книги из ГПНТБ / Прогрессивные стальные конструкции [сборник]

мума при любом заданном числе панелей т > 2 (вполне очевидно, что при соблюдении симметрии по пролету т всегда кратно 2), то из него следует, что оптимальная

теоретическая высота фермы, соответствующая этому ми­ нимуму,

120

В связи с тем что зависимость (111) получена из ус­ ловия минимума хфт и выражение в круглых скобках представляет собой теоретическую характеристику мас­ сы фермы ('105), а минимальному значению Хфтсоответ­ ствует оптимальная теоретическая высота, то (111) мож­

но представить в виде

Сравнивая (109) и (112), получаем выражение для оп­ ределения минимального значения теоретической харак­ теристики массы изучаемой фермы в функции заданно­ го числа панелей

С использованием этой методики вычислены теоре­ тические характеристики масс ряда других наиболее ча­ сто встречающихся ферм (табл. -26). Там же приведены теоретические характеристики поясов, раскосов и стоек; зависимости для определения минимальных теоретиче­ ских и соответствующих им оптимальных теоретических высот ферм; геометрические схемы изученных ферм, при которых Хфт принимает минимально возможное значение.

§12. Эффективность применения стали повышенной

ивысокой прочности в конструкциях зданий

.Применение высокопрочных сталей должно быть обо­ сновано технико-экономическими исследованиями, в ре­ зультате которых выбираются стали соответствующей прочности, необходимая конструктивная форма и опре­ деляются рациональные области их использования.

Степень эффективности применения высокопрочных сталей определяется соотношением экономии массы кон­ струкции и удорожания, получаемого в результате повы­ шенной стоимости высокопрочной стали и некоторого увеличения удельной трудоемкости изготовления' и мон­ тажа. Для этой цели наиболее приемлемыми являются аналитические методы определения массы, трудоемкости, стоимости изготовления и монтажа, базирующиеся на взаимосвязи конструктивной формы и технологии про­ изводства,

121

1

Теоретическая масса конструкции снижается -прямо пропорционально отношению расчетных сопротивлений высокопрочной стали и Ст. 3. На величину уменьшения фактической массы ферм существенное влияние оказыва­ ет конструктивный коэффициент, который, как известно, учитывает влияние продольного изгиба, неточности под­ бора сечения, зависящие от градации сортамента, повто­ ряемость одинаковых типоразмеров сечений элементов но условиям трудоемкости изготовления или конструк­ тивным соображениям и массу вспомогательных деталей. Исследования конструктивного коэффициента ферм по­ казали, что с увеличением прочности стали, при прочих равных условиях, он увеличивается на 30—70% по срав­ нению с конструкциями из малоуглеродистой стали. /Кон­ структивный коэффициент может быть уменьшен за счет применения трубчатых пли гнутых -профилей с вы­ сокими радиусами инерции и осуществления бесфасон-оч- иых узловых соединений.

Экономия стали при использовании высокопрочных материалов в фермах пролетом 18—42 м из уголков не­

велика (10—20%). Она растет с увеличением суммарной нагрузки на конструкцию. При малых нагрузках исполь­ зование высокопрочной стали оз таких формах нерацио­ нально из-за больших гибкостей стержней. Использова­ ние ферм из труб в сочетании с высокопрочной сталью класса С60—С75 обеспечивает экономию маосы, но срав­ нению с фермами из уголка, на 50—55%. Необходимо отметить, что получаемая экономия металла стабилизи­ руется с увеличением прочности стали (рис. 34). Иссле­ дования бистальных ферм (пояса из высокопрочной ста­ ли, решетка из низколегированной или малоуглероди­ стой, вспомогательные детали /из стали Ст. 3) показали, что они обеспечивают на б— 10% меньшее снижение мас­

сы, чем вышеуказанные конструкции, выполненные из высокопрочной стали .одной марки, но более эффектив­ ны по стоимости.

В конструкциях, работающих на динамическую на­ грузку, к которым предъявляются высокие требования по жесткости, эффективность высокопрочных материалов уменьшается. Наибольший эффект может быть получен при полном использовании прочностных свойств стали, т. е. при подборе сечения балки из условия прочности. В этом случае экономия растет с увеличением прочности

124

материала и достигает 30—35% при использовании ста­ ли класса С60—С75 (рис. 35).

Применение бвстальных балок с поясами из высоко­ прочной стали, а стенкой — из низколегированной или Ст. 3 дает на 3—6 % меньшее снижение массы, чем кон­

струкции из одного класса стали, что компенсируется по­ вышением жесткости и экономией дефицитных высоко­ прочных материалов.

Величина экономии металла от применения -высоко­ прочной стали во внецентревно-сжатых элементах типа колонн зависит от величины относительного эксцентри­ ситета и гибкости. Анализ теоретических результатов и ■опыта проектирования показывает, что при применении в колоннах сталей класса €50, С60, С75 экономия метал-

125

ла составляет 15—26, 22—23, 34—45% в зависимости от нагрузки ,по сравнению с колоннами из стали Ст. 3. При выполнении надкрановой части из малоуглероди­ стой или низколегированной стали, а подкрановой — из высокопрочной снижение массы в конструкциях из сталей

126

Влияние применения стали высокой прочности на трудоемкость, стоимость изготовления

и монтажа конструкций. Стоимость материала и конструкции «в деле»

При применении высокопрочной стали повышается удельная («а единицу массы) трудоемкость изготовле­ ния в условиях 'существующей технологии производства и при сопоставимой форме.

Как показали исследования, трудоемкость повыша­ ется вследствие: более высокой твердости и в связи с этим худшей обрабатываемости, а также пониженных режимов сварки; увеличения работ на единицу массы конструкции. Коэффициент повышения удельной трудо­ емкости определялся экспериментально и может быть ап­ проксимирован как корень кубический из отношения пределов текучести сравниваемых сталей.

Важно подчеркнуть, что трудоемкость изготовления ■в расчете на конструктивный элемент не только не по­ вышается, а снижается, например, на 5—10%, для ста­ ли класса С60.

Дальнейшее снижение трудоемкости изготовления конструкций из высокопрочной стали может быть достиг­ нуто некоторыми технологическими и конструктивными

127

мерами. К «нм относятся: поставка толстолистовой тер- 'мообработанной стали в выправленном состоянии; мак­ симальное применение для обработки кромок кислород­ ной резки; максимальное применение автоматической и полуавтоматической сварки; разработка !конструк'Ций, позволяющих получить наибольший эффект от примене­ ния высокопрочных сталей, при которых некоторое по­ вышение удельной трудоемкости 'компенсируется сниже­ нием общей трудоемкости изготовления в результате уп­ рощения конструктивной формы, например за счет уменьшения числа основных деталей.

Примером таких конструкций являются фермы из трубчатых или замкнутых гнутых профилей.

Трудоемкость монтажа изменяется при применении стали высокой прочности в тех же направлениях, что и трудоемкость изготовления: удельная трудоемкость воз­ растает в результате снижения массы и повышения тру­ доемкости монтажных метизов, а сооружения в целом — ■снижается. В отличие от трудоемкости изготовления ■влияние снижения массы на трудоемкость монтажа в ■стержневых конструкциях проявляется в значительно большей степени из-за сравнительно небольшого объема операций по устройству монтажных метизов. Исследо­ вания показали, что удельная трудоемкость монтажа для стали класса С60 возрастает на 25%, а трудоемкость со­ оружения снижается на '10%.

Заводская себестоимость конструкций из высокопроч­ ной стали слагается из стоимости материала, расходов на заработную плату с накладными расходами и услов­ но-постоянных расходов. Цены на стали повышенной и высокой прочности .приняты на довольно высоком уров­ не с целью стимулирования их производства на метал­ лургических предприятиях. При этом не учтено в доста­ точной степени, что применение высокопрочных материа­ лов вызывает дополнительные затраты на заводах метал­ локонструкций, что приводит к малой эффективности этих материалов у строителей. Аналогичное положение сложилось с приплатами за улучшение качества стали. При дальнейшем -совершенствовании оптовых цен на ка­ чественную сталь такое положение должно быть исправ­ лено.

В табл. 27 приведены стоимости основных материа­ лов на 1 т продукции. Расчет стоимости основных мате-

126

Примечание. В связи с тем что в настоящее время сортовая сталь классов С40—С75 не прокатывается и технические условия на нее отсутствуют, цены даны ориентировочно.

риалов на 1 т продукции (по труппам конструкций) для

сталей класса С40—С75 произведен аналогично расчету стоимости основных 'материалов в прейскуранте № 01—09

[31].

Эффективность применения высокопрочной стали в конструкциях зданий

О д н о э т а ж н ы е п р о и з в о д с т в е н н ы е з д а - н и я. При установлении эффективности высокопрочных