Файл: Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 98
Скачиваний: 0
'■& |
Ж 0 |
Іи |
-і |
.tiV' |
ч«І |
/Л-t |
»> '^S |
fі> |
jtf \Л' |
! / ■ |
|
I ■ % |
, ! , / 1 |
|
|
|
:K;-л/'■.'•;>•. |
■.«Зг'І"'/ |
M. M. ЖЕРБИН
^.й\М<*Хчё&і©;?-ГчігÄ-Ä£¥fr£t; |
|||||||
.с' |
|
r'f. |
»V;. |
|
'л. |
|
Ли-> |
$ |
..#■ |
ІІ |
|
'ѴЧ |
* |
л |
* |
р |
|
'S |
,<**' |
||||
% *>/' |
|
|
ѵ-0‘. •&.Л>‘ |
|
|||
ѵ|\л?п**. ' •>'•< |
|
СЛі |
|
.,*•>. |
|||
А |
|
...Г fч'%. |
& |
.Д\\.: |
|||
;>і |
/>' $ |
'"\’* |
*5 |
,tv' |
::Ф |
||
£• ./•'’ |
|
К |
^;:,. |
й |
А ' |
^ |
|
І’«Г |
|
.:. |
^ |
~ІЛЛ |
f\ |
ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ
М. М. ЖЕРБИН
ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ
(ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ)
ИЗДАТЕЛЬСТВО «БУДІВЕЛЬНИК:
К И Е В - 1 9 7 4
Гос. nvRflS'HHOS кп/ч.ш -. .;;ни--:еская
бно;: '.отека О ■ СР
г* ' - ". р
ЧИТАл;>г.ОГО ЗАЛА
6П3.4+6С4.05
Ж59
УДК 691.714
Жербин М. М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование). Киев, «Будівельник», 1974, стр. 160.
/< ? J___ |
В книге приведены современные направления раз |
|||||||
|
вития производства строительных сталей для свар |
|||||||
|
ных металлических конструкций, марки и харак |
|||||||
|
теристики углеродистых и низколегированных ста |
|||||||
|
лей. Особое внимание уделено новым термически |
|||||||
|
упрочненным сталям высокой прочности, выпус |
|||||||
|
каемых как в Советском Союзе, так и за рубежом, |
|||||||
|
их сварке, сварочным |
материалам, технологии об |
||||||
|
работки, расчету и проектированию металлических |
|||||||
|
конструкций из сталей высокой прочности. От |
|||||||
|
дельная глава посвящена вопросу выбора и эко |
|||||||
|
номики применения в конструкциях сталей повы |
|||||||
|
шенной и высокой прочности. |
|
|
|||||
|
Приведены примеры использования сталей высо |
|||||||
|
кой прочности в Советском Союзе и за рубежом. |
|||||||
|
Некоторые |
примеры |
относятся |
к |
металлическим |
|||
|
конструкциям горной промышленности, в част |
|||||||
|
ности угольной. Изложенные в книге сведения и |
|||||||
|
рекомендации основаны на новой редакции строи |
|||||||
|
тельных |
норм и |
правил |
на металлические кон |
||||
|
струкции (П-В. 3—72). ' |
|
|
|
||||
|
Кинга предназначена для инженерно-технических |
|||||||
|
работников строительной, горной и машинострои |
|||||||
|
тельной промышленности, проектных организаций, |
|||||||
|
заводов |
металлоконструкций, монтажных органи |
||||||
|
заций, а также может быть использована студен |
|||||||
|
тами и аспирантами строительных, горных и ма |
|||||||
|
шиностроительных |
вузов. |
Автор |
книги Михаил |
||||
|
Михайлович |
Жербин — лауреат |
Государственной |
|||||
|
премии СССР, доктор технических наук, профес |
|||||||
|
сор, руководит кафедрой, металлических и дере |
|||||||
|
вянных конструкций Киевского инженерно-строи |
|||||||
|
тельного института. М. М. Жербин один из первых |
|||||||
|
исследовал и применил высокопрочные стали в |
|||||||
|
металлических конструкциях горной промышлен |
|||||||
|
ности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
© |
Издательство «Будівельник», 1973 г. |
Ж |
0329—008 |
419—73 |
М203(04)—73 |
I
В В Е Д Е Н И Е
Строительные стали различных марок широко применяются в металлических конструкциях промышленных сооружений, мостов, башен и мачт, в каркасах высотных гражданских и обществен ных зданий, в целом ряде специальных сооружений, а также в цесущих сварных металлических каркасах тяжелого оборудова ния металлургической, горной и других отраслей промышлен ности. В связи с общей тенденцией к более широкому исполь зованию в строительстве сварных стальных конструкций потребление строительных сталей неуклонно растет. Поэтому изыскание путей коренного снижения затрат сталей в металличе ских конструкциях является весьма важным и представляет большую народнохозяйственную задачу.
Одним из наиболее эффективных методов экономии металла является правильный выбор марок и видов сталей, наилучшим образом соответствующих типам конструкций и условиям их эксплуатации. При этом имеется в виду широкое применение бо лее качественного металла, в первую очередь сталей повышенной •и высокой прочности.
Изучение существующих металлических конструкций показы вает, что в ряде отраслей промышленности вопросам правильно го подбора марок сталей, особенно применению строительных сталей повышенной и высокой прочности, уделяется еще,мало внимания. Наиболее часто • для таких конструкций применяют углеродистую сталь обычного качества марки СтЗ. Низколеги рованные стали повышенной прочности используются пока еще недостаточно, а новые термически упрочненные стали высокой прочности находятся в стадии опытного и экспериментального внедрения.
Вместе с тем отечественный и зарубежный опыт применения высокопрочных сталей в различного вида сооружениях н кон струкциях, большое количество исследовательских, эксперимен тальных и опытно-конструкторских работ свидетельствуют о том, что применение сталей высокой прочности в сочетании с обыч ными низколегированными и углеродистыми сталями в ряде конструкций дает возможность сократить затраты металла почти вдвое, снизив при этом и их стоимость, а освоение отечественной металлургической промышленностью ряда новых-марок высоко
Р |
3 |
прочных сталей создает реальные условия для их практического использования.
Применение высокопрочных сталей требует особого подхода при конструировании и зачастую может привести к изменению систем проектируемых сооружений. В ряде случаев применение сталей высокой прочности может оказаться даже нерациональ ным.
Разнообразные требования к сталям для металлических кон струкций и большое количество различных марок создают труд ности для правильного выбора марки стали, более всего соот ветствующей именно данной конструкции. Речь идет, в частности, о сталях высокой прочности, опыт применения которых в свар ных строительных металлических конструкциях описан в литера туре недостаточно.
В связи с этим автор надеется, что предлагаемая им книга в ка кой-то мере восполнит этот пробел. К сожалению, малый объем, книги не дал возможности в достаточной мере осветить вопросы работы сталей под нагрузкой, расчета конструкций, а также из ложение материалов в области экономики и примеров сооруже ний из сталей высокой прочности.
Глава IV написана М. М. Жербиным совместно с каид. техн. наук Д. В. Ладыженским, глава V — совместно с канд. техн. наук А. А. Ниловым, а раздел «Стальные призматические копры кар касной системы» главы VI совместно с инженером В. Чекурдой.
Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Я- М. Лихтарникову и кандидату технических наук П. Г. Бугаец за ценные указания по содержанию рукописи кни ги, а также организациям и всем лицам, оказавшим содействие в сборе необходимых материалов.
Г л а в а I
СТАЛИ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ, ПОСТАВЛЯЕМЫЕ В ГОРЯЧЕКАТАНОМ СОСТОЯНИИ
§ I. Современные направления в развитии производства сталей для сварных металлических конструкций
Строительные стали для металлических конструкций могут быть разделены: 1) в зависимости от микроструктуры; 2) хими-. ческого состава и общих прочностных показателей.
Согласно первого качества их следует делить на стали фер рито-перлитной структуры; стали, обладающие бейнитной или мартенситной структурой; термически упрочненные, обладающие различной микроструктурой (определяемой легированием и при нятыми режимами термической обработки).
В зависимости от химического состава и общих прочностных показателей эти же стали делятся на углеродистые стали обыкно венного качества (обычной прочности) с содержанием углерода до 0,2 2 % и пределом текучести до 28 кг/мм2; низколегированные стали (повышенной прочности) с различным содержанием леги рующих компонентов и пределом текучести 29—40 кг/мм2-, низко легированные термически упрочненные стали высокой прочности с пределом текучести 45—90 кг/мм2.
Вышеприведенные группы сталей взаимно связаны. Так,, угле родистые и низколегированные стали в основном обладают фер рито-перлитной структурой. Термически упрочненные стали вы сокой прочности могут обладать различными структурами, в том числе феррито-перлитной, бейнитной и мартенситной.
Поскольку каждая из приведенных групп объединяет значи тельное количество различных марок сталей, поставляемых как в горячекатаном, так и в термически упрочненном состоянии, в зависимости от величины предела текучести и предела прочности стали разделяются на условные классы прочности, которые в соответствии с новой редакцией СНиП на металлические кон струкции П-В. 3—72 обозначаются букой С и дробной величи ной, где числитель — минимальный предел прочности данной стали, а знаменатель — минимальный предел текучести стали в кг/мм2. Всего СНиП П-В.З—72 предусматривает семь классов прочности, охватывающих основную гамму марок сталей: С38/23, С44/29, С46/33, С52/40, С60/45, С70/60 и С85/75. В дальнейшем, по-видимому, появятся и другие классы, объединяющие марки сталей с более высокими прочностными характеристиками (на пример С100/90 и т. д.).
В табл. I. 1 даны механические характеристики сталей при растяжении по принятым классам прочности.
5
|
|
|
Т а б л и ц а 1.1 |
|
Механические характеристики при растяжении |
||
Класс прочности |
Предел прочности |
Предел текучести |
Относительное удли |
стали |
|||
|
V.' кг см! |
<?Tt кг;см* |
нение, 5-, проц. |
С38/23 |
3800 |
2800 |
25 |
С44/29 |
4400 |
2900 |
21 |
С46/33 |
-4600 |
3300 |
21 |
С52/40 |
■ 5200 |
4000 |
19 |
С60/45 |
6000 |
4500 |
16 |
С70/60 |
7000 |
6000 |
12 |
С85/75 |
8500 |
7500 |
10 |
П р и м е ч а й и е. При отсутствии |
площадки текучести за |
условный предел |
текучести принимается напряжение, соответствующее остаточному относительному удлинению 0,2% (0 0 ,2).
Принятое новое обозначение классов прочности взамен старо го дает более полное представление о прочностных характеристи ках марок сталей, входящих в данный класс. Ранее в обозначение вводился только предел текучести в кг/мм2, например, СЗЗ, С45, С60.
Итак, классы охватывают различные марки сталей с одинако вой величиной предела текучести и предела прочности. Ими удобно пользоваться в практике. Вместе с тем объединение в одном классе сталей, имеющих различную структуру и хими ческий состав, с различными отдельными механическими харак
теристиками |
(например, относительным удлинением, |
ударной |
|
вязкостью), |
а также |
сталей с различными видами |
поставки |
(т. е. в горячекатаном |
или термоупрочненном состоянии), за |
трудняет выбор оптимальной марки, наилучшим образом соот ветствующей рассматриваемой конструкции. Кроме того, стали одного и того же класса могут отличаться общей конструктивной прочностью, склонностью к хрупким разрушениям, обладать раз личным сопротивлением' начальным пластическим деформациям. Наконец, общий вид диаграммы растяжения может быть у ста лей одного класса также различен. Особенно это касается сталей высокой прочности, поставляемых термически упрочненном со стоянии. Таким образом, правильный выбор стали для конкрет ной конструкции требует всестороннего учета ее свойств, и выбор стали только по классам прочности является недостаточным.
Помимо разделения на группы и классы прочности, строитель ные стали различаются в зависимости от способов выплавки и раскисления, химического состава и свариваемости.
Так, по способу выплавки в СССР очень распространен мар теновский процесс. Наиболее крупные мартеновские печи в отечественной металлургической промышленности и США имеют емкость 650—900 г. Сталь, в основном, выплавляется на жидком чугуне с добавлением металлического лома.
6