Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

 

Металлические конструкции (МК) – несущие (силовые) конструкции, из которых создают каркасы зданий и инженерных сооружений.

 

1.1.Область применения металлических конструкций

Одноэтажные производственные здания

· Однопролетные и многопролетные (в том числе с пролётами разной высоты);

· Бескрановые и оборудованные подвесными или мостовыми опорными кранами.

Высотные здания

Многоэтажные здания 20-30 и более этажей (до 150).

Большепролётные здания

Каркасы зданий с большими пролётами (50-150м …до 270м): крупные сборочные корпуса, ангары, спортивные залы и т.п.

 

4. Башни и мачты

· антенные устройства для телевидения и радиовещания, многоканальной (сотовой) телефонной связи (200-500м);

· опоры ЛЭП (20-40м - 150м и более при переходе через препятствия);

· вытяжные башни для поддержания газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб (80-150м - 600м);

· башни морских стационарных платформ для добычи нефти и газа. Башни крепятся при помощи свай к морскому дну, достигает глубин 200-300м и более при ширине основания ~70м.;

· геодезические вышки, промышленные этажерки, надшахтные копры, буровые вышки.

Листовые конструкции

Тонкостенные пластинки и оболочки различной формы.

· резервуары – для хранения нефтепродуктов, воды, сжиженных газов, кислот, спиртов и др. жидкостей. Объем – до 200 тыс.м3;

· газгольдеры – для хранения, смешивания и выравнивания состава газов. Вместимость до 600 тыс.м3;

· бункеры и силосы – для хранения и перегрузки сыпучих материалов;

· Трубы и трубопроводы большого диаметра, доменные печи и т.п.

Ограждающие конструкции, лестницы и площадки

Другие виды конструкций

Конструкции мостовых, башенных, козловых кранов, экскаваторов, радиотелескопов, объектов космической связи и др.

 

Достоинства и недостатки МК

 

Достоинства

· Высокая и одинаковая прочность при растяжении сжатии и изгибе; высокая прочность при сдвиге (до 60%): табл.1.1;

 

Характеристики конструкционных материалов Таблица 1.1

 

Материал Марка γ0, кг/м3 R, кг/см2 Е, кг/см2 γ0/R, 1/м E/R
Кирпич Бетон Дерево Пластмассы Сосна Стеклопласт -25 -250 -130 +1600 - 0,4∙106 0,1∙106 0,25∙106 52∙10-4 8,8∙10-4 3,8∙10-4 1,1∙10-4 - 1,6∙103 0,8∙103 0,16∙103
Металлы Ст.3 ±2300 2,1∙106 3,4∙10-4 0,91∙103
Низколегированная ±3300 2,4∙10-4 0,64∙103
Канаты +10000 1,8∙106 0,8∙10-4 0,18∙103
Алюминиевый сплав ±1800 0,7∙106 1,5∙10-4 0,39∙103

Примечание. R – расчётное сопротивление растяжению (+), сжатию (-)

· Однородность структуры;

· Высокая пластичность;

· Относительная лёгкость - коэффициент лёгкости (см. табл.1.1);

· Индустриальность изготовления и монтажа МК;

· Непроницаемость конструкций для газов и жидкостей;

· Лучшая приспособленность для тяжёлых условий работы (высокие температуры до 200°С, динамические и циклические нагружения, большие нагрузки);

· Простота ремонта и реконструкции.

 

εu  
εy=2-3  
εpr=0,1
tg α =E
0,2
σ
σpr  
σy  
σu
δ
ε,%
Относительное остаточное удлинение δ: δ=23-27% -Ст.3 – обычной прочности; δ=20% - сталь повышенной прочности; δ=10-20% - высокопрочная сталь.

Рис. 1.1. Диаграмма работы стали обычной прочности

 

2. Недостатки

· Низкая стойкость к коррозии;

· Малая огнестойкость. При температуре 600°С (сталь) и 300°С (алюминиевые сплавы) полностью теряют прочность;

· Дефицитность.

 

Классификация строительных сталей

По прочности

Обычной прочности σy<29 кН/см2;

Повышенной прочности 29≤σy<40 кН/см2;

Высокой прочности σy≥40 кН/см2.

По химсоставу

Углеродистые стали У≤0,22%;

Низколегированные стали, ≤∑5% легирующих добавок.

 

Влияние легирующих добавок на свойства сталей Таблица 1.2

 

Легирующие добавки Прочность Пластичность Свариваемость Коррозионная стойкость Скорость старения Раскисление
Углерод (У),≤0,22% + - -      
Кремний (С), ≤1% + - - -   +
Марганец(Г), ≤1,5% + -       +
Медь (Д), ≤0,7% + -   + +  
Хром(Х), Никель(Н) +     +    
Алюминий (Ю)           +
Ванадий (Ф), Молибден (М) + +        
Азот (А) в виде нитридов Ю, Ф +          

Вредные примеси: сера, фосфор, газы (кислород, водород).

По степени раскисления

Кипящие, спокойные, полуспокойные.

Стали обычной прочности

- ГОСТ 27772-88:

Классы стали: С235, С245, С255, С275, С285.

Гарантируется обеспечение нормативных значений предела текучести и временного сопротивления.

- ГОСТ 380-88:

Марки стали: Вст3кп2, Вст3пс6, Вст3сп5, Вст3Гпс5 (Г – повышенное содержание марганца 0,8-1,1%).

Указывается группа поставки, способ раскисления и категория.

Группы поставки сталей гарантируют:

Гр.А – механические свойства; гр.Б – химический состав;

гр. В - механические свойства и химический состав.

Степень раскисления:

КП – кипящая; СП – спокойная; ПС – полуспокойная.

Стали повышенной и высокой прочности

- ГОСТ 27772-88:

09 Г 2 С
Содержание У в 0,01%
Содержание элемента в %; (>1%)
Классы стали: С345, С345К (К – вариант химсостава), С345Т (Т – термическое улучшение), С375,С375К, С375Т

- ГОСТ 380-88:

Марки сталей: 09Г2С;

14Г2АФ;10ХСНД.

 

Основные свойства строительных сталей

εu  
εy=2-3  
εpr=0,1
0,2
σ
σpr  
σy  
σu
ε,%
σ02
σu  
1 – обычной прочности; 2 – повышенной прочности; 3 – высокопрочная.

 

Рис. 1.2. Диаграммы напряжений строительной стали

 

Виды разрушений стали

Вязкое (пластичное) – малоуглеродистые стали, У 0,1-0,3%;

Хрупкое – высокопрочные стали и повышенной прочности.

Факторы, способствующие хрупкому разрушению:

· Химсостав (излишний углерод, вредные примеси);

· Качество стали, однородность;

· Ударные нагрузки, при которых не развиваются пластические деформации;

· Конструктивно-технологические концентраторы напряжений – отверстия, микротрещины, изменения сечений;

· Изменения структуры сталей, вызванные сваркой;

· Низкие температуры;

· Старение (изменение свойств стали со временем).

8. Выбор марки стали (СНиП II-23-81*)

4 группы конструкций:

I. Сварные, работающие в особо тяжёлых условиях или под действием динамических, вибрационных или подвижных нагрузок;

II и III – Сварные, работающие под действием статических нагрузок, в т.ч. перечисленные в I гр., не имеющие сварных соединений;

IY. Вспомогательные конструкции и конструкции III гр., не имеющие сварных соединений.

Алюминиевые сплавы

Чистый Al: σ02=20 ÷ 30 МПа; σu=60 ÷ 70 МПа; εu=40÷50%.

Легирующие добавки: Mg; Mn; Cu; Si; Zn.

 

Сравнительные характеристики стали и алюминиевых сплавов Таблица 1.3

Материал γ0, кН/м3 σy02), МПа ε, % Е, МПа
Сталь Ст3 78,5 ±230 14-26 2,1·105
Алюминиев. сплавы 27,5 ±180 10-15 0,7·105

 

 

Недостатки алюминиевых сплавов: низкий модуль упругости; высокая стоимость (в конструкциях – в 1,5 ÷ 2,5 раза выше стальных).

Применяются в ограждающих конструкциях, в большепролётных конструкциях.

Лекция 2

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-08

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...