Файл: Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование).pdf

предусматривает применения сталей свыше класса С46/33, что объясняется большей склонностью высокопрочных сталей к уста­ лостным разрушением и пока еще недостаточным опытом их при­ менения в конструкциях второй группы. Вместе с тем применение как в Советском Союзе, так и за рубежом сталей высокой проч­ ности в конструкциях, работающих на многократно действующие и подвижные нагрузки, показало возможность их использования при обязательном соблюдении ряда условий конструирования и изготовления, обеспечивающих повышение вибрационной проч­ ности сварных соединений.

Следовательно, опытное применение высокопрочных сталей в сварных металлических конструкциях второй группы при выпол­ нении проектно-конструкторских работ в соответствии со СҢиП П-В. 3—72, а также рекомендациями, изложенными в настоящей книге, можно считать возможным.

Применение в металлических конструкциях сталей высокой прочности рационально и экономически выгодно только в сильно нагруженных элементах конструкций. В большинстве несущих металлоконструкций одновременно с тяжелонагруженными стержнями имеют место отдельные элементы,, воспринимающие незначительные усилия, для которых применение высокопрочных сталей не является эффективным. Поэтому в конструкциях одно­ временно со сталями высокой прочности рационально использо­ вать одну или две другие марки сталей меньшей прочности, на­ пример, низколегированную повышенной прочности класса С46/33 или углеродистую класса С38/23. Таким образом, приме­ нение в конструкциях сталей высокой прочности может состав­ лять в среднем 20—40% общих затрат металла.

Поскольку высокопрочные стали весьма чувствительны к лю­ бым концентраторам напряжений, то при транспортировке и хра­ нении проката, а также при изготовлении и монтаже конструк­ ций следует оберегать металл от любых повреждений и возмож­ ных дефектов. Необходимо категорически запрещать наварку на конструкции, изготовленные из высокопрочных сталей, каких бы то ни было монтажных приспособлений, столиков, проушин и т. д., не предусмотренных проектом., ибо последние могут в дальнейшем служить очагами концентраций напряжений.

§ 12. Расчетные сопротивления

При расчете металлических конструкций с применением сталей обычной, повышенной и высокой прочности следует пользоваться расчетными сопротивлениями, указанными в. табл. III. 1, где в скобках приведены расчетные сопротивления для конструкций, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести.

Расчетные сопротивления сварных соединений RCB для сталей: принятых классов прочности приведены в табл. III. 2. В скобках

61

ностью)

даны расчетные сопротивления сварных соединений в стык рас­ тяжению, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести.

Под физическим способом контроля качества швов следует понимать рентгено-гаммографирование, ультразвуковую дефекто­ скопию, магнитографические способы и др. Визуальные способы контроля включают осмотр, осуществление замеров швов и т. д. При сварке встык элементов конструкций из стали разных клас­ сов расчетные сопротивления RCB необходимо принимать по ме­ нее прочной стали. Следует иметь ввиду, что указанные расчет­ ные сопротивления сварных соединений встык установлены для швов, выполненных двухсторонней сваркой или односторонней с подваркой корня шва.

§ 13. Основные положения проектирования элементов конструкций из высокопрочных сталей

Так как новые отечественные стали высокой прочности пока выпускаются только в листовом прокате, то для элементов кон­ струкций должны приниматься либо гнуто-сварные профили, либо сечения, создаваемые путем сварки из листов. Формы свар­ ных сечений элементов могут быть различные (рис. III. 1). Наи­ более эффективными следует считать трубчатые сечения (как

62

63

квадратные, так и круглые), обладающие максимальным момен­ том инерции прр минимальных затратах металла.

Оварка коробчатых сечений двумя швами из двух гнутых ко­ рыт может быть рекомендована при более тонком металле (до 8 мм) . Сварные сечения Н-образного профиля просты в изготов­ лении, но менее эффективны по затратам металла, ибо обладают

Рис. III. 1. Формы сечений элементов конструкций при применении сталей высокой прочности:

1 — к р у г л ы е и к в а д р а т н ы е тр у б ы ; 2 — к о р о б ч а ты е св ар н ы е сечен и я из д в у х гн уты х ко р ы т; 3 — Н -о б р азн о е сечен и е; 4 — к р е сто в о е сеч ен и е; 5 — та в р о в о е сечен и е.

различной жесткостью во взаимно перпендикулярных направле­ ниях. Крестовые и тавровые сечения являются наименее выгод­ ными.

Значительный интерес представляет использование гнутых про­ филей из тонкой стали высокой прочности, хотя в настоящее вре­ мя изготовление таких профилей на имеющихся листогибочных станах затруднено вследствие высокой прочности металла и боль­ ших углов пружинения высокопрочных сталей.

За рубежом для тяжело нагруженных элементов считаются перспективными сечения, представленные на рис. III. 2. Однако

-Рис. III. 2. Типы сечений тяжело нагруженных элементов, применя­ емые за рубежом.

трудоемкость изготовления их велика и целесообразность ис­ пользования таких сечений требует подтверждения.

Растянутые элементы. Применение высокопрочных сталей в растянутых элементах сварных конструкций является наиболее

64

эффективным, так как позволяет полностью использовать все преимущества высокопрочного металла. Однако в связи с отсут­ ствием в настоящее время фасонного. проката из термически упрочненного металла и для растянутых элементов может ока­ заться необходимым применение сварных составных профилей.

Прочность растянутых элементов должна удовлетворять усло­ вию

ІІ-В.З—72.

Центрально-сжатые элементы. Создание эффективных по за­ тратам металла центрально-сжатых элементов конструкций из сталей высокой прочности (колонны, стойки, сжатые пояса и элементы решетки сквозных ферм и т. д.) представляет доста­ точно сложную задачу. Это объясняется тем обстоятельством, что повышение прочности металла (предела текучести) влечет за собой существенное снижение коэффициентов продольного изги­ ба, а следовательно, необходимость увеличения площади сечения рассматриваемого элемента. Как известно, коэффициент продоль­ ного изгиба определяется из выражения

ср = -ЛИЕ_ : _ (III. 2)

°т скр

где оКр — критическое напряжение рассматриваемого элемента; <т— предел текучести принятой стали; о^р — критическое напряжение рассматриваемого элемента,

снимаемого силой, приложенной с возможным случай­ ным эксцентриситетом.

Так как критическое ‘напряжение а кр не зависит от внешней нагрузки, а является функцией только геометрических размеров элемента и модуля упругости материала, то, как видно из фор­ мулы (III. 2), увеличение предела текучести стали будет приво­ дить к уменьшению коэффициента продольного изгиба ф. Значе­ ние коэффициентов ф для сталей различных классов прочности и гибкостей даны в табл. III. 3.

Как видно из табл. III. 3, с увеличением гибкости коэффициен­ ты продольного изгиба ф для высокопрочных сталей значительно падают по сравнению с значениями для стали СтЗ. Так, при гибкости 50 коэффициент ф для стали класса С85/75 уменьшается по сравнению со сталью класса С38/23 в 1,1.3 раза; при 100 — уже в 2,15, а при 150 — в 2,48 раза.

Таким образом, эффективность применения высокопрочных сталей в сжатых стержнях с увеличением гибкости резко умень-