СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ — конструкции, изготавливаемые из сталей различных марок и состояний.
18.09.15
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ — конструкции, изготавливаемые из сталей различных марок и состояний. Основными достоинствами стальных конструкций, определяющими область их применения, являются: относительная легкость, достигаемая в результате использования сталей с высокими прочностными характеристиками; разнообразие конструктивных форм; широкая возможность типизации и унификации, высокая степень индустриальности изготовления и монтажа; возможность сочетания с другими материалами (напр., железобетоном, алюминием и т. д.), а также выполнения сборно-разборных конструкций. Основные недостатки стальных конструкций — подверженность коррозии (особенно в некоторых агрессивных средах) и снижение прочности при высоких температурах.
Стальные конструкции применяются преимущественно в качестве несущих конструкций зданий и сооружений, башенных конструкций различного назначения, листовых конструкций, пролетных строений мостов, подвижных металлических конструкций (в т. ч. кранов, затворов гидротехнических сооружений) и т. д.
При проектировании стальных конструкций, помимо соблюдения основных положений ― обеспечения надежности сооружения и удовлетворения условиям эксплуатации, необходимо выполнение требований, которые определяют оптимальность конструктивной формы: экономия стали, уменьшение трудоемкости изготовления, сокращение сроков монтажа. В стальных конструкциях применяются различные статические схемы, в т. ч. балочные, рамные, арочные, висячие, комбинированные, пространственные; иногда сооружают предварительно напряженные стальные конструкции.
Предварит, напряжение и регулирование усилий в стальных конструкциях достигается различными конструктивными приемами. Наиболее хорошо изучены балки, фермы, арки, рамы, в которых предварительное напряжение осуществляется введенеим затяжек из высокопрочных сталей (тросов, пучков высокопрочной проволоки), натягиваемых в процессе изготовления конструкции. Экономия стали получается за счет создания в металле основного (жесткого) элемента предварительных натяжений, обратных по знаку напряжениям от нагрузки, что обеспечивает более полную работу металла под нагрузкой, а также результатов введения высокопрочным материалов в элементы, работающие на изгиб. Предварительное напряжение может осуществляться как при изготовлении элементов на заводе, так и при монтаже конструкций или целых сооружений. Наибольшую экономию металла можно получить при создании многоступенчатого предварительного напряжения, при котором предварительное напряжение чередуется с постепенным загружением конструкции постоянными нагрузками.
Регулирование усилий производится в статически неопределимых системах (неразрезных балках, рамах) путем создания в незагруженной конструкции моментов, эпюра которых в сочетании с эпюрой от действующей нагрузки обеспечивает наилучшее использование материала в конструкции. В неразрезных балках искусственным смещением опор достигается перераспределение пролетных и опорных моментов. В консольных балках путем временной пригрузки консолей с последующим закреплением их тягами обеспечивается увеличение опорных моментов и разгрузка ригеля в пролете. В дальнейшем на эксплуатационные нагрузки конструкция работает совместно с тягами, как рамная система. Подобное регулирование усилий использовалось при проектировании ряда мостов.
Материалом для стальных конструкций служат малоуглеродистые, низколегированные и высокопрочные стали. Осн. строит, сталью является малоуглеродистая мартеновская сталь марки Ст.З с содержанием углерода до 0,22%. Большой процент содержания углерода в строит, сталях не допускается, т. к. при этом ухудшается свариваемость металла. Применение кипящих конверторных сталей, более загрязненных вредными примесями (по сравнению с мартеновскими), ограничено неответственными клепаными конструкциями, однако развитие и совершенствование конверторного процесса произ-ва стали ведет к все более широкому их распространению в стр-ве.
Конструкции, воспринимающие динамич., вибрационные (или ударные) воздействия или работающие при отрицат. темп-pax, для к-рых опасны явления концентрации напряжений, выполняются из стали марки Ст. 3 (спокойной). Имеется тенденция в качестве осн. марки строит, стали для сварных конструкций вместо Ст. 3 (кипящей) использовать Ст. 3 (полуспокойную), более однородную, чем Ст. 3 (кипящая), и более простую по методам выплавки, чем Ст. 3 (спокойная). Низколегированные строит, стали марок 14Г2, 15ХСНД, 15ГС, 10Г2С, 10ХСНД и др., более дорогостоящие и более чувствительные к концентрациям напряжений, чем Ст. 3, применяются при больших усилиях в элементах с целью экономии материала, облегчения собственного веса конструкций и упрощения конструктивной формы элементов. Большую экономию металла дают высокопрочные стали. В висячих и предварительно напряженных С. к. весьма эффективно используются тросы и пучки высокопрочной проволоки.
Стальные конструкции выполняются сплошностенчатыми, плоскими и пространственными, решетчатыми. листовыми и т. д.
В пром. зданиях С.к. сооружаются при больших пролетах и высотах зданий, при тяжелом крановом оборудовании и напряженном режиме работы кранов, а также в условиях эксплуатации, при к-рых железобетонные конструкции не являются долговечными. К таким зданиям относятся многие здания предприятий металлургич. и химич. пром-сти, кузнечно-прессовые и сборочные цехи заводов тяжелого машиностроения, авиасборочные цехи и т. п.
Стальные конструкции пром. зданий представляют собой комплекс конструктивных элементов в виде поперечных рам, конструкций шатра здания, стропильных и подстропильных ферм, прогонов, фонарей, подкрановых балок, элементов фахверка и связей, сочлененных в пространственный каркас. Поперечные рамы являются осн. несущими конструкциями, они воспринимают все нагрузки от мостовых кранов, собств. веса ^ несущих и ограждающих конструкций, от ветра и снега. От жесткости по перечных рам в горизонт, направлении в осн. зависят эксплуатац. качества сооружения. Повышение жесткости каркаса достигается защемлением колонн в фундаментах, жестким сопряжением ригеля рам с колоннами, а также за счет пространственной работы конструкции. Пространственная работа каркаса в горизонт, направлении обеспечивается при наличии железобетонных кровельных плит жестким кровельным диском покрытия, а при более легких кровлях — горизонт, связями, расположенными по нижним поясам ригелей.
При действии нагрузок от мостовых кранов на одну или неск. рам темп-рного бло- железобетонные покрытия оказываются недолговечными; в таких случаях более целесообразны металлич. кровли (из волнистой стали, алюминия и т. п.). В зданиях с пролетами в пределах 24—30 м и с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т получают распространение смешанные каркасы в виде железобетонных колонн и металлич. конструкций шатра и подкрановых балок.
Большепролетные С. к. применяются в перекрытиях спортивных и зрелищных сооружений, крытых рынков, выставочных павильонов, ангаров, авиасборочных цехов и т. п. Применение стальных конструкций в перекрытиях больших пролетов оправдывается значит, снижением собств. веса конструкций, удобствами монтажа и архитектурными достоинствами таких конструкций. В большепролетных перекрытиях применяются разные виды несущих систем (балочные, рамные, арочные, висячие, оболочки и др.). В зданиях с обычным темп-рным режимом покрытие часто проектируется без прогонов, в виде железобетонных плит пролетом 6 или 12 ж, укладываемых по ригелям рам. Такая кровля весьма индустри- альна, но тяжела. Более экономичны (по затрате металла) покрытия из асбестоце- ментных или др. легких плит с эффективным утеплителем, укладываемые по легким прогонам (прокатным или решетчатым). В зданиях с большими тепловыделениями прй темп-ре (на уровне кровли) 100—150° системы. В большепролетных С.к. перспективно применение предварит, напряжения и регулирования усилий, использование пространственных систем с совмещением несущих и ограждающих конструкций, сталей повышенной прочности и алюминиевых конструкций, обеспечивающих эффективное снижение собств. веса конструкций. Существенную экономию стали можно получить снижением собств. веса ограждающих конструкций кровли, использованием для кровли светопрозрачных пластмасс и т. п. Большепролетные конструкции, как правило, не являются массовыми, однако в них возможно широкое применение типовых конструктивных элементов (плит, прогонов и т. п.).
Стальные конструкции высотных сооружений типа опор, башен и мачт используются гл.обр. для линий связи и электропередач, радиовещания и телевидения. Аналогичного вида конструкции применяются для геофизич. вышек, опор канатных дорог и т. п.В высотных сооружениях гл. нагрузками являются ветер и гололед, действующие как на конструкцию, так и на оборудование. В СССР проведена большая работа но уточнению величин этих нагрузок, что позволило существенно снизить вес сооружений. Однако эта проблема не исчерпана и дальнейшее изучение нагрузок, действующих на высотные сооружения, является одним из путей, к-рые могут привести к значит, экономии стали. Основой уменьшения ветровой нагрузки является создание сооружений обтекаемых форм с применением стержней круглого сечения и т. п. Кроме того, трубчатые и круглые профили лучше сопротивляются коррозии, что важно для сооружений, стоящих на открытом воздухе. Прогрессивными направлениями в монтаже высотных сооружений являются применение высокопрочных болтов, монтажной сварки проплавлением, монтажа линейных соор>ж(ний с вертолетов.
С.к. доменных цехов связаны с технологич. агрегатами и развитие их идет совместно с совершенствованием технологич. процесса в направлении укрупнения доменных сооружений. Осн. конструктивной и технологич. проблемой С.к. доменных цехов является их типизация с выявлением оптимальных объемов доменных печей и др. агрегатов. Скоростные методы монтажа достигаются укрупнением монтажных элементов, что, помимо уменьшения числа монтажных подъемов, обеспечивает автоматизацию монтажной сварки доменных кожухов и др. элементов. Совершенствование С.к. доменных печей направлено на создание условий работы при одноосном линейном напряженном состоянии путем устройства разл. компенсаторов и улучшения конструктивной формы, а также на уменьшение количества горизонт, швов, свариваемых вручную.
Листовые стальные конструкции — резервуары, газгольдеры, трубопроводы (см. Магистральные трубопроводы), потребляют до 60% расхода стали на все строит, конструкции. Развитие конструктивных форм резервуаров идет в первую очередь в направлении уменьшения потерь прн хранении легко Испаряющихся продуктов, а также создания рациональных (по расходу металла и трудоемкости изготовления) конструкций. Каплевидные и шаровые конструкции лучше всего отвечают условиям эксплуатации, но сложны в изготовлении. Более перспективны для массового стр-ва вертикальные цилпндрич. резервуары, допускающие повышение избыточного давления до 2 кг/см2 и тем самым резко уменьшающие потери горючего от испарения. Хорошо удовлетворяют эксплуатационным и строит, требованиям каплевидные цилиндрич. резервуары. Весьма перспективны и экономичны газгольдеры постоянного объема высокого давления. Вертикальные направляющие в совр. мокрых газгольдерах заменяются винтовыми направляющими без наружного каркаса, что, помимо экономии стали, упрощает эксплуатацию и повышает их надежность.
Подземные и надземные трубопроводы большого диаметра, предназначенные для транспорта газа, нефти и нефтепродуктов, работают в сложных условиях, правильный учет к-рых является одной из осн. задач проектирования трубопроводов. Опасность хрупкого разрушения ставит вопрос о повышении пластично ти материала и в связи с этим об отказе от экспан- дирования, повышающего предел текучести стали.
Листовые конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе или в грунте, нуждаются в защите от коррозии. Особенно важна борьба с коррозией подземных трубопроводов. Объемно-листовые конструкции обычно защищаются нанесением масляных или битумных покрытий. Для подземных конструкций применяется электрозащита от действия блуждающих токов. Перспективна защита пластмассовыми покрытиями.
Снижение расхода стали листовых С. к. связано с изысканием оптимальных конструктивных форм, уточнением методов расчета на основе изучения действит. работы конструкций, применением низколегированных сталей, к-рые, помимо экономии металла, повышают коррозиестойкость и в нек-рых случаях позволяют значит, снизить толщину стенок резервуаров (до 14 мм — максим, толщины, допустимой при изготовлении С. к. методом рулонирования). Разнообразна номенклатура подвижных стальных конструкций. К ним относятся конструкции различных кранов, отвальных мостов, применяемых прн вскрышных работах в горных выработках,конструкции гидротехнич. затворов, крупных экскаваторов и т. п. Подвижные конструкции наряду с большой прочностью должны иметь миним. вес. Требование уменьшения веса делает целесообразным проектирование подвижных конструкций решетчатыми с применением труб или гнутых профилей. Стальные мосты (см. Металлический мост) для железных и автомобильных дорог имеют широкое распространение благодаря значит, простоте и быстроте их возведения и восстановления. Эти преимущества делают стальные мосты особенно рациональными при строительстве в малоосвоенных районах и при больших пролетах.
Расчет почти всех видов стальных конструкций производится по методу предельных состояний, причем учитываются два предельных состояния — по несущей способности и по развитию чрезмерных деформаций от статических и динамич. нагрузок. Третье предельное состояние по местным повреждениям (образованию или раскрытию трещин) при расчете С. к. не учитывается, т. к. возникновение их в С. к. зависит не от условий эксплуатации, а является следствием несовершенной технологии изготовления и монтажа. За нормативное сопротивление стали принимается браковочное значение предела текучести в соответствии с нормами приемки. При расчете С. к. на изгиб и внецентренное сжатие допускается развитие в опасных сечениях пластич. деформаций. Возможность развития пластич. деформаций учитывается также при расчете нек-рых статически неопределимых систем (неразрезных балок, рам и т. п.). Учет развития пластич. деформаций обеспечивает экономию стали, позволяя сблизить расчетное предельное состояние с действительным и устранить излишние запасы. Сложное напряженное состояние С. к. проверяется по энергетической теории прочности.
Снижение трудоемкости изготовления С.к. достигается упрощением конструктивной формы, развитием типизации и унификации, к-рые позволяют вводить на з-дах поточные линии и внедрять высокопроизводительные методы изготовления — авто- матич. резку и сварку, фрезеровку, кондукторное сверление, кондукторную сборку и т. п.
Совр. С.к. изготавливаются гл. обр. сварными. Клепаные конструкции применяются лишь в ж.-д. мостах и подкрановых балках (при тяжелом и непрерывном режиме работы кранов), когда возможность хрупкого разрушения металла является особенно опасной или изготовление путем сварки мощного составного сечения элемента представляет значительные технологические трудности. Клепаные конструкции более трудоемки и на 10—15% тяжелее сварных.
Ускорение процессов монтажа стальных конструкций достигается путем совершенствования монтажного оборудования и расширения областей его применения, в результате типизации конструкций, автоматизации монтажной сварки, применения монтажных соединений на болтах, в т.ч. и на высокопрочных, укрупнением монтажных элементов, а также упрощением конструктивных форм монтажных сопряжений.
Повышение сопротивляемости С.к. коррозии достигается нанесением соответств. защитных покрытий (масляных красок, битумных лаков, металлов, перхлорви- ниловых пленок и т. п.). Помимо нанесения защитных покрытий, долговечность С.к. при воздействии агрессивной среды обеспечивается созданием устойчивых в отношении коррозии конструктивных форм (круглых, сплошностенчатых и т. п.), в к-рых отсутствуют места для скопления влаги и пыли, являющиеся источниками интенсивного развития коррозии, а также применением коррозиестойких низколегированных сталей.
Защита С.к. от воздействия высоких темп-р производится облицовкой огнеупорными материалами (керамикой, бетонами и т.п.) и установкой отражательных экранов при постоянном источнике теплоизлучения (технологич. печи, горячие слитки металла и т.п.).
Экономия металла в стальных конструкциях достигается путем применения сталей повышенной прочности, усовершенствования сортамента, использования гнутых, трубчатых и др. эффективных профилей, уменьшения нагрузок (облегчение кровли и т.п.), разработкой новых, более прогрессивных конструктивных форм — предварительно Hai ряженных, трубчатых, пространственных смешанных (сталежелезобетонных) и т.п. конструкций, совершенствованием методов расчета с целью освобождения от излишних коэфф. запаса, заменой клепаных конструкций сварными.
Важнейшие проблемы конструирования стальных конструкций — типизация и унификация, позволяющие совершенствовать конструктивные формы и удовлетворять всем осн. требованиям оптимальности. Типизация необходима, прежде всего, в массовых видах С.к. (мосты, несущие конструкции производств, зданий, резервуары, антенные сооружения и т.п.); в этих сооружениях производств, типизация достигла значит, объемов, что резко повысило серийность первичных элементов, из к-рых компонуются сооружения (прогонов, ферм, колонн и т.п.). В пром. зданиях типизация доведена до разработки сортамента стропильных ферм, подкрановых балок и элементов колонн для тяжелых цехов предприятий металлургия, пром-сти.
Новости
Резервуары для сельского хозяйства ООО НПП Укрпромтехсервис более 20 лет опыта строительства объектов и монтажа оборудования.
Резервуары для сельского хозяйства ООО НПП Укрпромтехсервис более 20 лет опыта строительства объектов и монтажа оборудования. Среди многочисленных направлений деятельности Укрпромтехсервис являются также строительство, монтаж и поставка резервуаров для сельского ... 17.09.2015Оперативные заправочные комплексы
< strong>Оперативные заправочные комплексы Современные оперативные заправочные комплексы должны быть оборудованы необходимыми средствами заправки, оснащены современными системами фильтрации и высокопроизводительными насосными установками. Для обеспечения подачи ... 17.09.2015Монтаж смотровой ― сторожевой вышки
Монтаж смотровой ― сторожевой вышки ... 17.09.2015Заземление технологического оборудования.
Заземление технологического оборудования. Заземление технологического оборудования. Это одна из простейших и надежных мер, снижающих возможность накопления зарядов статического электричества. При заземлении проводящего оборудования потенциал между ним и землей ... 17.09.2015Подготовка к сварке.
Подготовка к сварке. При сварке легированных сталей требуется более высокая точность изготовления деталей, чем при сварке низкоуглеродистых сталей. Эти высокие требования вызываются тем, что натяжение при сборке крайне нежелательны, так как неизбежно увеличивают ... 17.09.2015Сварка углеродистых сталей Наиболее легко и хорошо свариваются низкоуглеродистые стали, содержание углерода в которых не превышает 0,25%.
Сварка углеродистых сталей Наиболее легко и хорошо свариваются низкоуглеродистые стали, содержание углерода в которых не превышает 0,25%. Повышение содержания углерода в низкоуглеродистых сталях до 0,30% делает их чувствительными к закалке. Для предупреждения закалки ... 17.09.2015-
18.09.15Заземление технологического оборудования. Заземление технологического оборудования. Это одна из простейших и надежных мер, снижающих возможность накопления зарядов статического электричества. При заземлении проводящего оборудования потенциал между ним и землей становится близким к нулю вследствие стенания зарядов статического электричества в землю через заземляющее устройство. Разряд статичес
Заземление технологического оборудования. Заземление технологического оборудования. Это одна из простейших и надежных мер, снижающих возможность накопления зарядов статического электричества.
Полная версия статьи -
18.09.15Монтаж смотровой - сторожевой вышки Монтаж смотровой - сторожевой вышки «Последовательное выполнение работ» 1. Выбор места монтажа. 2. Разметка участка под котлован. 7.5 х 7.5 х2.5 3. Рытье котлована . Полно оборотным экскаватором . 4. Планирование и разметка дна котлована. 5. Подсыпка песчаной подушки пот пятку фундаментного блока 4шт. подсыпка выполняется строго по определенной высотевзятой с п
Монтаж смотровой - сторожевой вышки Монтаж смотровой - сторожевой вышки «Последовательное выполнение работ» 1. Выбор места монтажа. 2. Разметка участка под котлован. 7.5 х 7.5 х2.5 3. Рытье котлована . Полно оборотным экскаватором . 4....
Полная версия статьи -
18.09.15Современные оперативные заправочные комплексы должны быть оборудованы необходимыми средствами заправки, оснащены современными системами фильтрации и высокопроизводительными насосными установками. Для обеспечения подачи кондиционного топлива и сокращения потерь при заправке оперативные заправочные комплексы оснащаются средствами доставки, хранения и выдачи горюче-смазочных материалов. Оперативн
Современные оперативные заправочные комплексы должны быть оборудованы необходимыми средствами заправки, оснащены современными системами фильтрации и высокопроизводительными насосными установками.
Полная версия статьи