ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 1
Рис. 2-19. Поперечное сечение листа металла, покрыто го синтетическими материалами
А — покрытая сторона: В — непокрытая сторона; |
/ — защитная |
пленка толщиной 50—100 мкм-, 2 — оболочка из |
синтетического |
материала толщиной 10—400 мкм-, 3 — склеивающий слой толщи
ной 5—10 мкм; |
4 — слой химических соединений (около 1 мкм)-, |
|
5 — слой цинка |
толщиной |
2,5—25 мкм-, 6 — стальной лист; 7 — |
защитный лак |
слоем толщиной 6—10 мкм |
|
используют покрытие широких стальных полос синтетическими мате риалами. После покрытия эти полосы разрезают и из них изготовляют профили.
Покрытие полос синтетическим материалом производится путем на несения на них жидких или полужидких термопластических либо термо реактивных материалов, а также путем приклеивания готовой пленки. Толщина оболочки может быть от 20 до 400 мкм. На готовые покрытия дополнительно накладывается защитный слой с целью защиты их от повреждения во время транспортирования.
З а щ и т н о - д е к о р а т и в н ы м с л о е м покрывают полосы шири ной 10—1850 мм и толщиной 0,2—2 мм. В качестве исходного материала в основном используют холоднокатаные широкие стальные полосы. При особых антикоррозионных требованиях полосы, оцинкованные электро литическим способом, покрывают слоем толщиной 2,5—7,5 мкм, а горячеоцинкованные полосы — слоем толщиной 20—25 мкм.
На рис. 2-19 показано сечение листа металла, покрытого синте тическим материалом. Этот листовой металл обладает большой стой костью перед коррозией и декоративным достоинством. Важным преиму ществом является возможность дальнейшей обработки такого материа ла, т. е. резания, сверления отверстий, штамповки, глубокой штамповки, склейки, сварки. Для соединения листового металла с синтетическим покрытием применяют клей, склеивая сталь со сталью, сталь с синтети ческим материалом или материал с материалом.
Ввиду хорошей сцепляемости синтетического материала, а также хо рошего защитного действия цинка и грунтового слоя нет необходимости в особой защите краев. При более толстом листовом металле можно края защищать с помощью густых лаков и высыхающих паст.
2.5.2. Защита от огня
В условиях пожара несущая способность конструкций уменьшается, поэтому их нужно защищать от воздействия огня. Основными фактора ми, подвергающимися изменениям во время нагревания, являются: прочность, удлинение и ползучесть стали при повышенных темпера турах.
Согласно исследованиям, проведенным в Швейцарии, при температу ре до 350° С и напряжениях в конструкции порядка 1600 кгс/см2 проч ность на растяжение, модуль упругости, ударная вязкость существенно не уменьшаются и существенных изменений в удлинении образца не
48
происходит. Полученные величины деформаций показали, что за 24 ч при температуре 350° С опасного прироста деформаций не наблюдается; предел текучести сохраняет первоначальную величину, а устойчивость конструкции и местная устойчивость не подвергаются существенным из менениям.
При температуре 400° С прочность стали снижается, а деформации воз растают. При температуре 500° С несущая способность элементов сни жается до 50% первоначальной величины. При температуре 600'—700° С появляются сильные деформации конструкции, несущая способность снижается до нуля и сильно деформированная стальная конструкция разрушается.
Разрушение нагруженной конструкции при повышенной температу
ре вызвано главным образом |
изменением м о д у л я у п р у г о с т и . Для |
|||
низкоуглеродистой |
стали |
при температуре 400° С он |
достигает |
|
1 600 000 кгс/см2, |
а при температуре 700° С — 1 200000 кгс/см2. |
|
||
П о л з у ч е с т |
ь |
с т а л и |
при повышенных температурах |
оказывает |
большое влияние на огнестойкость стальных элементов. Величина пол зучести зависит от химического состава стали, технологии обработки и внутренних напряжений. Холоднокатаная сталь, как правило, харак теризуется более быстрым ростом ползучести по сравнению с горячека таной сталью.
В Польше установлено пять классов огнестойкости строительных объектов: А, В, С, Д и Е. Отнесение строительного объекта к одному из этих классов зависит от помещения с наибольшей огневой нагрузкой в данном объекте. На основе классификации определяют требования для строительных элементов всего объекта. Следует отметить большую трудность выполнения этих требований в области защиты всех эле ментов.
Основным способом защиты стальных конструкций является и з о л и р о в а н и е их от н а г р е в а н и я до к р и т и ч е с к и х т е м п е р а т у р во в р е м я п о ж а р а . С этой целью применяются: бетон ная облицовка, цементно-известковая штукатурка по стальной сетке, гипсовая штукатурка по стальной сетке, облицовка из сплошных кера мических изделий (эта облицовка сравнительно тяжелая).
Уровень температуры в |
здании |
|
|
|
зависит от длительности пожара и |
Т А Б Л И Ц А 2-11. |
ТОЛЩИНА ЗАЩИТНЫХ |
||
его интенсивности. Защита должна |
СЛОЕВ, НАБРЫЗГИВАЕМЫХ НА СТАЛЬНЫЕ |
|||
зависеть от н а з н а ч е н и я |
з д а |
БАЛКИ И ОПОРЫ |
|
|
ния. |
|
|
|
Толщина защитного |
В последние годы в США и ФРГ |
Класс огнестойкости |
слоя из набрызгивае |
||
мого асбестоцемента, |
||||
для защиты легких стальных конст |
|
|
мм |
|
рукций от огня используют плиты и |
А (4 |
ч) |
44,5 |
|
штукатурку, выполненные с добав |
||||
лением материалов (вермикулита и |
В (2 |
ч) |
19,5 |
|
С (1 |
ч) |
9,5 • |
||
перлита), имеющих очень высокие |
Д (0,5 ч) |
9,5 |
||
изоляционные качества. Вермикулит (биотитовая слюда) является слож
49
ным алюмосиликатом магния и калия и отличается переменным хи мическим составом. Во время нагревания до температуры 1100°С он дегидратизуется и расщепляется вдоль поверхности стыка кристаллов, увеличивая свой объем в 15—20 раз. Коэффициент теплопроводности вермикулита очень мал: 0,04—0,05 ккал/(ч-м °С); плотность этого ма териала равна 80— 150 кг/м3.
Опыт показал большую ценность материалов типа вермикулита для защиты легких стальных конструкций от огня. Экономический эффект применения легких противоогневых ограждений при таких материалах очень велик. Например, при строительстве в США 12-этажного каркас ного здания экономия на материале противоогневой защиты составила 260 т по сравнению с ограждением, выполненным из тяжелого бетона.
Для легких конструкций используют также специальные материалы, например набрызгиваемый на стальные элементы асбестоцемент плот ностью 144—192 кг/м3. Толщина защитных слоев приведена в табл. 2-11.
В Польше нельзя рассчитывать на применение материала, основан ного на импортируемом асбесте. Взамен него созданы материалы, осно ванные на шлаковой вате и базальтовой минеральной вате, которые ха рактеризуются плотностью 330—400 кг/м3. Эти материалы, набрызгивае мые с помощью специального агрегата, имеют изолирующие свойства, близкие к английскому асбестоцементу. Вследствие отсутствия в стране вермикулита можно вместо него применять газобетон, штукатурку и бетон на пористых заполнителях (заполнитель «Кнурув»).
Для повышения огнестойкости стальных конструкций целесобразно также улучшить физико-механические свойства стали при высоких тем пературах, а особенно у м е н ь ши т ь п а д е н и е п р о ч н о с т и и п о л з у ч е с т и .
3. СОЕДИНЕНИЯ
3.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
При решении соединений (стыков и узлов) легких элементов нужно учитывать те факторы, которыми руководствуются проектант и изгото витель элементов обычных стальных конструкций:
силы, действующие в соединяемых сечениях; сечения с наименьшей прочностью в соединяемых частях;
прочность на срез стенок балок, поясов и заключенных между ними частей стыка;
эксцентриситет; концентрацию напряжений;
деформируемость частей стыка во время изготовления и эксплуата ции.
Контроль соединений, выдерживающих усилия в стыках или узлах, проводится для легких элементов на таких же принципах, как в обыч ных конструкциях. Нужно только тщательно учитывать второстепен ные силы, которые могут вызвать дополнительные деформации соединя емых частей. Величины этих деформаций при использовании тонкостен ных профилей могут быть значительно большими, чем в конструкциях из горячекатаных профилей. Эти вопросы в большой мере связаны с формой соединяемых частей, в связи с чем надо рассматривать их инди видуально. Некоторые общие рекомендации будут приведены в разде ле 8.1. Здесь же рассматриваются только два характерных примера.
На рис. 3-1, а показан узел стержня из гнутого профиля лоткового сечения. Крепления полок имеют тенденцию деформироваться внутрь профиля при сжатии (рис. 3-1,6) и наружу при растяжении (рис. 3-1,а). Эту деформацию можно предотвратить, установив накладку (рис. 3-1,г).
На рис. 3-2 показано растягиваемое соединение, в котором даже не большая сила вызывает отделение двух прилегающих друг к другу плоскостей, возникновение больших деформаций, а в результате — зна чительную перегрузку соединителей (в данном случае болтов). Такое решение неправильно.
Надо формировать соединение таким образом, чтобы в нем не про изошла потеря местной устойчивости или деформация профиля, вызван ная местным приложением сил. Усилие следует передавать на стык по степенно, а тонкие стенки — ужесточать.
Широко применяемым видом соединения являются сварка плавле нием или давлением и болтовые соединения. Поскольку в легких элементах чаще всего не ограничивается минимальная толщина стенки с учетом способа соединения, то технология сварки и болтового соедине
51
ния должна быть приспособлена к небольшой толщине листового метал ла и профилей. Применяются и другие способы соединения, кратко опи санные в 3.5—3.7.
Приводимые ниже сведения и рекомендации относятся прежде всего к соединениям элементов, работающих при постоянных или преимущест венно постоянных нагрузках. Это чаще всего проявляющиеся нагрузки в легких конструкциях.
Рис. 3-1. Формирование узла стержня из гнутого про |
Рис. 3-2. Решение бокового |
филя лоткового сечения |
соединения, ошибочное вви |
а — схема узла; б — деформация при сжатии; а — деформа |
ду его чрезмерной дефор |
ция при растяжении; г — правильное решение [167] |
мируемости |
Предел выносливости соединений легких элементов, особенно из гну тых профилей, известен только частично. В элементах, подвергающихся динамическим нагрузкам, нужно также учитывать старение стали, под вергавшейся холодной обработке давлением, и выбирать для профилей спокойную сталь, чтобы исключить с этой стороны опасность растрески вания.
3.2.СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
3.2.1.Общие вопросы
В легких стальных конструкциях принципы выполнения правильных сварных соединений зависят прежде всего от рода используемого профи ля. В случае применения для конструкций прокатных профилей (напри мер, уголков, тавров, швеллеров, стержней круглого сечения и т. п.) принципы выполнения соединений только незначительно отличаются от принципов выполнения соединений в обычных стальных конструкциях. Разница определяется только стремлением к возможно большему упро щению производства элементов конструкций на заводе. Несмотря на упрощения или даже отступления от критериев правильного выполнения соединений, необходимая несущая способность их сохраняется. Но при использовании холодноформованных тонкостенных профилей из тонкого листового металла способы выполнения соединений в обычных стальных строительных конструкциях различны.
Нередко встречаются решения, известные до сих пор прежде всего в строительстве легких машин, транспортных машин (например, авто мобилей, мотоциклов или самолетов) и кораблей.
52
