realizeze alezarea gaurilor.

In atelier, confectionarea tronsoanelor se realizeaza pe platforme special amenajate si dotate cu dispozitive de asamblare si tacheti de sustinere.

Tehnologia de montaj a turnurilor

Metodele de lucru sunt determinate de utilajul de santier disponibil pentru executarea operatiilor de montaj. In lipsa utilajului prevazut in proiectul de montaj, metoda de executie trebuie modificata si adaptata utilajului existent.

Montarea turnurilor se poate realiza prin mai multe metode :

I. ridicarea tronsoanelor si imbinarea lor la inaltime, unul dupa altul.

II. in tronsoane, incepandu-se cu tronsonul din varf;

III. ridicarea si asamblarea barelor la inaltime, una cate una; 

I. Prima metoda se aplica turnurilor care, din cauza sectiunii mari la baza nu pot fi livrati si transportati pe tronsoane. De altfel si ridicarea unor tronsoane atat de voluminoase este incomoda.

Figura 9: Montajul unui turn cu ajutorul unei macarale autoridicatoare: 1.-mufa, 2.-tija, 3.-brat rotativ, 4.-cabluri de fixare

Barele se ridica cu o macara centrala, care se fixeaza pe ultimul tronson montat; macaraua este prevazuta cu un dispozitiv de autoridicare. Macaraua este alcatuita dintr-o mufa 1 prin care trece o tija tubulara 2, mult mai lunga decat mufa. La capatul superior al tijei este montat un brat rotativ 3. Mufa si punctul inferior al tijei tubulare se ancoreaza de partea montata a constructiei metalice, cu ajutorul unor cabluri inclinate si orizontale 4. Pe masura ce montajul avanseaza in inaltime, mufa si tija sunt ridicate pe rand cu un troliu special.

Metoda prezinta dezavantajul ca necesita timp indelungat pentru montare si toate operatiile de imbinare trebuie sa fie executate la inaltime; in schimb, utilajul de montare este simplu si poate fi improvizat chiar pe santier.

II. Metoda montarii pe tronsoane, incepandu-se cu tronsonul din varf, se aplica deasemenea turnurilor neancorate, cu baza larga. Pe masura ce tronsonul superior este montat, partea superioara montata a turnului este ridicata cu un dispozitiv special, atat cat este necesar pentru a putea introduce dedesubt tronsonul urmator.

Aceasta metoda prezinta avantajul ca toate operatiile de imbinare se executa jos sau la o mica inaltime. In schimb dispozitivul de ridicat este greu si complicat. Montarea si demontarea lui necesita multa manopera, care adaugata la manopera necesara montarii turnului, egaleaza orele de lucru necesare montarii dupa metoda precedenta.

III. Metoda se aplica turnurilor de inaltime mica, mai usoare.

Reguli de protectie a muncii

Intrucat montarea constructiilor metalice se face prin manevrarea la inaltime a unor subansambluri cu greutati si gabarite mari, se aplica normele de securitate a muncii specifice.

De asemenea, utilajele de montaj (macarale, cricuri,dispozitive de montare si fixare provizorie etc;) trebuie sa fie verificate de catre echipa de intretinere daca sunt in buna stare de functionare;

Se vor verifica instalatiile de forta, aer si lumina, de unde se fac racordarile pentru alimentarea pe timpul montajului.

Schelele de lucru trebuie sa fie rezistente si asigurate la stabilitate. Ele trebuie sa fie prevazute cu balustrade.

Montorii care lucreaza la inaltime trebuie sa aiba o incaltaminte care nu aluneca si centuri de siguranta cu care sa se lege de elemente definitiv fixate.

Pentru lucrul in timpul iernii trebuie luate masuri suplimentare, cum sunt: curatirea schelelor si scarilor de gheata, presararea de nisip, rumegus etc, pe locurile de trecere alunecoase.

Locurile de incalzire cu foc nu se vor amplasa langa materiale usor inflamabile.

Bibliografie

[1] Valeriu Jinescu s.a. - Utilajul si tehnologia meseriei, constructii de

masini, manual pentru clasa a XII-a, licee industriale cu profil de mecanica si anul III, scoli profesionale, EDP, Bucuresti, 1996

[2] Dumitru Teodorescu - Utilajul si tehnologia constructiilor metalice,

manual pentru licee industriale cu profil de mecanica,  clasa a XII-a si scoli profesionale, EDP, Bucuresti, 1978

[3] V. Popescu - Constructii metalice industriale, EDP, Bucuresti, 1974

www.studentie.ro/download.php?id_referat=16000

[5] https://www.ce.tuiasi.ro/~cci/UTI%20website/Caps5.pdf

[6] www.ciorna.com/referat-1895-download.html

Anexe

Montajul turnurilor metalice

Turnuri metalice pentru telecomunicatii

Turnuri metalice pentru instalatii eoliene