Номенклатура и область применения металлических конструкций

Применение металлических конструкций по виду конструктивной формы и назначению можно разделить на восемь областей.

1) Пром зд. Конструкции одноэтажных пром зд в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по ж/б колоннам устанавливаются метал-е конструкции покрытия здания («шатер») и подкрановые пути.

2) Большепролетные покрытия зд. Здания общественного назначения (спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры и некоторые здания производственного характера (ангары, авиасборочные цехи, лаборатории), имеющие большие пролеты (до 100-150 м). 3) Мосты, эстакады.

4) Листовые конструкции. В виде резервуаров, бункеров, трубопроводов большого диаметра и различных сооружений доменного комплекса, химического производства и нефтепереработки.

5) Башни и мачты. Применяются для радиосвязи и телевидения, в геодезической службе, в опорах линий электропередачи.

6) Каркасы многоэтажных зданий.

7) Крановые и другие подвижные конструкции. 8) Прочие конструкции. К ним относятся конструкции промышленности по использованию атомной энергии, конструкции радиотелескопов, лыжные трамплины и др.

Основные особенности металлических конструкций

Разнообразие конструктивных форм и статических схем обусловлено назначением констр, особенностями эксплуатации и характерам действующих нагрузок. Все эти разнообразные конструкции объединены двумя основными факторами. Во-первых, исходным материалом для всех МК является прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту (сортаменту): лист, уголок, швеллер, двутавр, труба и т. п. Во-вторых, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изго­товления, в основе которого лежат холодная обработка металла (резка, гибка, образование отверстий и т.п.) и соединение деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборочно-сварочные или сборочно-клепальные операции).

Достоинствами МК: Надежность МК обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями. Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) МК являются наиболее легкими. Вес конструкции зависит от отношения объемного веса материала к его расчетному сопротивлению: 1/м

Индустриальность. МК в основной своей массе изготовляются на заводах.

Непронициамость. Металлы высокой плотностью, обеспечивающей непроницаемость для газов и жидкостей.

Недостатки: Коррозия. Незащищенная от действия влажной атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит к её полному разрушению. Повышение коррозионной стойкости МК достигается включением в сталь специальных легирующих элементов.

Небольшая огнестойкость. У стали при t =+200°С начинает уменьшаться модуль упругости, а при t =+600°С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние уже при t =+300°С.

Принципы проектирования металлических конструкций

Основные требования: Условия эксплуатации. Удовлетворение заданным при проектировании условиям эксплуатации. Экономия металла. В строит констр металл следует применять лишь в тех случаях, когда замена его другими видами материалов нерациональна.

Транспортабельность. В проекте должна быть предусмотрена возможность перевозки их целиком или по частям. Технологичность. Конструкции должны обеспечивать максимальное снижение трудоемкости.

Скоростной монтаж. Возможностям сборки в наименьшие сроки. Долговечность конструкций. Определяется сроками ее износа.

Эстетичность. Конструкции независимо от их назначения должны обладать гармоничными формами. Типизация конструктивных элементов и целых сооружений. Разработаны типовые решения часто повторяющихся конструктивных элементов – колонн, ферм, подкрановых балок, оконных и фонарных переплетов. В этих типовых решениях унифицированы размеры элементов и сопряжений.

Организация проектирования

Проект-е выполняется в две стадии – проектное задание и рабочие чертежи. В проектном задании устанавливается экономическая целесообразность и техническая возможность строительства. Рабочий проект состоит из 2-х частей: КМ и КМД. Проект КМ выполняет проектная организация. Пояснительная записка, расчеты, компоновочная схема, чертежи важных узлов, спецификация на металл. Проект КМД выполняет КБ завода на основании КМ с учетом технологических особенностей завода.

2. Материалы металлических конструкций

В строительстве в основном используется: малоуглеродистая сталь; алюминиевые сплавы.

Сталь – это сплав железа с углеродом (углерода до 2 %) и незначительным количеством примесей и легирующих компонентов (которые вводятся для улучшения свойств стали).

Структура стали

Различают объемно-центрированную (ОЦК) и гранецентрированную (ГЦК) кубические кристаллические решетки.

Структура стали зависит от условий кристаллизации, химического состава, режима термообработки и прокатки.

- при остывании образуется твердый раствор углерода в железе - аустенит, в котором атомы углерода располагаются в центре ГЦК решетки

- при t ниже 910°С часть аустенита распадается на феррит (чистое железо) и углерод

- при t = 723°C образуется перлит, который является смесью феррита и карбида железа (цементита).

Работу стали под нагрузкой и её пластические свойства: упругая стадия – работа решетки из перлита; площадка текучести – разрушение решетки из перлита и включение в работу феррита.

Классификация сталей.

1.По прочностным свойствам:

Обычной прочности(σ_y<29кН/см²); Повышенной прочности (σ_y=29-40кН/см²); Высокой прочности (σ_y≥40кН/см²). Повышение прочности достигается легированием и термической обработкой.

2.По химическому составу.

2.1.Углеродистые: малоуглеродистые, среднеуглеродистые, высокоуглеродистые

2.2.Легированные

3. В зависимости от вида поставки: горячекатаные, термически обработанные

4. В зависимости от способа производства: в мартеновских печах, в конвертерах с продувкой кислородом, в электропечах путем электрошлакового переплава (ЭШП).

5. По степени раскисления: кипящие кп (не раскисленные); полуспокойные пс, раскисляются кремнием Si 0,05-0,15%; спокойные сп, раскисляются алюминием Al (до 0.1%) или кремнием Si (0.12-0.3%)

Механические свойства стали

Механические свойства материалов:

Прочность – сопротивляемость материала внешним силовым воздействиям без разрушения.

Упругость – свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия внешних нагрузок.

Пластичность – свойство материала сохранять деформированное состояние после снятия нагрузки, т.е. получать остаточные деформации без разрушения.

Хрупкость – способность разрушаться при малых деформациях.

Ползучесть – свойство материала непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки.

Твердость – свойство поверхностного слоя металла сопротивляться упругой и пластической деформациям или разрушению при внедрении в него другого, более твердого материала.

---

Дата добавления: 2015-07-15