ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
МК – несущие (силовые) конструкции, из которых создают каркасы зданий и инженерных сооружений.
1.1. Область применения металлических конструкций.
Одноэтажные производственные здания.
· Однопролетные и многопролетные (в том числе с пролетами разной высоты)
· Бескрановые и оборудованные подвесными или мостовыми опорными кранами
Высотные здания
Многоэтажные здания 20-30 и более этажей (до 150). Используются в условиях плотной застройки больших городов.
Большепролетные здания
Каркасы зданий с большими пролетами (50-150м …до 270м): крупные сборочные корпуса, ангары спортивные залы и т.п.
Мосты, эстакады
Мосты – автодорожные, железнодорожные, переходы и др. Пролет строения – 30-60м до 1 км и более (1410м).
5. Башни и мачты
· антенные устройства для ТВ, РВ, многоканальной телефонной связи (200-500м);
· опоры ЛЭП (20-40м до 150м и более при переходе через препятствия);
· вытяжные башни для поддержания газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб (80-150м; до 600м);
· 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. решетка башни – трубы Ø2-4м при толщине стенок 60-90 см;
· геодезические вышки, промышленные этажерки, надшахтные копры, буровые вышки;
Листовые конструкции
Тонкостенные пластинки и оболочки различной формы.
· резервуары – для хранения нефтепродуктов, воды, сжиженных газов, кислот, спиртов и др. жидкостей. Форма резервуаров: вертикальные и горизонтальные цилиндрические, сферические, с плавающей крышей и др. Объем – до 200 тыс.м3.
· газгольдеры – для хранения, смешивания и выравнивания состава газов. Газгольдеры: постоянного объема и переменного объема. Вместимость до 600 тыс.м3.
· бункера и силосы – для хранения и перегрузки сыпучих материалов.
· Трубопроводы большого диаметра, доменные печи и т.п.
Ограждающие конструкции, лестницы и площадки.
Другие виды конструкций
Конструкции мостовых, башенных, козловых кранов, экскаваторов, радиотелескопов, объектов космической связи и др.
Достоинства и недостатки МК
Достоинства
· Высокая и одинаковая прочность при растяжении сжатии и изгибе; высокая прочность при сдвиге (до 60%): табл.1.1
Таблица 1.1. Характеристики конструкционных материалов
| Материал | Марка | γ0, кг/м3 | R, кг/см2 | Е, кг/см2 | γ0/R, 1/м | E/R |
| Кирпич Бетон Дерево Пластмассы | Сосна Стеклопласт | -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 | ±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 | ±1800 | 0,7∙106 | 1,5∙10-4 | 0,39∙103 |
Примечание. R – расчетное сопротивление: растяжение (+), сжатие (-)
· Однородность структуры.
· Высокая пластичность.
Рис.1.1. Диаграмма работы стали обычной прочности
· Относительная легкость. 
- коэффициент легкости (см. табл.1.1).
· Индустриальность изготовления и монтажа МК.
· Непроницаемость конструкций для газов и жидкостей.
· Лучшая приспособленность для тяжелых условий работы (высокие температуры до 200°С, динамические и циклические нагружения, большие нагрузки).
· Простота ремонта и реконструкции.
Недостатки.
· Низкая стойкость к коррозии.
· Малая огнестойкость. При температуре 600°С (сталь) и 300°С (алюминиевые сплавы) полностью теряют прочность.
· Дефицитность.
Классификация строительных сталей.
По прочности.
Обычной прочности σy <29 кН/см2;
Повышенной прочности 29≤ σy <40 кН/см2;
Высокой прочности σy ≥40 кН/см2.
По химсоставу.
Углеродистые стали У≤0,22%.
Низколегированные стали, ≤∑5% легирующих добавок
Таблица 1.2. Влияние легирующих добавок на свойства сталей
| 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).
По степени раскисления.
Кипящие, спокойные, полуспокойные.
Стали обычной прочности
- ГОСТ 27772-88:
С235, С245, С255, С275, С285
гарантируется обеспечение нормативных значений предела текучести и временного сопротивления
- ГОСТ 380-88:
Вст3кп2, Вст3пс6, Вст3сп5, Вст3Гпс5 (Г – повышенное содержание марганца 0,8-1,1%)
Указывается группа поставки, способ раскисления и категория
Группа поставки.
Гарантия: А –по механическим свойствам; Б –по химическому составу; В - по механическим свойствам и химическому составу.
Степень раскисления
КП – кипящая; СП – спокойная; ПС – полуспокойная.
Категория указывает вид испытаний на ударную вязкость (хладостойкость):
2 – испытания на ударную вязкость не проводятся; 3 – проводятся при t° = + 20°C; 4 – при t° = - 20°C; 5 – при t° = - 20°C и после механического старения; 6 - после механического старения.
Стали повышенной и высокой прочности
- ГОСТ 27772-88:
С345, С345К (К – вариант химсостава), С345Т (Т – термическое улучшение), С375, С375К, С375Т
- ГОСТ 380-88:
09Г2С;
14Г2АФ;
10ХСНД