Основные особенности металлических конструкций и

предъявляемые к ним требования

Разнообразие конструктивных форм и статических схем обусловлено назначением конструкций, особенностями эксплуатации и характером действующих нагрузок.

Разнообразные конструкции объединены двумя основными факторами:

1) исходным материалом всех конструкций является прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту (сортаменту): лист, уголок, швеллер, труба, обычный и широкополочные двутавры;

2) все конструкции объединены общим технологическим процессом их изготовления, в основе которого лежат холодная обработка металла (резка, гибка, образование отверстий) и соединение деталей в конструктивные элементы и комплексы сборочно-сварочными (или сборочно-клепальными) операциями.

Металлические конструкции обладают следующими достоинствами:

- надежность МК обеспечивается соответствием их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями;

- материал МК (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры и достаточно близко соответствует расчетным предпосылкам об упругой или упругопластической работе материала;

- из всех изготовляемых несущих конструкций (ж/б, каменные, деревянные) МК являются наиболее легкими. Расход материалов на конструкцию зависит от отношения объемной массы материала к его расчетному сопротивлению:

.(1)

Для малоуглеродистой стали с = 3.7-10^-4;

С60 с=1.7∙10^-4;

дюралюмина Д16-Т с = 1.1∙10^-4;

бетона М300 с = 1.85∙10^-3;

дерева с = 5.4∙10^-4;

- Индустриальность. МК изготовляются на заводах, оснащенных современным оборудованием, что обеспечивает высокую степень индустриальности изготовления. Монтаж также весьма индустриален;

- Непроницаемость. Металлы обладают высокой плотностью - непроницаемостью для газов и жидкостей, что является необходимым условием для изготовления листовых конструкций.

МК имеют и недостатки, ограничивающие их применение; необходимы специальные меры по нейтрализации этих недостатков.

- Коррозия. Незащищенная от действия влажной атмосферы и загрязненная агрессивными газами сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит ее к полному разрушению.

Алюминиевые сплавы при неблагоприятных условиях также корродируют.

Повышение коррозионной стойкости МК достигается включением в сталь легирующих элементов, периодическим покрытием конструкций защитными пленками, выбором рациональной конструктивной формы элементов, удобной для защиты и очистки.

- Небольшая огнестойкость. У стали при t = 200°С начинает уменьшаться модуль упругости, а при t = 600°С сталь полностью переходит в пластическое состояние (алюминий при t = 300°С). В жилых и общественных зданиях металлические конструкции должны быть защищены огнестойкими облицовками.

При проектировании МК должны учитываться следующие требования:

1. Условия эксплуатации. Это требование определяет систему, конструктивную форму сооружения и выбор материала для него.

2. Экономия металла. Металл дефицитен и относительно дорог. Его следует применять в тех случаях, когда замена его другими видами материалов (в первую очередь ж/б) нерациональна.

3. Транспортабельность. Должна быть предусмотрена возможность перевозки их целиком или по частям.

4. Технологичность. Конструкции должны изготовляться современными производительными технологическими приемами.

5. Скоростной монтаж. Конструкция должна собираться в наименьшие сроки.

6. Долговечность конструкции определяется сроками ее физического и морального износа.

7. Эстетичность. Конструкции независимо от их назначения должны обладать гармоничными формами.

Экономия металла достигается применением низколегированных и высокопрочных сталей, прокатных и гнутых профилей, внедрением современных эффективных конструктивных форм и систем, совершенствованием методов расчета с использованием ЭВМ.

Лекция №2

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ

СТАЛИ

Механические свойства стали и ее классификация

Качество стали, применяемой при изготовлении металлических конструкций, определяется ее механическими свойствами:

1) сопротивлением статическим воздействиям (временным сопротивлением σ_в, пределом текучести при растяжении σ_т);

2) сопротивлением динамическим воздействиям и хрупкому разрушению (ударной вязкостью при различных температурах);

3) показателями пластичности (относительным удлинением ε);

4) сопротивлением расслоению (загибом в холодном состоянии).

Кроме того, качество стали определяется ее свариваемостью, которая гарантируется соответствующим химическим составом стали и технологией ее производства.

По прочности стали делятся на три группы:

- малоуглеродистые стали обычной прочности (σ_т = 23 кН/см², σ_в=38кН/см²);

- стали повышенной прочности (σ_т = (29÷40) кН/см², σ_в = (44÷52) кН/см²);

- стали высокой прочности (низколегированные и термически упрочненные

(σ_т = (45÷75) кН/см², σ_в = (60÷85) кН/см²).