районах, кроме Ii, 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 со­ ответствуют температуре наружного воздуха соответствующего района, за которую при­ нимается средняя температура наиболее холодной пятидневки согласно указаниям СНиП по строительной климатологии и геофизике.

4.К конструкциям, подвергающимся непосредственному воздействию динамических, виб­ рационных или подвижных нагрузок, относятся конструкции либо их элементы, подлежа­ щие 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) - С345Д, С375Д, С440Д, С590Д, С590КД, 16Г2АФД.

6 . Применение термоупрочненного с прокатного нагрева фасонного проката из стали С345Т и С375Т, 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°С.

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 , Из - марку 09Г2С по ГОСТ 8731-87, но с дополнительным требованием по вязкости при температуре минус 20°С не менее 30 Дж/см2 (3 кгс ■м/см2);

в климатических районах I2 , II2 , Ш з - марку 09Г2С по ГОСТ 8731-87, но с дополни­ тельным требованием, по ударной вязкости при температуре минус 40°С не менее 40 Дж/см2 (4 кгс ■м/см2) при толщине стенки до 9 мм и 3,5 Дж/см2 (3,5 кгс ■м/см2) при тол­ щине стенки 1 0 мм и более.

Не допускается применять бесшовные горячедеформированные трубы, изготовленные из слитков, имеющих маркировку с литером «Л», не прошедшие контроль неразрушаю­

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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

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

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

- Челябинск, 1965.

9.Бакши О.А., Ерофеев В.В. и др. Влияние степени механической неоднородности на ста­ тическую прочность сварных соединений. - Сварочное производство. - 1983. - № 4.

10.Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. - М.: Машино­ строение, 1981.

87

ГЛАВА 2

СОРТАМЕНТЫ ПРОФИЛЕЙ, ЛИСТОВОГО ПРОКАТА, ТРУБ И СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ

2 .1 . Кл а с с и ф и к а ц и я м еталлоп роката

Весь металлопрокат по условиям применения разделяется на две группы: ме­ таллопрокат общего и специального назначения. К наиболее массовому относится металлопрокат общего назначения, широко используемый в различных областях промышленности и строительства при разнообразных силовых воздействиях: рас­ тяжении, сжатии, изгибе, внецентренном сжатии и растяжении. В эту группу ме­ таллопроката входят двутавры, швеллеры, зетовые, С-образные и корытные про­ фили, тавры, уголки равнополочные и неравнополочные, трубы круглые, квадрат­ ные 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: гофрирован­ ные 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 . Со ртам ен ты

Сортаментом профилей (изделий) называется перечень профилей (изделий) од­ ного 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 рас­ положение профилей в порядке уменьшения этих величин. Сортаменты оформля­ ются 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 А„ к площади сечения ближайшего меньшего профиля АпЛ в каждом сортаменте имеют переменное значение, причем наименьшее их значение относится к наиболее ши­ роко применяемым профилям (как правило, наибольшим и наименьшим по раз­ мерам профилям). В существующих сортаментах профилей коэффициенты града­ ции составляют 1,08-1,2.

2 .3 . К ри т е р и и о ц е н к и э к о н о м и ч н о с т и п р о ф и л е й

Наивыгоднейшая форма профиля определяется в зависимости от тех силовых воздействий, которым подвергается профиль в конструкции. Один из самых рас­ пространенных балочных (изгибаемых) профилей - симметричный двутавровый профиль. Поскольку изгибаемые элементы обычно закреплены настилами или другими связями, исключающими возможность потери общей устойчивости, швел­ лер 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

ния W, пластического момента сопротивления - Wn, момента инерции I, радиуса инерции i, сопротивления сечения срезу Сс относительно оси х-х) имеют вид:

При заданном количестве материала (А) с увеличением гибкости стенки (с) воз­ растают расчетные характеристики W, Wn, I, i . Предельные значения к для безреберной балки определяются либо условиями прокатки, либо условием сохранения устойчивости стенки. Значения параметра к, при которых расчетные характеристи­ ки двутавра достигают максимальной величины (при заданном А и С= const), при­ ведены в таблице.

Оптимальные значения параметра к

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 х -х имеют следующие приближенные значения:

w =4^Г2- | ^ 1/2;

,1/2

Сс = ----- — к; 2 - к

, 1/2

90

Первые четыре характеристики изгибаемых профилей используются в зависи­ мости от того, какая из них является определяющей. Характеристика ( i ) относит­ ся к сжатым профилям. Чем больше значение удельной характеристики профиля, тем рациональнее в нем использован материал. Для изгибаемых профилей исполь­

Удельные характеристики показывают, насколько рационально использован ма­ териал в поперечном сечении профиля для получения наибольшего значения рас­ четной характеристики или как получить требуемую расчетную характеристику при наименьшем расходе материала.

2 .4 . М ето ди к а о ц е н к и э к о н о м и ч н о с т и

Количественную оценку экономичности одного профиля (или элемента конст­ рукции) в сравнении с другим следует производить только при соблюдении усло­ вий сопоставимости, а именно: при одинаковых геометрических и расчетных схе­ мах, при одинаковых силовых воздействиях и при равной несущей способности (по прочности или устойчивости) сравниваемых профилей (элементов конструк­ ций), а также при равной жесткости, если предельная деформация является опре­ деляющим условием.

Равенство несущей способности или жесткости представлено в общем виде, вы­

Здесь N, Ni означают допускаемые нагрузки [q\ или [Ж] или определяющие характеристики W, Wn, I, Сс, Ар, WR, ApR (последние две характеристики относят­ ся к случаям сопоставления профилей или конструкций из стали разных марок; Ар = Лф - расчетная площадь сечения при продольном изгибе; R - расчетное сопро­ тивление).

При совпадении у сопоставляемых профилей (элементов конструкций) показа­ телей, согласно равенству (2.4), относительная экономичность (в процентах) одно­ го профиля (элемента конструкции) в сравнении с другим определяется по формуле

где F, F1 - масса или стоимость элемента конструкции или единицы длины про­ филя, площадь поперечного сечения профиля.

Если показатели, согласно равенству (2.4), не совпадают (для профилей это наиболее распространенный случай), то определяют эквивалентные показатели сравниваемого профиля или элемента конструкции по методике эквивалентных параметров.

Искомый показатель профиля (элемента конструкции) тэ равнопрочного про­ филю (элементу конструкции) А„ (рис. 2.2) находится между ближайшими по зна­ чению показателя N профилями (элементами конструкции) Вт и Bm_i сортамента

91

где кэ - коэффициент эквивалентности, определяемый по формуле

эN - N ,

1Ут 1Уп- 1

N

Рис.2.2. К определению эквивалентных показателей

Сопоставляемая сортаментная кривая В заменяется ломаной линией (рис.2.2). Участки сортаментных кривых как правило весьма пологи, поэтому точность пока­ зателей, определенных по методике эквивалентных параметров, находится в преде­ лах 1-2 %.

2.5. Классификация п роф илей по способам изготовления

Основная масса профилей - сортовой и профильный прокат, бесшовные трубы, листовой прокат1 изготовляется методом горячей прокатки. Этот вид металлопро­ ката (за исключением труб) самый дешевый.

Гнутые, в том числе гофрированные, профили открытого типа изготовляются методом непрерывного холодного профилирования из листовой рулонной заготов­ ки. В связи с этим стоимость гнутых профилей выше стоимости листовой стали.

Замкнутые гнутосварные профили также изготовляются из листовой рулонной заготовки методом непрерывного холодного профилирования с последующей свар­ кой замыкающего шва токами высокой частоты. К этому виду профилей относятся электросварные трубы круглого сечения, замкнутые гнутосварные профили (трубы) квадратного и прямоугольного сечений. Электросварные трубы, благодаря более производительному способу их изготовления, дешевле горячекатаных труб, поэто­ му их применение предпочтительнее. Замкнутые гнутосварные профили (трубы) квадратного и прямоугольного сечений изготовляют также холодным деформиро­ ванием электросварных труб круглого сечения. Этот вид металлопродукции более дорогой.

Стальные канаты являются продукцией дополнительных переделов и относятся к металлическим изделиям. Они свиваются: из тонких проволок с пределом проч­ ности 1200-2000 МПа.

92

Все перечисленные профили, применяемые в строительных стальных конструк­ циях, изготовляют из углеродистой и из низколегированной сталей. Листовую сталь изготовляют также из термообработанной углеродистой и низколегированной стали. Электросварные трубы выполняют также из термообработанной низколеги­ рованной стали. Ведутся работы по термоупрочнению профильной стали - двутав­ ров, швеллеров, уголков. Электросварные трубы для получения большей стабиль­ ности механических свойств обычно подвергаются термической обработке.

Двутавры с параллельными гранями полок (широкополочные двутавры), прока­ тываемые на универсальных балочных станах, и уголки имеют так называемые серийные профили (профили одной номинальной высоты и ширины, но имеющие большие толщины полок и стенок). Серийные профили в этих случаях образуются путем простой раздвижки валков без удорожания технологического процесса. По­ этому сортаменты двутавров и тавров с параллельными гранями полок (широко­ полочных двутавров и тавров, получаемых роспуском двутавров пополам) и равно­ полочных и неравнополочных уголков содержат много серийных профилей, благо­ даря чему коэффициенты градации составляют в основном 1,08-1,1. В сортаментах горячекатаных швеллеров также имеются серийные (литерные) профили, которые, однако, не нашли практического применения в строительных стальных конструк­ циях. Некоторые профили прокатывают повышенной и нормальной точности. В строительных конструкциях применяется чаще всего металлопрокат нормальной точности.

2.6. Общ и е правила использования п роф и лей

При проектировании строительных стальных конструкций следует компоновать каждый элемент конструкции и весь объект в целом из минимально необходимого числа различных профилей. Применяемые в одном отправочном элементе уголки, тавры, полосы одного калибра (одного номинального размера), но разной толщи­ ны должны иметь разность толщин одноименных профилей не менее 2 мм. Не допускается применять в одном отправочном элементе одинаковые профилеразмеры из стали разных марок. Применение в одном объекте профилированных листов одной номинальной высоты разной толщины не допускается.

Подробные сортаменты со всеми геометрическими и справочными данными приведены :

п.2.7 -горячекатаных профилей и листового (горячекатаного и холодноката­ ного) проката общего назначения (табл. 2.1-2.14);

п.2.8 -гнутых и гнутосварных профилей общего назначения (табл.2.15-2.21); п.2.9 -горячекатаных профилей специального назначения (табл.2.22-2.26); п.2.10 - гофрированных профилей (табл.2.27-2.33); п.2.11 - электросварных труб (табл.2.34); п.2.12 - канатов (табл.2.35-2.41).

1 Листовой прокат малой толщины изготовляется также методом холодной прокатки.

93

2.7. Сортам ен ты горячекатаных профилей и листового горячекатаного и холоднокатаного

94

Продолжение табл. 2.1

95

Продолжение табл. 2.1

96

Продолжение табл. 2.1

97

Продолжение табл. 2.1

* - уголки отмеченные звездочкой, изготовляют по требованию потребителя.

П р и м е ч а н и е . При заказе уголков размером 5 6 - 9 0 мм толщиной до 9 мм; 1 0 0 - 150 мм толщиной до 12 мм; 160 -200 мм толщиной до 12 мм необходимо указывать требование (в примечании к технической спецификации стали) о поставке уголков с предельными отклонениями по массе

% в соответствии с п.6 ГОСТ 8509-93.

98

Таблица 2.2. Сортамент горячекатаных неравнополочных уголков по ГОСТ 8510-S

99

Продолжение табл. 2.2

100

Продолжение табл. 2.2