РУКОВОДСТВО

по ПРИМЕНЕНИЮ

СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ И АНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ

в конструкциях

ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ

ИАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО

ПО ПРИМЕНЕНИЮ

СТАЛЬНЫХ

КАНАТОВ

И АНКЕРНЫХ

УСТРОЙСТВ

В КОНСТРУКЦИЯХ

ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ

в) некрутящиеся, у которых нет стремления вращаться вокруг своей оси (многопрядные — многослойные канаты с противоположным направлением свивки прядей по слоям).

1.43.    Направление свивки отдельных проволок в пряди, а последних — в сердечники, стренги и канаты может быть как правым, так и левым.

Пряди, используемые в качестве спиральных канатов, изготовляют обычно с чередующимся направлением свивки проволок по отдельным слоям. Спиральные канаты вследствие противоположности направлений свивки имеют повышенную изгибную жесткость.

1.44.    Спиральные канаты могут быть открытого, закрытого и полузакрытого типов. Открытые спиральные канаты состоят из круглых проволок.

Закрытые спиральные канаты имеют наружный ряд зетообраз-ных проволок, которые образуют плотную поверхность каната.

Полузакрытые спиральные канаты имеют наружный слой из чередующихся фасонных и круглых проволок.

1.45.    Невитые канаты представляют собой группы параллельно уложенных многослойных прядей ТК и проволок диаметром от 2 до 8 мм, канатов закрытой или открытой конструкций. Собранные в пучки но обычной системе 1+6-!-12+18 ... такие канаты плотно скрепляют и обжимают различными способами или стяжками.

Невитые канаты могут изготовляться с поперечным сечением в виде круга, правильного шестиугольника, а также овала или неправильного шестиугольника.

1.46.    По характеру соединения проволок различаются следующие типы стальных невитых проволочных канатов (рис. 2):

I—соединенные непрерывной спиральной обмоткой (рис. 2,а);

И — соединенные муфтами или сжимами через определенные расстояния, обеспечивающие упругое деформирование проволок при намотке каната на барабан (рис. 2,6);

Рис. 2. Основные типы невитых проволочных канатов / — стальные высокопрочные проволоки; 2 — напряженная спиральная навивка из мягкой проволоки; 3— склеивающий состав, заполняющий пространство между проволоками; 4 — одно- или многослойное защитное покрытие; 5 — сжимы или муфты

Ill — склеенные пластифицированными полимерными композициями и обжатые до полимеризации спиральной обмоткой из мягкой проволоки, сжимами или муфтами (рис. 2,а, г).

1.47. Формирование невитого каната из круглых проволок одного диаметра по схеме l+6+12-f6n... приводит к образованию наиболее компактного правильного шестигранного сечения (рис. 3), геометрические характеристики которого приведены в табл. 3.

Рис. 3. Геометрические характеристики невитых металлопластмассовых канатов

Таблица 3

Марка канатов Диаметр каната по диагонали Суммарное количество проволок Количество проволок в слое Количество слоев МП 19-dK 5 d 19 12 2 МП 37-dK 7d 37 18 3 МП 61 -dK 9 d 61 24 4 МП 91 -dK 11 d 91 30 5 МП 127-dK Ш 127 36 6 МП 169-dK 15d 169 42 7 МП 217-dK Ш 217 48 8 МП 271 -dK \Ы 271 54 9

1.48.    Для невитых канатов типов I и II по п. 1.4G требуется осуществление предварительного противокоррозионного покрытия высокопрочной проволоки или принятие специальных мер по защите готовых канатов.

1.49.    Изготовление невитых канатов производится по линейностендовой технологии в заводских условиях и непосредственно на строительной площадке, а также по кассетной технологии на автоматизированных линиях.

Состав технологических процессов и операций приведен в табл. 4.

Схема заготовки невитых канатов мерной длины по линейно-стендовой технологии показана на рис. 4.

Болес прогрессивная заводская технология, осуществляемая на автоматизированной кассетной линии, основывается на напряжен-

Таблица 4

Варианты технологии изготовления > И ш IV Нанменопание технологических процессов и операций Линейно-стендовая (для элементов мерной длины) Кассетная (для канатов непрерывной с с 2 на строительной площадке в условиях завода длины из самопы-прямляющейся проволоки) 1 Разматывание бухт с выравниванием проволоки + + + — 2 Резка проволочных заготовок мерной длины + + + — 3 Высадка концевых утолщений + + + — 4 Комплектование канатов в связки на стеллажах + — — — 5 Наматывание связок на барабаны + — — — 6 Напряженная намотка проволоки на кассеты с эффектом выпрямления + + 7 Разматывание проволоки с кассет, оборудованных регулируемым тормозом + + + 8 Обезжиривание и очистка проволоки — + + + 9 Комплектование каната в сборной фильере — + + + 10 Прохождение проволок через ванночку № 1 со склеивающим составом + + + 11 Обжатие пучка проволок в составной фильере при выходе из ванночки № 1 + + + 12 Напряженное обматывание пучка — + + + 13 Первая термообработка — + + + 14 Защитное покрытие каната в ванночке № 2 — +* +* +* 15 Вторая термообработка — +* +*

Продолжение табл. 4

		Варианты технологии изготовления
		I	II	III	IV
	Наименование технологических процессов и операций	Линейно-стендовая (для элементов мерной длины		Кассетная (для канатов непрерывной
с с g		на строительной площадке	в условиях завода	длины из самовы-прямляющейся проволок»)
1G	Напряженное наматывание с кручением на транспортный барабан	—	+	+	+
17	Закрепление конца каната па барабане	—	+	+	+
18	Отрезание каната дисковой пилой	—	—	—	4-
19	Транспортирование канатов на барабанах	+	+	+	4-
20	Разматывание каната на строительной площадке	+	+	4-	4-
21	Установка каната во временные зажимы на стеллажах	+		"
22	Устройство концевых анкеров	~ь	+**		4-
23	Обезжиривание и очистка проволок	+	—	—	—
24	Выполнение операций по пп. 9, 10, 11 и 12 табл. 4 на передвижном агрегате при холодном отвердении составов	4-
25	Нанесение изолирующих слоев холодным способом***	+	+	+	4-
2G	Монтаж каната	+	+	4-	_|_ 1

Рис. 4. Схема изготовления невитых канатов мерной длины по линейно-стендовой технологии

1 — бухтодержатель; 2 — механизм правки проволоки; 3 — приспособление для очистки и обезжиривания проволоки; 4— блок тормозных роликов; 5 — ножницы; 6 — механизм подтягивания проволоки; 7 — датчик включения ножниц; 8 — цепной конвейер; 9 — кантователь; 10 — аппарат высадки головок; // — стеллажи; 12 — устройство для послойного комплектования невитых канатов и изготовления анкеров; 13 — заготовки нсвитых канатов с анкерами; 14 — рельсовые пути; 15, 16 — составная фильера и обмоточное устройство; 17 — барабанодержатель с электроприводом

ном наматывании невитого каната на турель с барабаном с одновременным растяжением, закручиванием на заданный угол и изгибом каната (рис. 5).

1.50. При намотке на барабан невитых канатов типов I и II но п. 1.46 с шагом 2л/?о при условии достижения напряжений в крайних проволоках 50—80 кгс/мм² оптимальное соотношение радиуса каната г,< к радиусу барабана Re составляет 0,005—0,008.

Рис. 5. Схема технологической кассетной линии изготовления невитых металлопластмассовых канатов

/ — батарея кассет с самовыпрямляющейся проволокой; 2 — составная фильера: 3— ванночка с полимерным склеивающим составом; 4 — обжимные ролики; 5 — устройство для напряженного обматывания проволокой; 6 — электропечи; 7 — тормозные ролики; 8 — турель с барабаном для напряженного наматывания нсвитого металлопластмассового каната

1.51. Испитые металлопластмассовые канаты типа III по п. 1.46 наматываются на барабаны с шагом 2я/?б при отношении радиуса каната г_к к радиусу барабана Re 0,005—0,007 с подбором склеивающего состава, обладающего модулем сдвига (11—14) 10³ кгс/см² и адгезией 60—100 кгс/см². Выбор параметров клеящего состава, соотношение диаметров каната и барабана можно осуществить на основании графика рис. 6.

где Fi — площадь поперечного сечения одной проволоки; п — количество проволок в невитом канате; т — количество шагов винтовой линии, образованной осями проволок наружного слоя в результате кручения при намотке, укладывающихся по длине окружности барабана 2яЯб.

1.54. Определение максимального угла наклона навивочной проволоки при различных соотношениях rJRa и других параметрах силовой навивки рекомендуется производить по графикам рис. 7.

А Л	\		§ £2 £ i-v S-о и
\\ '		&
	V

ТРЕБОВАНИЯ К ПОСТАВКЕ И ХРАНЕНИЮ

1.55.    В проекте организации работ необходимо предусмотреть мероприятия по своевременному обеспечению строительства канатами: обеспечение фондами, заключение договора с заводом-постав-щиком на поставку канатов в сроки, увязанные с графиком работ и др.

1.56.    Для повышения контроля качества в сооружении или конструкции следует применять канаты с одного завода и одной партии. Партия канатов должна быть изготовлена из однородного исходного сырья (катанки одной плавки) и по одной технологии.

При оформлении заказов на поставку следует оговаривать наибольшие размеры партий исходя из возможностей завода-постав-щика.

1.57.    При оформлении заказа на канаты всех типов следует оговаривать их поставку на барабанах; в отдельных случаях с обертыванием водонепроницаемой бумагой и с опалубкой барабанов. На бирках и в сертификатах должны быть обозначены помер и размер партии.

1.58.    Полученные с завода канаты перед применением, несмотря на наличие заводского сертификата, должны быть подвергнуты контрольной приемке предприятием-заказчиком. При контрольной приемке канаты следует осмотреть, проверить их размеры и для особо ответственных сооружений испытать на растяжение.

1.59.    Необходимо проверить псе параметры канатов, оговоренные в ГОСТ 13840-68, ГОСТ 3241-66, ГОСТ 18899-73 (для закрытых канатов) и других соответствующих ГОСТах, в специальных технических условиях и дополнительных требованиях, согласованных с заводом при оформлении заказа.

1.60.    Осмотр и обмер следует производить по методике, изложенной в ГОСТ 13840-68, ГОСТ 3241-66 и ГОСТ 18899-73 (для закрытых канатов).

1.61.    Осмотр и проверку размеров канатов производить по наружным виткам па барабане или на любом отрезке длины при разматывании их с барабанов при переработке на полигоне.

1.62.    Испытанию на растяжение должен быть подвергнут не менее чем один образец от каждого каната или от каждого барабана, если на нем намотаны мерные отрезки одного каната, разрезанного на части.

1.63.    Образцы для испытания следует отбирать от канатов в состоянии поставки, т е. до изготовления несущих элементов.

1.64.    При испытании должны быть определены разрывное усилие каната в целом и показатели тех механических свойств, которые огопорены в ГОСТе и специальных технических условиях.

1.65.    При несоответствии результатов контрольной приемки и испытания требованиям ГОСТ 13840-68, ГОСТ 3241-66, ГОСТ 18899—73 (для закрытых канатов) и других соответствующих ГОСТов, по которым поставлены канаты, а также специальных технических условий и дополнительных требований, согласованных с заводом, канаты с испытываемых барабанов должны быть забракованы.

Примечание. Канаты забракованные, но показавшие удовлетворительные результаты по относительному удлинению (по ГОСТ 13840-68 и специальным техническим условиям, которыми эта характеристика предусмотрена), могут быть применены с согласия заказчика. При их использовании необходимо учитывать фактические свойства и качество изготовления.

1.66.    Для предохранения канатов от атмосферной коррозии в графике производства работ следует предусматривать по возможности быстрое их применение после получения от поставщика без выдерживания на складе, а также в конструкции до осуществления постоянной защиты.

1.67.    Канаты следует хранить в закрытом сухом помещении, периодически осматривать и принимать меры по предохранению от коррозии. При хранении запрещается устанавливать барабаны с канатами на земляной пол.

1.68.    Канаты, не имеющие наружной заводской антикоррозионной смазки, необходимо подвергнуть временной защите от коррозии в соответствии с рекомендациями раздела «Антикоррозионная защита» настоящего Руководства.

1.69.    Во избежание образования на канате заломов, выпучиваний отдельных прядей или проволок, местного изменения шага и других повреждений свивки не допускается разматывать канат с барабана, сбрасывая витки, образовывать петли при протяжке и раскладке, переезжать его колесами транспорта. Разматывать канат рекомендуется па козлах при горизонтальном положении оси барабана.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Конструкции с несущими элементами из стальных канатов

2.1.    Стальные канаты используются в следующих основных типах конструкций зданий и сооружений:

висячих пространственных конструкциях; висячих конструкциях линейно-протяженного типа; высотных сооружениях на оттяжках;

предварительно напряженных конструкциях, напрягаемых в процессе изготовления монтажа, реконструкции или усиления.

К висячим (в том числе вантовым, подвесным и т. п.) относятся конструкции, основные несущие элементы которых представляют собой растянутые стержни, нити или системы нитей.

В Руководстве применяется следующая терминология: нить — гибкий провисающий стержень, несущий поперечную нагрузку;

ванта — прямолинейная или провисающая нить, поддерживающая жесткую пролетную конструкцию;

вантовая ферма — предварительно напряженная система, состоящая из двух соединенных друг с другом поясов;

кабель—гибкая провисающая нить в висячей конструкции, в которой полезная нагрузка передается на нить в отдельных узлах посредством вертикальных или наклонных подвесок.

2.2.    К висячим пространственным системам относятся: висячие оболочки, различные вантовые и комбинированные системы, сетки из канатов, пространственные антенные устройства и др.

Висячими оболочками называют покрытия, в которых уложенные на вантовую сеть железобетонные или армоцементные плиты после замоноличивания швов с вантами образуют жесткую пространственную систему, способную воспринимать значительные неравномерные эксплуатационные нагрузки.

Висячие покрытия, пролетная часть которых состоит из гибких вант и жестких элементов, работающих на изгиб, называют комбинированными. Жесткие элементы в таких покрытиях способствуют распределению сосредоточенных и неравномерных нагрузок на несущие гибкие ванты.

К подвесным относятся покрытия с внешними канатами, в которых жесткая пролетная конструкция подвешивается к вантам, закрепленным на стойках-пилонах.

2.3.    Висячие линейно-протяженные конструкции проектируют следующих основных видов:

кабельные с балкой жесткости;

кабельные гибкие с подвесками для непосредственного восприятия местных нагрузок;

двухпоясные решетчатые с двумя растянутыми предварительно напряженными поясами и решеткой между ними;

внешне безраспорные системы с предварительно напряженными поясами, решеткой и балкой-распоркой для восприятия распора;

жесткие провисающие нити, усиленные кабелем или подвешенные к нему;

гибкие провисающие нити.

2.4. К высотным сооружениям относятся мачты (опоры) теле-и радиосвязи, линии электропередачи, метеорологические опоры, буровые вышки, шахтные копры и г. д.

Основные особенности высотных сооружений заключаются в большом отношении их высоты к поперечному размеру и наличии значительных горизонтальных нагрузок.

Стволы мачт шарнирно или жестко опираются на фундамент; устойчивость положения ствола обеспечивается системой вант, расположенных в одном или нескольких ярусах.

2.5.    К предварительно напряженным относятся такие конструкции, в которых искусственным путем в процессе монтажа (а при усилении существующих конструкций — и во время эксплуатации) создаются собственные (начальные) напряжения, преимущественно противоположные по знаку напряжениям от расчетной нагрузки, или перераспределяются усилия с целью рационального использования несущей способности конструкции.

2.6.    При проектировании здания или сооружения с висячими конструкциями должны быть комплексно решены:

а)    очертание сооружения в плане;

б)    способ обеспечения жесткости пролетной конструкции;

в)    способ восприятия распора;

г)    способ обеспечения пространственной жесткости всего сооружения.

2.7.    Висячие покрытия являются преимущественно распорными и проектируются с замкнутым (в виде кольца, овала, прямоугольника и т. п.) и разомкнутым опорными контурами, выполняемыми из жестких элементов, работающих на сжатие, изгиб и кручение. С целью уменьшения материалоемкости покрытий с замкнутым опорным контуром распор от пролетной конструкции рекомендуется передавать в углы опорного контура. В покрытиях с разомкнутым опорным контуром распор воспринимается анкерными опорами, контрфорсами и др.

2.8.    В связи с большой стоимостью анкерных опор для обоснования применения висячей системы в качестве несущей конструкции необходимо изучить возможность рационального осуществления внешних анкерных устройств.

В зданиях с висячими покрытиями возможны следующие схемы передачи распора:

а)    от пилона с помощью оттяжек непосредственно на анкеры, расположенные в грунте.

В качестве анкеров рекомендуются сваи с уширенным основанием (винтовые, камуфлетные, буровые с уширенной пятой), ребристые плиты, заделанные в грунт; железобетонные короба, заполненные балластом, и др.;

б)    на рамы или стойки с подкосами, если устройство последних не мешает планировке помещения;

в)    на омоноличеииое перекрытие здания, которое служит в качестве распределительной балки, воспринимающей усилия от вант и передающей эти усилия на торцевые стены;

19

Рекомендовано к изданию решением Научно-технического совета НИИСК Госстроя СССР.

Руководство по применению стальных канатов и анкерных устройств в конструкциях зданий и сооружений/НИИ строит, конструкций Госстроя СССР, М., Стройиздат: 1978.— 94 с.

Руководство содержит основные требования но расчету и конструированию, рекомендации по выбору типа канатов, а также методику определения характеристик механических свойств канатов.

Руководство рассчитано на инженерно-технических работников проектных, научно-исследовательских институтов, высших учебных заведений и строительных организаций, а также может быть полезно студентам строительных вузов и факультетов.

30213—536

047(01)—78

Табл. 35, ил. 48

Инструкт.-нормат., II вып. — 108 — 77

© Стройиздат, 1978

г) на балку жесткости и другие элементы покрытия (внешне безраспорные конструкции).

2.9.    Элементы, предназначенные для восприятия распора, должны проверяться на местную устойчивость и, кроме того, в совокупности с другими элементами, связями, поперечными стенами и т. д., а если их нет, то сами должны обеспечивать общую устойчивость всего здания от действия горизонтальных и вертикальных сил.

2.10.    Висячие покрытия должны проектироваться, как правило, предварительно напряженными (для уменьшения деформативкости покрытия и уменьшения или предотвращения раскрытия трещин в железобетонных висячих оболочках). Для уменьшения кинематических перемещений очертание пролетной предварительно напряженной конструкции следует назначать соответствующим кривой давления при расчетном сочетании нагрузок.

Возможны следующие пути создания предварительного напряжения висячих покрытий:

а)    натяжением непосредственно вант или мембраны;

б)    натяжением оттяжек, раскосов, распорок и т. п.;

в)    специальной монтажной пригрузкой системы с передачей усилий предварительного натяжения на напрягающие ванты и ограждающую конструкцию оболочки;

г)    деформированием опорного контура.

2.11.    Узлы и соединения вант с другими элементами висячего покрытия должны решаться в соответствии с принятой расчетной схемой сооружения и конструктивно выполняться так, чтобы в наименьшей степени снижать несущую способность вант.

2.12.    При наличии перегиба вант в узлах диаметр перегиба рекомендуется принимать:

при вантах из арматурных прядей и канатов спиральных однопрядных и двойной свивки — не менее 15 диаметров каната;

при вантах из канатов спиральных закрытых — не менее 45 диаметров каната. Снижение расчетного сопротивления материала вант в этом случае не учитывается.

Допускается уменьшение диаметра перегиба вант из канатов (кроме спиральных закрытых), но нс менее чем до 8 диаметров ванты при угле перегиба не более 30°. При этом расчетное сопротивление материала ванты снижается путем умножения на коэффициент условий работы т = 0,85, причем снижение учитывается на расстоянии 30d в каждую сторону от перегиба.

2.13.    В легких висячих мостах и переходах трубопроводов с отношением их поперечного размера к пролету нс более 7зо следует предусматривать устройство горизонтальных ферм из канатов или оттяжек для стабилизации гибкой конструкции при действии бокового ветра, исключая горизонтальные раскачивания и кручения пролетной конструкции.

2.14.    На покрытиях с открытыми вантовыми конструкциями во избежание сверхнормативных снеговых скоплений необходимо обращать внимание на правильный выбор шага ферм и схем их решетки, чтобы обеспечить хорошую продуваемость верхнего строения покрытия. Следует избегать устройства сложных фонарей и не допускать перепадов высот, способствующих образованию снежных мешков.

Стальные канаты сочетают в себе положительные качества высокопрочной проволоки и горячекатаной стержневой арматуры и лишены многих недостатков последних. Они имеют примерно такую же прочность, как и высокопрочная проволока, практически неограниченную длину, обладают более высокой заводской готовностью.

Стальные канаты используются в строительстве в качестве несущих элементов большепролетных ответственных конструкций: висячих покрытий зданий и сооружений, несущих элементов висячих мостов, газо- и нефтепроводных переходов, канатных дорог, а также в качестве арматуры большепролетных сводов, куполов, железобетонных пролетных строений мостов и путепроводов, корпусов ядерных реакторов и др.

Действующие ведомственные нормативные документы, касающиеся использования стальных канатов, носят частный, разрозненный характер и не лишены противоречивых рекомендаций. В них недостаточно полно освещены данные о механических свойствах канатов, методы защиты их от коррозии, отсутствуют рекомендации по выбору конструкции канатов, их расчету и др. Настоящее Руководство будет способствовать расширению области и увеличению объемов применения канатов, рациональному их использованию, а также упорядочит проектирование, изготовление и монтаж конструкций, что позволит повысить технико-экономические показатели зданий и сооружений.

В Руководстве использованы результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в ПИИСК, ЦНИИСК, ЦНИИПроектстальконструкции, ВНИКТИСтальконст-рукции, ЦНИИ МПС, Уральском политехническом институте, Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта и Киевском инженерно-строительном институте.

При разработке Руководства использованы также материалы, опубликованные НИИЖБом, Ростовским Промстройниипроектом, Львовским ордена Ленина политехническим институтом, ГСПИ Министерства связи СССР, ЦНИИС Минтраисстроя СССР и другими организациями.

Руководство разработано НИИСКом (кандидатами техн. наук В. Н. Шимановским, Ю. В. Смирновым, Р. Б. Харченко, инж. В. В. Осадчуком), ЦНИИСК (докт. техн. наук Н. С. Москалевым), ЦНИИпромстальконструкций (докт. техн. наук Н. Н. Стрелецким, канд. техн. наук А. А. Шляфирнером, В. П. Сивачевым), ВНИКТИ-стальконструкций (канд. техн. наук М. А. Шифриным), Уральским политехническим институтом (докт. техн. наук Б. А. Сперанским, канд. техн. наук Б. М. Сушенцевым), ЦНИИ МПС (канд. техн. паую Ю. П. Нечаевым), ЛИИЖТ (канд. техн. наук Н. Ф. Махновским), КИСИ (инж. А. П. Терещенко).

Замечания и предложения по Руководству просьба направлять по адресу: 252037, Киев 37, ул. И. Клименко, 5/2, Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя СССР.

3

1*

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ТЕРМИНОВ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1.    В настоящем Руководстве приведены следующие характеристики механических свойств стальных канатов и составляющих их проволок:

а)    предел пропорциональности ao.oi — Oo.os» кгс/см²;

б)    условный предел текучести а₀,ь ст₀.2 и т. д., кгс/см²;

в)    временное сопротивление канатов (агрегатное временное сопротивление) Ов> кгс/см²;

г)    временное сопротивление составляющих канат проволок о_и.п, кгс/см²;

д)    среднее временное сопротивление составляющих канат проволок On e. кгс/см²;

е)    относительное удлинение канатов перед разрывом 8_pa3p, %;

ж)    условный модуль упругости канатов £_а, кгс/см².

1.2.    Предел пропорциональности или условный предел текучести — напряжения, при которых превышение фактической деформации над теоретической, подсчитанной исходя из условного модуля упругости, или остаточная деформация составляет соответственно для предела пропорциональности 0,01—0,05%, а для условного предела текучести 0,1; 0,2% и т. д. базы измерения деформации.

1.3.    Временное сопротивление канатов (агрегатное временное сопротивление) — напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке Рмпкс', достигнутой в процессе испытания каната в состоянии поставки.

1.4.    Временное сопротивление составляющих канат проволок — напряжение, соответствующее Ямакс- при испытании составляющих канат проволок.

1.5.    Среднее временное сопротивление составляющих канат проволок— среднее арифметическое значение временного сопротивления всех составляющих канат проволок.

1.6.    Относительное удлинение канатов перед разрывом — отношение приращения базы измерения деформации образца в момент достижения Рмакс- к первоначальном базе.

1.7.    Условный модуль упругости канатов — отношение приращения напряжения к приращению относительной деформации на участке нагружения 10—30% временного сопротивления каната. При проведении специальных исследований возможно определение условного модуля упругости и при других диапазонах напряжений.

1.8.    База измерения деформаций — участок образца (/), деформации которого измеряются прибором в процессе нагружения. База измерения деформаций канатов принимается равной шагу свивки наружных проволок или пряди, но не менее 300 мм.

1.9.    Начальная расчетная длина — участок образца, на котором определяется удлинение.

1.10.    Конечная расчетная длина — наибольшая длина, измеренная при разрыве образца.

1.11.    Рабочая длина образца — участок образца между захватами испытательной машины или внутренними торцами анкеров.

1.12.    Предел пропорциональности, условный предел текучести, временное сопротивление разрыву и условный модуль упругости

определяют исходя из начальной площади поперечного сечения образца, мм², замеренной до испытания.

1.13.    Начальная площадь поперечного сечения проволоки (Лхров.о) определяется измерением геометрических размеров или по весу.

1.14.    Угол свивки пряди (спирального каната) а — угол, образованный касательной к оси проволоки и осью пряди (спирального каната).

1.15.    Угол свивки многопрядного каната (5 — угол, образованный касательной к оси пряди и осью каната.

1.16.    Шаг свивки пряди (спирального каната) Л_Пр — длина цилиндра, на котором винтовая линия проволоки совершает один полный оборот вокруг его оси и определяется по формуле

Л_пр = 2лг_п ctg а,    (1)

где г_а — радиус поперечного сечения цилиндра, образованного осями проволок.

Примечание. По ГОСТ 3241-66 шаг свивки (им определяется и угол свивки) в прядях ТК не должен быть более 11 d_np (в заводской практике обычно не более 10 <1_пр), а в прядях ЛК — не более 9 d_nр (рекомендуется 8 */_Пр).

1.17.    Шаг свивки Л,< многопрядного каната —длина цилиндра, на котором винтовая линия пряди совершает один полный оборот вокруг его оси, и определяется по формуле

Л_к = 2яг_к ctg р,    (2)

где /-_к —радиус поперечного сечения цилиндра, образованного осями прядей.

1.18.    Спиральный канат —канат, свитый из круглых проволок, имеющих в пространстве форму простой спирали.

1.19.    Канат закрытый несущий — канат, свитый из круглых и профильных проволок, имеющих в пространстве форму простой спирали, причем наружный слой каната выполнен из профильных проволок, образующих цилиндрическую поверхность.

1.20.    Многопрядный канат — канат, свитый из круглых проволок, имеющих в пространстве форму двойной спирали, состоит из центральной пряди и пряден повива.

1.21.    Невитой канат — канат, состоящий из круглых канатных проволок, уложенных параллельно. Формируется круглого, прямоугольного или другого требуемого поперечного сечения.

1.22.    Предварительная вытяжка — операция технологического процесса изготовления канатных элементов, выполняемая с целью снятия свивочных напряжений в проволоках, выборки остаточных деформаций каната, повышения реологических характеристик каната и испытания канатного элемента.

МАТЕРИАЛЫ

1.23. Исходным материалом для канатов является горячекатаная намотанная в бухты сталь — катанка, получаемая прокаткой на проволочных прокатных станках.

Вспомогательные материалы:

а)    смазочные вещества, используемые для защиты проволок каната от коррозии, а также для уменьшения взаимного трения между его отдельными элементами (антифрикционные смазки) или специально для создания трения между канатом и другой поверхностью;

б)    покрытия, необходимые для предохранения каната от коррозии;

в)    пропиточные материалы для органических сердечников каната, защищающие их от гниения и устраняющие коррозионное воздействие их на проволоку.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации канатов как основные, так и вспомогательные материалы для них используют в различных комбинациях и количествах.

1.24.    Материалы для канатов должны удовлетворять требованиям действующих ГОСТов,.СНиП и других нормативных документов.

1.25.    Повышенный технический ресурс (долговечность) стальных канатов определяется главным образом качеством используемой для их производства канатной проволоки, которая должна обладать максимально возможной прочностью при высоких пластических свойствах. Она должна быть пригодной для работы канатов как при статических, так и динамических нагружениях.

1.26.    Основную массу канатной проволоки изготовляют круглого сечения. Ее производят сухим (диаметром более 0,75 мм) и мокрым (диаметром менее 0,75 мм) волочением с применением процессов термической обработки и подготовки поверхности.

1.27.    Требования на круглую светлую, а также оцинкованную канатную проволоку диаметром от 0,2 до 5,5 мм регламентируются ГОСТ 7372-66.

Временное сопротивление принято различным для светлой проволоки в интервале от 100 до 260 кге/мм², а для оцинкованной —от 100 до 240 кге/мм². По данному признаку канатную проволоку подразделяют на десять маркировочных групп, основные характеристики которых—допускаемый разбег по временному сопротивлению и технологические свойства пластичности (числа перегибов и скручиваний).

Светлую проволоку подразделяют на две марки — высшую (В) и первую (I); оцинкованную на три — высшую (В), первую (1) и бензельную (Б). Последняя имеет небольшое временное сопротивление, равное 50—90 кге/мм².

1.28.    Для производства однопрядиых многослойных канатов закрытой и полузакрытой конструкции с максимальным заполнением их поперечного сечения металлом и получения сплошной цилиндрической поверхности уложенного слоя применяют круглую и фасонную проволоку.

Фасонная проволока используется главным образом трех видов: зетообразная, иксообразная, трапецеидальная (клиновидная).

1.29.    Зетообразная проволока создает взаимную плотную связь отдельных проволок — образует «замок», который не допускает проникания влаги и абразивов внутрь каната и препятствует высвобождению проволоки из слоя при обрыве. Ее используют как в наружном, так и во внутренних слоях каната. Существенным недостатком се является сложность изготовления.

1.30.    Иксообразная проволока имеет такое же основное назначение, что и зетообразная проволока, — обеспечение ровного слоя и создание замка. Достигается это вдвое меньшим числом фасонных

проволок в слое, поскольку иксообразиая проволока обязательно должна чередоваться с круглой. Такое сочетание создает самозатя-гнвающнйся плотный слой для последующего покрытия его другим слоем проволок, чем увеличивается структурная прочность каната. Иксообразиая проволока используется как во внутренних, так и в наружных слоях каната. В последнем случае такой канат относится к канатам полузакрытой конструкции.

1.31.    Трапецеидальная (клиновидная) проволока используется только во внутренних слоях канатов для создания надежного ровного слоя с последующей укладкой на нем слоя других таких же фасонных проволок. К преимуществам такой проволоки можно отнести менее сложный процесс ее производства.

1.32.    Исходное сырье и профиль сечения фасонных проволок необходимо назначать с учетом их склонности к коррозионному растрескиванию (ГОСТ и специальными Техническими условиями на канаты закрытой и полузакрытой конструкции оговариваются только высота поперечного сечения проволоки, являющаяся ее характеристикой, и временное сопротивление металла).

1.33.    Фасонные проволоки изготовляют обычно светлыми или оцинкованными с временным сопротивлением в зависимости от размеров и назначения в интервале 100—160 кге/мм².

1.34.    Для изготовления невитых канатов применяются следующие материалы:

сталь в виде основной высокопрочной и мягкой обмоточной проволоки;

склеивающие полимерные составы различных типов;

защитные покрытия против коррозии металла и для предотвращения от механических, эрозионных, тепловых и других повреждений клеевых швов.

1.35.    Основной несущей частью невитых канатов является высокопрочная холоднотянутая проволока, отвечающая ГОСТ 7372-66, ГОСТ 7348-63.

1.36.    Склеивающие составы должны удовлетворять требованиям, предъявляемым условиями эксплуатации, технологией изготовления, транспортирования и монтажа невитых металлопластмассовых канатов, и обеспечивать высокую адгезию к обезжиренной и очищенной поверхности проволок, совместное деформирование полимера и про-

Таблица 1

Наименование компонентов Количество весовых частей компаундоз марок К-И7 К-153 К-П5 Эпоксидная смола ЭД-20 100 100 100 Полиэфир МТФ-9 30 10 20 Каучук СКН-26-1 70 — — Полиэтиленполиамин 20 15 15 Портландцемент 50 — 70 Газовая сажа 10 10 6 Аэросил А-380, А-300, А-175 8—12 4—6 3-4 Тиоколовая мастика У-30 М — 16 Кварцевая мука — 32 —

Таблица 2

Марка компаунда Режим отверж дения Механические характеристики отвержденного полимера предел прочности, кгс/см2 при относительное удлинение, % удельная ударная вязкость. кгс/см5 твердость по Бринеллю, кгс/ым2 о.° 4> . С 03 S о. ££ ег к а 0> сх « растяже нии сдвиге изгибе К-147 20 48 200-250 65—70 200-700 8-12 8 К-153 20 24 340—400 135—140 800—900 2,5—3 — 12—16 К-И5 20 32 500—600 160—170 900—1300 0.8-1,1 10—15 21—25

полок во всем диапазоне температурных и силовых деформаций. Длительная эксплуатация не должна повлиять на качество склеивания настолько, чтобы выйти за пределы этих требований.

1.37. Из эпоксидных рекомендуются три оптимальных состава на основе стандартных компаундов К-147, К* 153 и К* 115, принятых с учетом старения эпоксидопласта (табл. 1). Их механические характеристики приведены в табл. 2.

Состав на основе К* 147 более эластичен, но обладает несколько пониженной прочностью, водо- и теплостойкостью по сравнению с составами на основе К-115 и К-153. Однако по мере старения и твердения эти свойства восстанавливаются, увеличиваясь через шесть месяцев на 15—25%.

Если не требуется повышенной эластичности, рекомендуется применять состав на основе К-153.

Состав на основе К-115 рекомендуется для наружной многослойной изоляции, так как он стабилен в диапазоне температур —40+50° С, выдерживает без изменения прочности сцепления с металлом не менее 100 циклов нагревания и замораживания. Кроме

Рис. 1. Влияние содержания полиэтиленполиамина и пластификаторов на предел прочности на сдвиг при растяжении клеевых швов невитых металлопластмассовых канатов

того, минимальное водопоглощение (0,04%) при кипячении в течение 24 ч свидетельствует о его высокой химической стойкости.

1.38.    Определить дозировки компонентов, при которых составы характеризуются наиболее высокими показателями склеивания, и установить область оптимальных дозировок можно по семейству контурных кривых, полученных методом планируемого факторного эксперимента (рис. 1).

КОНСТРУКЦИИ КАНАТОВ

1.39.    По числу операций свивки канаты изготовляют:

а)    одинарной свивкой группы проволок в круглые — спиральные канаты или пряди для последующей свивки. Пряди изготовляют как круглого, так и фасонных сечений;

б)    двойной свивкой проволок в круглые или фасонные пряди, последние — в канаты тросовой конструкции — однослойные, двухслойные, трехслойные и редко четырехслойные;

в)    тройной свивкой проволок в пряди, а последние — в стренги, а затем — стренг в канаты кабельтовой конструкции;

г)    прошивкой ушивальником или скреплением, стяжками нескольких четырехпрядных стренг, попарно уложенных с противоположным направлением свивки. Таким способом изготовляют плоские канаты;

д)    плетением восьми прядей для производства квадратных канатов;

е)    соединением параллельно уложенных проволок для получения невитых канатов.

1.40.    В зависимости от сечения прядей, используемых в канатах тросовой конструкции, круглые канаты изготовляют фасонно-ирядными, для чего применяют трехгранные, плоские (прямоугольные) или овальные пряди. Такие канаты соответственно называют трехграннопрядными, плоскопрядными и овальнопрядными.

1.41.    По роду свивки проволок в пряди канаты бывают:

а)    с точечным касанием (ТК) проволок между слоями прядей. При этом пряди могут изготовляться из проволок одинакового или разного диаметра по отдельным слоям;

б)    с линейным касанием (ЛК) проволок в прядях: с одинаковым диаметром проволок в отдельных слоях ЛК-0. с проволоками двух разных диаметров в верхнем слое пряди ЛК-И, с проволоками разного и одинакового диаметра по отдельным слоям пряди ЛК-РО, с размещением заполняющих проволок меньшего диаметра между двумя слоями проволоки;

в)    с точечным и линейным касанием (ТЛК) проволок в пряди. В канатах этой конструкции предусматривается наличие в пряди не менее двух слоев проволок с линейным касанием.

1.42.    По способу свивки канаты бывают:

а)    обыкновенные (раскручивающиеся), у которых проволоки и пряди не освобождены от внутренних напряжений, вызванных процессом свивки проволок в пряди и прядей в канат, вследствие чего они не сохраняют своего положения в канате после разрубки и снятия перевязок;

б)    нераскручивающиеся, у которых проволоки и пряди освобождены от внутренних напряжений и не раскручиваются на отдельные пряди, а пряди — па проволоки; после разрубки и снятия перевязок проволоки сохраняют свое прежнее положение;