МК_Справочник_том_1

81

82

1.9.3. Нормативные и расчетные сопротивления. Минимальные гарантируемые значения предела текучести и временного сопротивления проката стали при растяжении принимаются в качестве основных нормативных сопротивлений материала при расчете и проектировании металлических конструкций (обозначаются Ryn è Run соответственно). Значения нормативных сопротивлений для листового, широкополосного универсального и фасонного прокатов стали разных уровней прочности по ГОСТ 27772-88* приведены в табл.1.38. Их обеспеченность согласно процедуре контроля по указанному стандарту выражается вероятностью Pîá.ê ³ 0,95.

В той же таблице даны значения расчетных сопротивлений проката по пределу текучести и временному сопротивлению (обозначаются Ry è Ru соответственно). Они получены делением соответствующих нормативных сопротивлений на коэффициент надежности по материалу, значение которого для проката разных сталей регламентировано СНиП II-23-81*. Обеспеченность расчетных сопротивлений со-

83

Продолжение табл.1.38

П р и м е ч а н и я . 1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки. Минимальная толщина – 4 мм. 2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88*. 3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, определенные в соответствии с п.3.2 ГОСТ и округлением до 5 МПа.

1.10. ÂЫБОР СТАЛИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Согласно строительным нормам и правилам СНиП II-23-81* (Нормы проектирования. Стальные конструкции) для стальных строительных конструкций зданий

èсооружений марки стали в соответствии с их качеством принимаются в зависимости от степени ответственности конструкций, а также от условий их эксплуатации. При этом в зависимости от степени ответственности и условий эксплуатации все конструкции зданий и сооружений разделяются на четыре группы.

Группа 1. Сварные конструкции либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (подкрановые балки, балки рабочих площадок, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающие нагрузку от подвижных составов, фасонки ферм; пролетные строения транспортерных галерей; сварные специальные опоры больших переходов линий электропередачи (ВЛ) высотой более 60 м; элементы оттяжек мачт

èоттяжечных узлов; балки под краны гидротехнических сооружений и т.п.).

Группа 2. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статиче- ской нагрузке (фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий; косоуры лестниц; опоры ВЛ, за исключением сварных опор больших переходов; опоры ошиновки открытых распределительных устройств подстанции (ОРУ); опоры под включатели ОРУ; опоры транспортерных галерей; элементы контактных сетей транспорта; прожекторные мачты; элементы комбинированных опор антенных сооружений; трубопроводы ГЭС и насосных станций; облицовки водоводов; закладные части затворов и другие растянутые, растянуто-изгибаемые и изгибаемые элементы), а также конструкции и элементы группы 1 при отсутствии сварных

84

соединений и балки подвесных путей из двутавров по ГОСТ 19425-74* и ТУ 14-2- 427-80 при наличии сварных монтажных соединений.

Группа 3. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статиче- ской нагрузке (колонны; стойки; опорные плиты; элементы настила перекрытий; конструкции, поддерживающие технологическое оборудование; вертикальные связи по колоннам с напряжением в связях свыше 0,4 Ry; анкерные, поддерживающие и фиксирующие конструкции на опорах и поперечинах контактной сети; опоры под оборудование ОРУ, кроме опор под выключатели; элементы стволов и башен антенных сооружений; колонны бетоновозных эстакад, прогоны покрытий и другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы), а также конструкции и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений.

Группа 4. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в группе 3; элементы фахверка, лестницы; трапы; площадки; ограждения; металлоконструкции кабельных каналов; второстепенные элементы сооружений и т.п.), а также конструкции и их элементы группы 3 при отсутствии cварных соединений.

Для каждой группы конструкций в СНиП II-23-81* (табл.50) регламентируется набор марок стали разного уровня прочности, разной толщины проката. Требования по хладостойкости (категория по нормируемым показателям ударной вязкости) для каждой из этих марок назначаются в зависимости от климатического района, в котором возводятся конструкции, соответствующих расчетных температур (средних за наиболее холодную пятидневку). Определение наименований, марок и категорий поставок сталей, заменяемых сталями по ГОСТ 27772-88*, обеспечивается табл.51.б СНиП II-23-81*. В табл.1.39 приведен перечень марок сортового, фасонного широкополосного и листового проката стали, используемых в практике проектирования металлоконструкций зданий и сооружений общего назначения институтом ЦНИИпроектстальконструкция.

Для конструкций специальных сооружений: комплекса доменных цехов, специальных резервуаров и газгольдеров, морских стационарных платформ, железнодорожных и автодорожных мостов и пр. разработаны свои рекомендации по выбору марок стали.

Таблица 1.39. Марки стали сортового, фасонного, широкополосного и листового проката для стальных конструкций зданий и сооружений

85

Продолжение табл.1.39

Обозначения, принятые в табл.1.39:

à) фасонный прокат толщиной до 11 мм, а при согласовании с изготовителем − до 20 мм; листовой − всех толщин;

á) требование по ограничению углеродного эквивалента по ГОСТ 27772-88* для всех толщин свыше 20 мм;

â) требование по ограничению углеродного эквивалента по ГОСТ 27772-88* для всех толщин; ã) для района II4 для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатируемых при

температуре наружного воздуха, применять прокат толщиной не более 10 мм; ä) при толщине проката не более 11 мм допускается применять сталь категории 3; å) кроме опор ВЛ, ОРУ и КС;

æ)прокат толщиной до 10 мм и с учетом требований раздела 10 СНиП II-23-81*;

è) кроме района II4 для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха.

Çíàê «+» означает, что данную сталь следует применять; знак «−» означает, что данную сталь в указанном климатическом районе применять не следует.

Примечания:

1.Требования настоящей таблицы не распространяются на стальные конструкции специальных сооружений: магистральные и технологические трубопроводы, резервуары специального назначения, кожухи доменных печей и воздухонагревателей и т.п. Стали для этих конструкций устанавливаются соответствующими СНиП или другими нормативными документами.

2.Требования настоящей таблицы распространяются на листовой прокат толщиной от 2 мм

èфасонный прокат толщиной от 4 мм по ГОСТ 27772-88*, сортовой прокат (круг, квадрат, полоса) по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380-71** (1990 г. ГОСТ 535-88) и ГОСТ 19281-89. Указанные категории стали относятся к прокату толщиной не менее 5 мм, при толщине менее 5 мм приведенные в таблице стали применяются без требований ударной вязкости. Для конструкций всех групп, кроме группы 1 и опор ВЛ и ОРУ, во всех климатических

86

районах, кроме I1, допускается применять прокат толщиной менее 5 мм из стали С235 по ГОСТ 27772-88*.

3.Климатические районы строительства устанавливаются в соответствии с ГОСТ 16350-80 «Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей». Указанные в головке таблицы в скобках расчетные температуры соответствуют температуре наружного воздуха соответствующего района, за которую принимается средняя температура наиболее холодной пятидневки согласно указаниям СНиП по строительной климатологии и геофизике.

4.К конструкциям, подвергающимся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок, относятся конструкции либо их элементы, подлежащие расчету на выносливость или рассчитываемые в учетом коэффициента динамичности.

5.При соответствующем технико-экономическом обосновании стали С345, С375, С440, С590, С590К, 16Г2АФ могут заказываться как стали повышенной коррозионной стойко-

сти (с медью) − Ñ345Ä, Ñ375Ä, Ñ440Ä, Ñ590Ä, Ñ590ÊÄ, 16Ã2ÀÔÄ.

6.Применение термоупрочненного с прокатного нагрева фасонного проката из стали С345Т

èС375Т, поставляемого по ГОСТ 27772-88* как сталь С345 и С375, не допускается в конструкциях, которые при изготовлении подвергаются металлизации или пластическим

деформациям при температуре выше 700°Ñ.

7.Бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8731-87 допускается применять только для элементов специальных опор больших переходов ЛЭП высотой более 60 м, для антенных сооружений связи и других специальных сооружений, при этом следует применять марки стали:

во всех климатических районах, кроме I2, II2, II3 − марку 09Г2С по ГОСТ 8731-87, но с дополнительным требованием по вязкости при температуре минус 20°С не менее 30 Дж/см2 (3 êãñ·ì/ñì2);

в климатических районах I2, II2, III3 − марку 09Г2С по ГОСТ 8731-87, но с дополнительным требованием, по ударной вязкости при температуре минус 40°С не менее 40 Дж/см2 (4 êãñ·ì/ñì2) при толщине стенки до 9 мм и 3,5 Дж/см2 (3,5 êãñ· ì/ñì2) при толщине стенки 10 мм и более.

Не допускается применять бесшовные горячедеформированные трубы, изготовленные из слитков, имеющих маркировку с литером «Ë», не прошедшие контроль неразрушающими методами.

8.К сортовому прокату (круг, квадрат, полоса) по ТУ 14-1-30230-80, ГОСТ 380-71** (с 1990 г. ГОСТ 535-88) и ГОСТ 19281-89 предъявляются такие же требования, как к фасонному прокату такой же толщины по ГОСТ 27772-88*.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Стальные конструкции СНиП II-23-81* (часть II, гл.23). – Ì.: 1991.

2.Мельников Н.П., Гладштейн Л.И. Перспективы использования высокопрочной стали в строительных металлоконструкциях. – В кн.: Материалы по металлическим конструкциям, вып.18. – М.: Стройиздат, 1975.

3.IIWDoc.IX-535-67, 1967.

4.Хашимото У., Инагаки М. Автоматическая сварка. – 1967. – ¹ 8, ¹ 9.

5.Ito I., Bessyok.: IIWDoc.IX-576-68. – 1968.

6.Yurioka N., Ohsita S., Tamehiro H.: Pipe-line welding in the 80s. AWRA symp. March 1981, 1.

7.Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А. Высокопрочная строительная сталь. – М.: Металлургия, 1972.

8.Бакши О.А. О напряженном состоянии мягких прослоек в сварных соединениях при растяжении (сжатии). – В кн.: Вопросы сварочного производства (труды ЧПИ), вып.33.

– Челябинск, 1965.

9.Бакши 0.А., Ерофеев В.В. и др. Влияние степени механической неоднородности на статическую прочность сварных соединений. – Сварочное производство. – 1983. – ¹ 4.

10.Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. – М.: Машиностроение, 1981.

87

11.Шоршоров М.Х.. Чернышева Т.А., Красовский А.И. Испытания металлов на свариваемость. – М.: Металлургия, 1972.

12.Копельман Л.А. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. – М.: Машиностроение, 1978.

13.Мешков Ю.Я. Физические основы разрушения стальных конструкций. – Киев: Наукова думка, 1981.

14.Гладштейн Л.И., Ларионова Н.П. Влияние величины зерна феррита на характеристики деформирования и разрушения строительной стали. – Проблемы прочности. – 1982. – ¹ 7.

15.Cheviet A., Grumbach M., Prudhomme M., Sanz G. Comparaison des resultas de divers essais de rupture fragile. — Revue de Metallurgie. – 1970. – ¹ 3.

16.Васильченко Г.С., Кошелев П.Ф. Практическое применение механики разрушения для оценки прочности конструкции. – М.: Наука, 1974.

17.Роботнов Ю.Н., Васильченко Г.С. и др. Метод расчета конструкций на сопротивление хрупкому разрушению. – Машиностроение. – 1976. – ¹ 1.

18.Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А., Онучин Л.Г. Структура аустенита и свойства горячекатаной стали. – М.: Металлургия, 1983.

19.Ицкович Г.М. Раскисление стали и модифицирование неметаллических включений. – М.: Металлургия, 1981.

20.Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. –

М.: Стройиздат, 1979.

21.Кузнецов В.В., Богатова И.В., Гладштейн Л.И., Стрелецкий Д.Н. Об оценке экономиче- ской эффективности применения в металлоконструкциях сталей повышенной и высокой прочности. – Промышленное строительство. –1983. – ¹ 9.

22.Латаш Ю.В., Медовар Б.И. Электрошлаковый переплав. –М.: Металлургия, 1970.

23.Шнееров Я.А., Вихлевщук В.А. Полуспокойная сталь. – М.: Металлургия, 1973.

24.Непрерывная разливка стали. Тематический сб. науч. тр. –М.: Металлургия, 1989.

25.Литвиненко Д.А., Погоржельский В.Н., Матросов Ю.И. и др. Контролируемая прокатка.

– М.: Металлургия, 1980.

26.Нестеров Д.К., Рудюк С.И., Коваленко В.Ф. и др. Исследования уровня качества и обеспечение производства проката, дифференцированного по механическим свойствам. – В кн.: Повышение эффективности производства и применения проката. Черная металлургия, обзорная информация. – М.: Черметинформация, 1989.

27.Кузнецов В.В., Беляев В.Ф., Гладштейн Л.И. Стрелецкий Д.Н. Перспективные требования к металлопрокату строительных сталей. – В кн.: Разработка и исследование стали для металлических конструкций. – Ì.: 1988.

28.Полуспокойные стали для строительних металлических конструкций / Сб.тр.ЦНИИСК. М.: Стройиздат, 1976.

29.Гольдштейн М.И., Гринь А.В., Блюм Э.Э., Панфилова Л.М. Упрочнение конструкционных сталей нитридами. – М.: Металлургия, 1976.

30.Мельников Н.П., Гладштейн Л.И. Стали с карбонитридным упрочнением. – Вестник Академии наук СССР. – 1978., – ¹ 6.

31.Стародубов К.Ф., Узлов И.Г., Савенков В.Я. и др. Термическое упрочнение проката. – М.: Металлургия, 1970.

32.Кугушин А.А., Черненко В.Т., Бабич В.К. и др. Повышение прочности и хладостойкости угловых профилей путем термического упрочнения с прокатного нагрева. – Сталь. – 1986. – ¹ 6.

33.Поповский Б.В., Лебедев Б.Ф. О предотвращении слоистого растрескивания сварных соединений. Монтажные и специальные работы в строительстве. – 1988, – ¹ 3.

34.Мельников Н.П., Гладштейн Л.И., Гавриленко Л.Г. и др. Сталь с карбонитридным упрочнением электрошлакового переплава для крупногабаритных сосудов давления. – Сталь. – 1982. – ¹ 12.

35.Гладштейн Л.И., Лактюшин В.С. Применение атмосферостойких сталей без защитных покрытий в строительных конструкциях. — Обзорная информация. – Строительство и архитектура. Вып.6. – Ì.: 1979.

36.Гладштейн Л.И., Демыгин Н..Е. Применение никелевых хладостойких сталей в сварных листовых конструкциях для хранения и транспортировки сжиженных газов. – Обзорная информация. – Строительство и архитектура. – Ì.: 1985, ñåð.8, âûï.4.

88

ГЛАВА 2

СОРТАМЕНТЫ ПРОФИЛЕЙ, ЛИСТОВОГО ПРОКАТА, ТРУБ И СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ

2.1. ÊЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОПРОКАТА

Весь металлопрокат по условиям применения разделяется на две группы: металлопрокат общего и специального назначения. К наиболее массовому относится металлопрокат общего назначения, широко используемый в различных областях промышленности и строительства при разнообразных силовых воздействиях: растяжении, сжатии, изгибе, внецентренном сжатии и растяжении. В эту группу металлопроката входят двутавры, швеллеры, зетовые, С-образные и корытные профили, тавры, уголки равнополочные и неравнополочные, трубы круглые, квадратные и прямоугольные, листовой, широкополосный универсальный и полосовой прокат; стальные канаты.

К металлопрокату специального назначения, используемому в строительных стальных конструкциях, относятся профили и изделия, форма и размеры которых определяются функциональным назначением и особенностями тех конструкций массового применения, где они используются. В эту группу входят: гофрированные профили (профилированные листы) для покрытий и стен, двутавровые балки для путей подвесного транспорта, профили для оконных и фонарных переплетов и для оконных панелей, крановые рельсы, рифленые листы, просечно-вытяжные листы.

2.2. ÑОРТАМЕНТЫ

Сортаментом профилей (изделий) называется перечень профилей (изделий) одного определенного вида с указанием их формы, размеров, массы единицы длины, геометрических характеристик, допускаемых отклонений по размерам и форме, а также условий поставки. Сортаменты составляются обычно в порядке возрастания основных размеров профилей. В некоторых зарубежных сортаментах принято расположение профилей в порядке уменьшения этих величин. Сортаменты оформляются в виде государственных стандартов (ГОСТ) или ведомственных технических условий (ТУ). В сортаментах профилей специального назначения форма, размеры, характеристики профилей и их общее количество определяются в соответствии с конкретными условиями их использования.

Коэффициенты градации (отношение площади сечения данного профиля An к площади сечения ближайшего меньшего профиля An-1 в каждом сортаменте имеют переменное значение, причем наименьшее их значение относится к наиболее широко применяемым профилям (как правило, наибольшим и наименьшим по размерам профилям). В существующих сортаментах профилей коэффициенты градации составляют 1,08–1,2.

2.3. ÊРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧНОСТИ ПРОФИЛЕЙ

Наивыгоднейшая форма профиля определяется в зависимости от тех силовых воздействий, которым подвергается профиль в конструкции. Один из самых распространенных балочных (изгибаемых) профилей – симметричный двутавровый профиль. Поскольку изгибаемые элементы обычно закреплены настилами или другими связями, исключающими возможность потери общей устойчивости, швеллер также можно рассматривать как частный случай двутавра, имеющего одну ось симметрии. Для двутаврового профиля (рис.2.1), за исключением тонкостенного двутавра, приближенные значения расчетных характеристик (момента сопротивле-

89

При заданном количестве материала (À) с увеличением гибкости стенки (ñ) возрастают расчетные характеристики W, Wï, I, i . Предельные значения k для безреберной балки определяются либо условиями прокатки, либо условием сохранения устойчивости стенки. Значения параметра k, при которых расчетные характеристики двутавра достигают максимальной величины (при заданном A è Ñ = const), приведены в таблице.

Оптимальные значения параметра k

В литературных источниках приводятся различные критерии оценки экономич- ности изгибаемых и сжатых профилей. Наиболее приемлемыми из них считаются безразмерные удельные характеристики профилей. Удельной называется расчетная характеристика профиля, площадь поперечного сечения которого равна единице. Применительно к двутавровому профилю (рис.2.1) его удельные характеристики относительно оси x–x имеют следующие приближенные значения:

90