1. Область применения металлических конструкций. Их достоинства и недостатки. Основные принципы проектирования и пути развития современных мк.

МК применяются во всех видах зданий и сооружений, особенно когда надо перекрыть большие пролеты, а также при большой высоте сооружения и больших нагрузках.

До 1989 г рациональная область применения стр. конструкций из различных материалов определялась по документам ТП 101-81 «Технические правила по экономичному расходованию основных стр. материалов». В наст время основной показатель при выборе материалов – экономичность.

МК применяются:

1. Каркасы промышленных зданий. Обычно цельно Ме каркасы используются при пролетах 30 м и более (в отапливаемых зданиях) и 18 м и более (в неотапливаемых зданиях), при мостовых кранах – 50 т и более; при высоте цеха 14 м и более; при кранах тяжелого и весьма тяжелого вида работы.

2. В большепролетных зданиях (L >=40 м). спортивные сооружения, выставочные и концертные залы, ангары, сборочные цехи, театры и прочие. МК отвечают высоким эстетическим требованиям.

3. Большепролетные мосты и эстакады (ж/д. и автодорожные).

4. Листовые конструкции. Резервуары, газгольдеры, бункеры, трубопроводы больших диаметров, конструкции доменного комплекса.

5. Высотные сооружения (башни, мачты, опоры ЛЭП, геодезические вышки, нефтяные вышки, дымовые трубы).

6. Каркасы многоэтажных зданий (высотность более 20 этажей).

7. Конструкции грузоподъемных механизмов (различные краны).

8. Прочие конструкции (реакторы, радиотелескоп, гидротехнические сооружения и т.д.).

В наст время МК широко применяются при реконструкции.

Достоинства МК:

1. Высокая несущая способность, обеспечивающаяся высоким расчетным сопротивлением металла.

2. Надежность, обеспечивается сходством расчетных схем с действительной работой, также большой однородностью структуры металла и возможностью изготовления в заводских условиях.

3. Легкость, она зависит от отношения объемного веса материалов к его расчетному сопротивлению: C = /R.

4. Индустриальность изготовления и монтажа конструкций.

5. Непроницаемость для газов и жидкостей.

6. Сборность и разборность конструкций.

7. Возможность усилений

8. Хорошая транспортабельность

9. Обратимость (переплавка).

Недостатки МК:

1. Коррозия. Защита: различные покрытия, применение атмосферостойкой стали типа «КОР-ТЭН», применение рациональных конструктивных форм, не задерживающих влагу и пыль.

2. Невысокая огнестойкость (при t=200 С у стали начинает резко уменьшаться модуль упругости, при t=600 С сталь переходит в пластичное состояние).

При проектировании МК обычно выдерживают след принципы, сформулир Стрелецким Н.С.:

1. Наибольшая экономия стали

2. Наименьшая трудоемкость изготовления

3. Возможность скоростного монтажа конструкции.

2. Материалы мк. Выбор марки (класса) стали.

Для МК в наст время применяют в основном прокатную сталь до (95%), отливки из стали и чугуна (до 1%), алюминиевые сплавы.

Сталь – сплав Fe и C (до 2%) с небольшим количеством примесей легирующих компонентов. Если С более 2% - чугун.

В зависимости от содержания легирующих компонентов стали делятся на 4 группы:

1. углеродистая сталь;

2. низколегированная сталь (суммарное содержание легирующих компонентов до 2,5%)

3. среднелегированная сталь (суммарное содержание легирующих компонентов 2,5-10%)

4. высоколегированная сталь суммарное содержание легирующих компонентов свыше 10%).

Чугун хорошо работает на сжатие (плохо га растяжение), плохо сваривается, хрупкий, но прочный.

В стр. конструкциях применяют неуглеродистые стали с суммарным содержанием С меньше = 0,22%, низколегируемая сталь и небольшое количество среднелегируемой стали.

Химический состав стали определяется %ным содержанием различных компонентов и примесей:

1. углерод (У) – повышает предел текучести и временное сопротивление, уменьшает пластичность и свариваемость.

2. кремний (С) – раскисляет сталь, незначительно уменьшает свариваемость, сильно уменьшает ударную вязкость, стойкость от коррозии.

3. марганец (Г) – незначит уменьшает пластические свойства имало влияет на свариваемость

4. медь (Д) – незначит повышает прочность стали, увеличивает стойкость после коррозии, но избыточное содержание меди (более 0,7%) способствует старению стали.

5. алюминий (Ю) – хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, незначит увеличивает удельную вязкость.

6. азот (А) – в несвязанном состоянии увеличивает хрупкость стали, особенно при низких температурах и способствует старению.

7. никель (Н)

8. хром (Х)

9. ванадий (В)

10. вольфрам (Ф)

11. молибден (М)

12. титан (Т)

13. бор (Р).

С 7 по 13 – являются легирующими компонентами, использование их в строительстве ограничивается дефицитностью и дорогостоимостью.

Вредные примеси:

1.фосфор – резко ухудшает пластичность и ударную вязкость, делает ее хладколомкой

2. сера – незначит уменьшает прочность, делает сталь красноломкой (при t=600-1000 C – хрупкое образует трещины), опасно в момент сварки, что приводит к сварным трещинам.

3. кислород, водород – могут попасть в расплавленый металл из воздуха и вызвать ухудшение структуры стали и увеличить ее хрупкость, поэтому при сварке свариваем флюсом под защитным газом.

Марки стали.

Промышленностью поставляются углеродистые стали ГОСТ 380-71*

В Ст 3 пс 6

В Ст 3 Гпс 5

В Ст 3 кп 2

В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик сталь делят на группы:

А – гарантируется механические свойства

Б – гарантируется химический состав

В – гарантируется механические свойства и отдельные требования по химическому составу.

В стр. конструкциях применяют преимущественно стали группы В. Для второстепенных нерасчетных элементов иногда применяют стали группы Б, сталь группы А не применяют.

Цифра, идущая ха словом Ст это условный порядковый номер марки в зависимости от химич состава его свойств. Маленькими буквами обозначают степени раскисления (Сп – спокойная степень; пс – полуспокойная степень; кп – кипящая степень). Буква Г – повышенное содержание Г (марганца). Последняя цифра – категория стали – зависит от того, какие показатели нормируются и каким способом выплавляется. Кроме того поставляют углеродистые стали повышенного качества ГОСТ 6313-53 (мостовые стали).

Ст 3 мост (содержит меньше вредных примесей)

М 16 с предназначены для строительства мостов, особо ответственных промышленных и гидротехнических сооружений.

Специальной термической обработкой можно улучшить механические свойства углеродистых и низколегирующих сталей без большого снижения пластичности ГОСТ 14637-69.

Низколегирующие, среднелегирующие стали ГОСТ 5058-65*

14 Г 2 С

10 ХСНД

1-я цифра – содержание углерода в сотых долях %. Буквы – наличие компонентов. Цифры после букв – содержание легирующих компонентов в целых %. (буква ставится, если более 0,3%).

Выбор марки стали зависит от:

- группы конструкции;

- климатического района;

- технико-экономических показателей;

- возможностей завода-изготовителя.