Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

Предел текучести плоских стенок готового профиля может быть ис­ пользован для одинаковых профилей, для которых проводилась провер­ ка прочности на разрыв, сжатие или изгиб; прочности на срез или на кручение; общей или местной устойчивости, несущей способности сое­ динений.

Под определением «одинаковый профиль» понимают профиль с та­ ким же сечением, из такой же стали и так же изготовленной, как и тот, что использован для испытания на прочность.

Приведенным пределом текучести готового профиля можно пользо­ ваться в расчетах только для профилей, для которых проводились сле­ дующие испытания:

проверка прочности на разрыв или изгиб с условием, что проектиру­ емый элемент подвергается нагрузке в том же направлении, что и испы­ туемый, но при этом нагрузка не вызывает потери устойчивости;

проверка несущей способности соединений при условии, что удлине­ ние плоских стенок профиля составляет не более 20%, а стык не прояв­ ляет склонности к появлению трещин.

Изложенные условия по использованию учета влияния наклепа ка­ жутся довольно сложными, но дают значительный экономический эффект.

2.3. ДРУГИЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТАЛИ

Стержни круглого и квадратного сечений, применяемые в легких конструкциях, можно изготовлять из стали разных марок, предназна­ ченных для строительства. Стержни круглого сечения преимущественно делают из о б ы ч н о й у г л е р о д и с т о й с т а л и (StOS) и предназна­ чаются для армирования элементов железобетонных конструкций. Та­ кая сталь наиболее доступна для широкого использования. Стержни из этой стали рекомендуется применять для второстепенных конструктив­ ных элементов. Для элементов, подвергаемых большей нагрузке, ис­ пользуют с т а л ь St3. Учитывая технологию сварки, желательно при­ менявшиеся до сих пор стержни круглого сечения заменять квадратными. Однако это не всегда возможно ввиду небольшого выбора таких стержней.

Из других стальных изделий (например, двутавров, швеллеров, уг­ ловых профилей и тавров) для легких конструкций используют п р о ф и ­ ли с ма л ыми р а з м е р а м и п о п е р е ч н о г о с е че ния . Такие профили недостаточно рациональны по распределению материала в по­ перечном сечении, если их употребляют в мало нагруженных стержнях. Чтобы получить увеличенный показатель жесткости для двутавров или швеллеров, их разрезают и увеличивают высоту путем приваривания вставок, достигая этим снижения расхода материала при одновременном увеличении затрат труда и сложности производственных процессов на заводах.

Проектировщик стремится получить в прокатных профилях сложные сечения с возможно более тонкими или перфорированными стенками. Количество сварки по отношению к массе значительно увеличивается по сравнению с обычными стальными конструкциями. С точки зрения веде­

29

ния сварочных работ желательны сечения с двумя осями симметрии, по­ скольку тогда возникают минимальные усадочные деформации.

Снижение затрат труда и средств достигается при автоматизирован­ ном крупносерийном производстве.

2.4. СИНТЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

2.4.1. Общие замечания

Рациональные решения в легких стальных конструкциях требуют применения соответственно легких материалов для перекрытий и ограж­ дающих стен. Новые перспективы открывают в этой области синтетиче­ ские материалы.

Синтетические изделия являются очень ценным материалом, позво­ ляющим конструировать легкие покрытия и в то же время хорошо за­ щищающим стальные элементы от коррозии.

Характерные черты синтетических материалов:

небольшая масса конструкций по сравнению с традиционными стро­ ительными материалами;

легкость создания элементов сложных форм без обязательного при­ менения тяжелого оборудования;

устойчивость к химическим воздействиям. Изделия из полиэфирных смол устойчивы к воздействию воды, слабых кислот и большинства ор­ ганических растворителей, но мало устойчивы к воздействию щелочей. Эпоксидные смолы более щелочеустойчивы. Изделия из твердого поли­ винилхлорида стойки к крепким кислотам и основаниям, но мало устой­ чивы к воздействию растворителей;

эстетические достоинства, достигаемые благодаря легкости окраски и очистки синтетических материалов;

светопроницаемость материалов (существенное значение имеет в эле­ ментах перекрытия), зависящая от типа смолы и заполнителей, а так­ же от толщины, слоистого пластика, его цвета и времени эксплуатации.

Вышеупомянутые достоинства синтетических материалов обуслови­ ли быстрое развитие их производства.

Синтетические изделия наряду с перечисленными положительными качествами имеют и некоторые недостатки, к которым относятся:

небольшая величина модуля упругости Е (разная при растяжении и сжатии);

старение, до сих пор еще недостаточно хорошо исследованное; малая устойчивость к воздействиям температуры; сравнительно большая ползучесть; снижение прочности при длительных нагрузках.

Решая вопрос о применении синтетических материалов для конст­ руктивных целей, следует учитывать их низкий модуль упругости и низ­ кую плотность. Желая использовать низкую плотность этих материа­ лов при низком модуле упругости, надо придавать конструкциям соот­ ветствующую форму, обеспечивая им необходимую жесткость. Можно

30

также упрочнять конструкцию из пластических масс материалом с боль­ шим модулем упругости, например сталью. По-видимому, наиболее рациональных решений нужно ожидать от совместного использования искусственных материалов и металлов [3].

2.4.2. Применение синтетических материалов в конструкциях

Синтетические материалы широко применяют в конструкциях типа «сэндвич» ( мн о г о с ло й н ые ) . Каждый элемент этого типа состоит из трех слоев — двух наружных с большой прочностью, выдерживающих нагрузки, и центрального (заполнения), выполняющего роль тепло- и звукоизоляции. Многослойные элементы подробно рассмотрены в рабо­ те [4], поэтому в данном разделе они не описаны.

Во многих случаях проблема тепло- и звукоизоляции не имеет боль­ шого значения— существенную роль играет светопроницаемость мате­ риала, поэтому целесообразно использовать о д н о с л о й н ы е оболоч - к и. Они имеют много положительных качеств, отличаются высокой проч­ ностью, позволяют легко создавать поверхности различной формы, устой­

ледние годы появился на западноевропейских рынках. Наиболее извест­ ными материалами такого типа являются «платал» и «раполит». Синте­ тический материал хорошо защищает сталь от коррозии, поэтому им можно заменять, например, дорогостоящий алюминий.

Большинство синтетических материалов имеет плохую сцепляемость с металлами, поэтому между материалом и сталью должен быть склеи­ вающий слой. Для того чтобы материалы хорошо прилегали друг к дру­ гу, сталь должна вместе с синтетическим материалом проходить холод­ ную прокатку на специальных прокатных станах и иметь соответст­ венно отделанную (подготовленную) поверхность. Из стальных лент, покрытых синтетическим материалом, изготовляют конструктивные эле­ менты, из которых затем монтируются жилые дома, промышленные це­ хи и т. п.

2.5. ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ

2.5.1. Защита от коррозии

Защита от коррозии легких стальных конструкций, выполненных из колодногнутых профилей, чрезвычайно важна. Недостаточно защищен­ ные тонкостенные конструкции могут разрушиться в короткий срок.

Скорость коррозии в зависимости от атмосферных условий приведе­ на в табл. 2-7.

31

Различают следующие виды коррозии: химическую и электрохими­

сэлектролитом. Нормальный потенциал металла является мерой его химической активности. Устойчивость металла к воздействию корроди­ рующих факторов зависит от разности их потенциалов. Чем дальше уда­ лены друг от друга в этом ряду два металла и больше между ними раз­ ность потенциалов, тем более сильный электрический ток возникает, если опустить их в электролит, и тем сильнее подвергается коррозии металл

снизшим потенциалом. Разность потенциалов для некоторых металлов приведена в табл. 2-8.

Точное описание явления коррозии можно найти в работе [11]. Электролитом служит атмосферная влага, содержащая СОг, но чаще

всего другие химические соединения. На металле конденсируется вода, в которой содержится некоторое количество солей. Небольшой слой рас­ твора электролита создает условия, способствующие электрохимической коррозии.

Микроэлементы возникают вследствие различных причин:

а) соединения двух разных металлов.

Если повреждается оболочка из олова, покрывающая листовую сталь, которая вследствие этого может войти в соприкосновение с элек­

2-9), становится анодом и подвергается коррозии. Коррозия будет проте-

32