2. Выбор сталей для строительных конструкций

Класс стали выбирают на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа по CП 16.13330.2011. Выбор класса стали для строительных конструкций зависит от следующих параметров, влияющих на работу материала:

– температуры среды, в которой монтируются и эксплуатируются конструкции, и которая влияет на повышенную опасность хрупкого разрушения при пониженных температурах (за расчетную температуру следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определяемую согласно СНиП 23-01);

– характера нагружения, определяющего особенность работы материа-

ла и конструкций при динамической, вибрационной и переменной нагрузках;

– вида напряженного состояния (одноосное сжатие или растяжение, плоское или объемное напряженное состояние) и уровня возникающих напряжений (сильно или слабо нагруженные элементы);

– способа соединения элементов, определяющих уровень собственных напряжений, степень концентрации напряжений и свойства материалов в зо-

не соединения;

– толщины проката, применяемого в элементах (с увеличением толщины изменяются свойства стали).

В зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, а также от условий их эксплуатации все конструкции разделяются на четыре группы.

К первой группе относятся основные сварные конструкции либо их элементы (подкрановые балки; балки рабочих площадок; элементы конструкций бункеров и т.п.), работающие в особо тяжелых условиях или подверженные непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок.

Ко второй группе относятся основные сварные конструкции либо их элементы (фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий и т.п.), работающие при статических нагрузках преимущественно на растяжение, а также конструкции и элементы первой группы при отсутствии сварных соединений.

К третьей группе относятся основные сварные конструкции либо их элементы (колонны; стойки; опорные плиты; элементы настила перекрытий; вертикальные связи по колоннам с напряжением в связях свыше 0,4R_y и т.п.), работающие при статических нагрузках преимущественно на сжатие, а также конструкции и элементы второй группы при отсутствии сварных соединений.

К четвертой группе относятся вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в третьей группе; элементы фахверка; лестницы; площадки; ограждения и т.п.), а также конструкции и их элементы третьей группы при отсутствии сварных соединений.

Требования к элементам конструкций, не имеющих сварных соединений, могут быть снижены, так как отсутствие остаточных полей сварочных напряжений, более низкая концентрация напряжений и другие факторы улучшают их работу.

В пределах каждой группы конструкций в зависимости от температуры эксплуатации к сталям предъявляются требования по ударной вязкости при различных температурах.

Стали для стальных конструкций зданий и сооружений принимаются по табл. 2.1.

Таблица 2.1

Назначение стали в конструкциях и сооружениях

Марка стали			Условные наименования стали при расчетной температуре, оС
			t ≥ –45				–45 > t ≥ –55
ГОСТ 27772	ГОСТ 535, ГОСТ 14637	ГОСТ 19281	для групп конструкций
			1	2	3	4	1	2	3	4
С235	Ст3кп2, Ст3пс2		–	–	+	+	–	–	–	–
С245	Ст3пс5		–	+	×	–	–	–	–	+
С255, С285	Ст3пс5		+	×	×	–	–	–	–	+
С345, С375		09Г2С				–				–

Обозначения, принятые в таблице:

Знак «+» означает, что данную сталь следует применять; знак «–» означает, что данную сталь не следует применять; знак «×» означает, что данную сталь можно применять при соответствующем технико-экономическом обосновании.

П р и м е ч а н и я:

1. Для С345 и 09Г2С даны категории требований по ударной вязкости соответственно в числители по ГОСТ 27772, в знаменателе – по ГОСТ 19281.

2. Прокат из стали с пределом текучести R_yn ≥ 39 кН/см² следует назначать согласно требований таблиц В.3 и В.4 [5].

Окончательный выбор стали в пределах каждой группы должен выполняться на основании сравнения технико-экономических показателей (расхода

стали и стоимости конструкции), а также с учетом заказа металла и техноло-

гических возможностей завода-изготовителя.

Стали по прочностным свойствам делятся условно на три группы:

обычной прочности (σ_y< 29 кН/см²);

повышенной прочности (29 кН/см² ≤σ_y< 40 кН/см²);

высокой прочности (σ_y≥ 40 кН/см²).

К сталям обычной прочности относятся низкоуглеродистые стали классов С235 – С285 различной степени раскисления (кипящие, полуспокойные и спокойные). К сталям повышенной прочности относятся низколегированные стали классов С345 – С390. Высокое значение ударной вязкости при мелкозернистой структуре позволяет использовать эти стали для конструкций «северного исполнения» (конструкций, эксплуатируемых при t< –45^о). К сталям высокопрочным относятся стали классов прочности С440 – С590.

В пределах каждой группы конструкций в зависимости от температуры эксплуатации к сталям предъявляются требования по ударной вязкости при разных температурах. Стали С345 и С375 в зависимости от температуры эксплуатации конструкций и степени опасности хрупкого разрушения поставляют по четырем категориям (табл. 2.2).

Таблица 2.2