Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

korobeinikov-04 / Лекция 1МК

.doc
Скачиваний:
32
Добавлен:
10.04.2015
Размер:
118.78 Кб
Скачать

6

Лекция 1

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

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

    1. Область применения металлических конструкций

1. Одноэтажные производственные здания

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

  2. Бескрановые и оборудованные подвесными или мостовыми опорными кранами.

  1. Высотные здания

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

  1. Большепролётные здания

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

  1. Мосты, эстакады

Мосты – автодорожные, железнодорожные, переходы и др. Пролёт строения – 30-60м до 1 км.

  1. Башни и мачты

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

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

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

  4. 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.;

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

  1. Листовые конструкции

Тонкостенные пластинки и оболочки различной формы.

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

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

  3. бункеры и силосы – для хранения и перегрузки сыпучих материалов;

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

  1. Ограждающие конструкции, лестницы и площадки

  2. Другие виды конструкций

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

    1. Достоинства и недостатки МК

  1. Достоинства

  1. 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

100

400

Сосна

Стеклопласт

1300

2200

500

1700

-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

7850

±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

2750

±1800

0,7∙106

1,5∙10-4

0,39∙103

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

  1. Однородность структуры;

  2. Высокая пластичность;

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

  4. Индустриальность изготовления и монтажа МК;

  5. Непроницаемость конструкций для газов и жидкостей;

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

  7. Простота ремонта и реконструкции.

Рис. 1.1. Диаграмма работы стали обычной прочности

  1. Недостатки

  1. Низкая стойкость к коррозии;

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

  3. Дефицитность.

1.3. Классификация строительных сталей

1. По прочности

Обычной прочности σy<29 кН/см2;

Повышенной прочности 29≤σy<40 кН/см2;

Высокой прочности σy≥40 кН/см2.

2. 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).

3. По степени раскисления

Кипящие, спокойные, полуспокойные.

4. 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.

5. Стали повышенной и высокой прочности

- ГОСТ 27772-88:

Классы стали: С345, С345К (К – вариант химсостава), С345Т (Т – термическое улучшение), С375,С375К, С375Т

- ГОСТ 380-88:

Марки сталей: 09Г2С;

14Г2АФ;10ХСНД.

6. Основные свойства строительных сталей

Рис. 1.2. Диаграммы напряжений строительной стали

7. Виды разрушений стали

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

Хрупкое – высокопрочные стали и повышенной прочности.

Факторы, способствующие хрупкому разрушению:

  1. Химсостав (излишний углерод, вредные примеси);

  2. Качество стали, однородность;

  3. Ударные нагрузки, при которых не развиваются пластические деформации;

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

  5. Изменения структуры сталей, вызванные сваркой;

  6. Низкие температуры;

  7. 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.

9. 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

σy (σ02), 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 1 МК ПГС

Соседние файлы в папке korobeinikov-04