Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

больше, если процесс деформации осуществляется многократно, а не один раз, как показано на рисунке. Изменения различны для разных марок стали и в значительной степени зависят от оборудования, на кото­ ром производят деформации. При профилировании на роликогибочных машинах, а особенно на волочильных станах, деформации появляются по всему профилю, хотя и не всегда равномерно. При изготовлении про­ филей на прессах или кромкозагибочных станах изменения носят мест­ ный.характер и появляются прежде всего ближе к углам изделия. На рис. 2-7 показано распределение прочно­ сти волокон углового профиля и швелле­ ра, изготовленных на гибочном прессе (пунктирная линия) и на роликогибочной машине (непрерывная линия).

В табл. 2-6 приведены результаты ис­ следований, полученные во время конт-

г

текучести составляет 84%, а предела прочности— 35%, при этом умень­ шается относительное удлинение металла. Результаты исследований хо­ рошо иллюстрирует рис. 2-8, на котором приведены графики деформа­ ций и напряжений при растяжении образцов из стали до и после холод­ ного деформирования.

Из краткого обзора приведенных результатов исследований видно, что изменения прочностных свойств стали зависят от положения волокна в готовом профиле, величины и формы профиля, радиуса гибки угла, количества фаз гибки во время профилирования и от числа роликов в гибочной машине. Чем короче прямые участки профиля, тем больше степень изменения механических свойств.

Улучшение механических свойств стали после холодной гибки про­ филей, особенно при изготовлении их на роликогибочных машинах или волочильных станах, можно использовать для увеличения расчетной не­ сущей способности элемента. Этот вопрос в польских нормах не рассмат­ ривается.

24

25

Американские нормы [148] допускают расчетное повышение предела текучести стали в гнутых профилях при условии, что действительно про­ исходит его увеличение в готовых изделиях при наличии сжимающих или растягивающих напряжений. Расчетное повышение может быть ис­ пользовано только в следующих случаях:

а) если профиль имеет такие размеры, при которых под действием нормальных напряжений не может произойти местное выпучивание его

стенок; б) при определении механических свойств профиля путем испытания

образцов, взятых из партии с таким сечением, какое применяется в кон­ струкции.

Механические характеристики образцов определяют следующим об­ разом:

для установления предела текучести при растяжении пользуются действующими нормами (в Польше PN-62/H-04310);

для определения предела текучести при сжатии берут короткие об­ разцы. Значение предела текучести должно соответствовать значению предела прочности на сжатие образца, вырезанного из профиля, или значению напряжения, соответствующего остаточной деформации, рав­ ной 0,5%. В качестве нормативного принимается меньшее значение, в качестве повышенного предела — низший из полученных при испыта­ ниях на растяжение и сжатие;

при контроле и приемке профилей, выпускаемых «партиями» общей массой 30—50 т, проводят по два испытания. Если партия изготовлен­ ных профилей составляет менее 30 т, проводится по одному испытанию. Под «партией» понимается масса профилей одинакового сечения, изго­ товленных из исходного материала одной плавки и проката в ходе одно­ го производственного процесса;

по желанию изготовителя профилей испытания могут быть ограниче­ ны растяжением или сжатием, но при условии, что изготовитель дока­ жет правильность выбранного им испытания для таких напряжений, ко­ торые имеют место при эксплуатации конструкции.

При определении касательных напряжений и местной устойчивости не следует брать повышенный предел текучести. Нельзя также прини­ мать за основу повышенный предел текучести при расчете всех соедине­ ний. Условием принятия повышенного предела текучести при расчете соединений, выполненных контактной сваркой или сваркой плавлением, является проведение испытаний образца, изготовленного с помощью такого же метода сварки. Образец должен иметь шов, соответствующий натурным размерам. Каждое уменьшение прочности шва при сварке должно учитываться в проектируемой конструкции.

Новые французские нормы [167] ставят менее жесткие условия при расчетном повышении предела текучести, чем американские.

Можно применять сталь всех марок, используемых в строительных конструкциях. Желательно, чтобы удлинение при разрыве, измеренное на стандартных образцах, взятых из плоских стено_к готового профиля,

было не меньше20% при длине измерения %=5,6 5 ]/ F (где/*1— площадь сечения образца). Такое требование продиктовано стремлением сохра­

26

нить необходимую пластичность материала. При изготовлении профилей из листового металла толщиной более 3 мм сталь, подвергаемая холод­ ной обработке, не должна обладать склонностью к чрезмерному старе­ нию.

Французские нормы [167] допускают расчет конструкций из гнутых профилей в зависимости от предела текучести, определенного для мате­ риала исходной ленты, плоских стенок готового профиля или вообще для материала готового профиля.

Чтобы определить пластичность материала исходной ленты из пред­ назначенного для использования листового металла, берут произвольно минимум 12 стандартных образцов на растяжение. Для каждого образ­ ца устанавливают предел текучести при остаточном удлинении 0,2%. В качестве основы для расчетов принимают среднюю величину, умень­ шенную на две величины стандартного отклонения, полученную из ре­ зультатов испытаний на растяжение.

Пластичность материала исходной ленты определяют по следующим формулам:

(2-3)

п

Re— расчетный предел текучести; п — число испытаний на растяжение (минимум 12).

Такой способ определения предела текучести материала исходной ленты позволяет использовать в расчетах повышение механических характеристик тонкого листов<зго металла на 15% для стали St3S по сравнению с толстым или профильным металлом, что соответствует нор­ мам PN/B-03202.

Описанные испытания и расчеты можно не проводить в случае, если минимальный предел текучести гарантируется изготовителем или уста­ навливается соответствующими строительными нормами либо предпи­ саниями.

С целью определения предела текучести материала плоских стенок готового профиля из них берут 12 стандартных образцов на растяжение. Образцы вырезают из нескольких поперечных сечений профиля, распо­ ложенных на равных расстояниях по всей его длине. При этом надо стремиться к тому, чтобы можно было вырезать образцы равномерно из всех стенок данного сечения профиля. Для определения предела теку­ чести при остаточном удлинении 0,2% для каждого образца пользуются формулами (2-3) — (2-5). Кроме того, во время испытаний одновремен­ но проверяют, составляет ли удлинение при растяжении минимум 20%.

27

Такой способ определения предела текучести целесообразен в случае профилирования, обеспечивающего достаточно равномерное повышение предела текучести материала стенок по всему периметру сечения. Если это не обеспечивается, то лучше в статических расчетах пользоваться пределом текучести материала исходной ленты. Если же повышение проявляется только в определенных зонах, то значение квадрата сред­ него отклонения может увеличиться настолько, что предел текучести материала плоских стенок профиля станет ниже предела текучести ма­ териала исходной ленты.

С целью определения приведенного предела текучести готового про­ филя проводят испытания на растяжение минимум на 12 отрезках про­ филя, составляя график удлинений в зависимости от силы, приложенной

которой расстояние в свету между креплениями машины для испытаний материалов на прочность было минимум в восемь раз больше ширины профиля, а измерительная база равнялась четырем величинам той же ширины. Нет необходимости доводить испытания до разрыва образца. Вычисляют лишь нагрузку, соответствующую напряжениям, на 7,5% большим предела упругости (правильнее — предела пропорциональ­ ности). Условный предел текучести, характерный для каждого испыта­ ния, определяют делением этой силы на площадь поперечного сечения профиля. В качестве основы для статических расчетов принимается значение, полученное по формулам (2-3) — (2-5).

Для определения приведенного предела текучести готового профиля при изгибе проводят испытания на 12 отрезках профиля и составляют график изгибов в центре пролета в зависимости от изгибающего момен­ та. Чтобы избежать влияния приложенных к образцу сил, рекоменду­ ется пользоваться схемой нагрузки, показанной на рис. 2-9. По этой схеме вычисляют изгибающий момент, больший на 7,5% величины того момента, при действии которого изгибы были еще пропорциональны на­ грузкам. Условный предел текучести для каждого образца определяют делением момента на меньший показатель жесткости профиля. В каче­ стве основы для статических расчетов принимают величину, определяе­ мую по формулам (2-3) — (2-5). Может получиться и так, что в резуль­ тате этих испытаний будет получен предел текучести ниже установлен­ ного для материала исходной ленты. Это значит, что несущая способ­ ность профиля определяется потерей местной устойчивости стенок профиля.

Предел текучести исходной заготовки принимается для всех расче­ тов, независимо от характера изготовления и типа профиля при условии, что он соответствует той марке стали, для которой проводится испы­ тание.

28