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

Коэффициент снижения веса для подкрановых балок по мето­ ду характеристик равен

/?«

№ Ст3 1 1,1Л'?-В+ Х "-в

Рис. IV. 4. Экономия веса при

2__L

L ~ 3 7 5 ‘

где Х " в, Х^тв , Х"-Ст3, Х вт-Ст3 — теоретические характеристики

поясов и стенки балки.из высокопрочной стали и стали СтЗ (в общем случае определяются по формулам, приведенным в ра­ боте [33]). . .

Теоретические исследования и опыт проектирования показа­ ли *, что при подборе сечения по прочности максимальное сни­ жение веса достигает 30% и существенно зависит от класса сталщ в поясах (рис. IV. 4, а). При подборе балки из высокопрочной стали и СтЗ по жесткости экономия веса составляет 4—8% и практически не зависит от класса стали. При наличии строитель­ ного подъема, равного допускаёмому прогибу, эффективность бистальных балок резко повышается и составляет в среднем 15— 25%. Довольно часто встречается случай, когда эталон подби­ рается по прочности, а балка из высокопрочной стали — по жесткости. При этом снижение веса не зависит от класса стали

.в поясах. Основное влияние оказывает нагрузка и величина нор­ мативного прогиба (рис. IV. 4, б). С повышением нагрузки сни­ жение веса увеличивается и тем больше, чем меньше пролет и больше нормативный прогиб. При пролете 6 ж и нагрузке 30 т/м

* Работы выполнялись на кафедре строительных конструкций -Макеевско­

го инженерно-строительного и Челябинского политехнического институтов.

98

экономия составляет 15%, а при пролете 36 м уже 1—2%. Если жесткость балки повышена устройством строительного подъема, то может быть получено снижение веса 6—40% в зависимости от нагрузки и пролета (рис. IV. 4, е) [46].

Экономия стали в колоннах промышленных зданий. Размер экономии стали от применения высокопрочных материалов в ко­ лоннах зависит от многих факторов: соотношений моментов инер­ ции и высот подкрановой и надкрановой части, грузоподъемности кранов, типа кровли, интенсивности ветра и геометрии рамы. Коэффициент снижения веса для этих конструкций по методу характеристик равен:

Экономия веса в колоннах может быть оценена аналитическим выражением, полученным па основании статистических данных

где R в— расчетное сопротивление высокопрочной стали, т/см2; g — фактический погонный вес стержня колонны из стали

СтЗ, т/м, который определяется по методу характери­ стик [31].

Если подкрановая часть выполняется из высокопрочной, а над­ крановая из менее прочной стали, то в формулу (IV. 13) следует подставить

R в = a i R l + а 2Р 2 ,

где аі + а2=1 — уделыный вес подкрановой и надкрановой частей в общем весе колонны;

R*, RI— расчетное сопротивление стали в подкрановой и

надкрановой частях, т/см2.

Исследования показали, что при применении сталей класса С46/33, С60/45, С70/60, С85/75 вес снижается соответственно на 6—16, 15—26, 22—33,. 33—45% в зависимости от нагрузки по

сравнению с колоннами из стали СтЗ. При выполнении надкра­ новой части из углеродистой или низколегированной, а подкра­ новой ■— из высокопрочной стали снижение веса в конструкциях

соответственно составляет 4—15, 11—23, 13—24, 15—27, 17-28, 23—35, 26—37% (рис. IV. 5).

из высокопрочных сталей более деформатнвны, чем из стали СтЗ.

П р и м е ч а н и я : I. В числителе указана экономия при фермах из уголка,

взнаменателе — из труб.

2.Принято соотношение между тяжелыми, средними и легкими зданиями 0,11:0,62:0,27.

100

Экономия металла в каркасах промышленных зданий при при­ менении высокопрочных сталей. Эффективность применения вы­ сокопрочных сталей в первую очередь зависит от назначения здания, т. е. от величин нагрузок, технологического и обслужи­ вающего оборудования и атмосферных воздействий [34].

Условіио все здания можно разделить на три группы: тяжелые (здания мартенов, конверторов, электросталеплавильные цеха, аглофабрики); средние (сборочные цеха, блюминги, прокатные цеха) и легкие (машиностроительные цеха, здания предприятий легкой и химической промышленности и т. д.). В соответствии с этим делением в табл. IV. I указана экономия от применения вы­ сокопрочных сталей в каркасе здания (в проц.).

Приведенные данные показывают, что максимальная экономия стали до 30% может быть получена в тяжелых цехах. Улучшение конструктивной формы (применение труб взамен уголков) дает дополнительное снижение веса иа 2—5%. Здания, конструкции которых выполнены из двух классов сталей, на 2—4% менее экономичны по расходу стали.

§ 17. Стоимость строительных сталей

Стоимость строительных сталей слагается из оптовой цены, приплат за мерность, травление и химическую обработку, за до­ полнительные требования к химическому составу, механическим свойствам и. транспортным расходам *. Кроме того, следует учи­ тывать стоимость отходов, сдаваемых в металлолом. Оптовые цены зависят от марки стали, вида проката и размера профилей.

По прейскуранту № 01—02 «Оптовые цены на сталь обыкновен­ ного качества» от 1 июля 1967 г. цены на прокат повысились в среднем на 40%, причем на качественный прокат на 20% по сравнению с действовавшими ранее. Цены на стали повышенной и высокой прочности для строительных конструкций приняты до­ вольно высокие с целью стимулирования их производства на металлургических предприятиях [35]. Вместе с тем такое повыше­ ние цен на высокопрочные стали делает малоэффективным их применение в строительстве. Производство конструкций из высо­ копрочных сталей для заводов металлоконструкций в отдельных случаях может оказаться даже убыточным, так как требует до­ полнительных затрат в связи с повышением трудоемкости изго­ товления и приводит к снижению выпуска продукции заводами.

Аналогичное положение сложилось с приплатами за улучшение качества стали. Экономическое обоснование приплат сводится к определению двух коэффициентов: 1) относительного удорожа­ ния У металла повышенного качества по сравнению с обычным;

* Кроме того, имеются приплаты за улучшенную тару и упаковку, допол­ нительное клеймение и маркировку. Эти требования заводов металлоконструк­ ций к металлургическим заводам обычно не предъявляются.

. 101

2) заменяемости А, который показывает, какое количество ме­ талла обычного качества может быть заменено качественной сталью. Экономический эффект от повышения качества по отно­ шению к цене равен Э = А—У. Принято экономический эффект для высокопрочных сталей определять отношением прочности металла повышенного качества к прочности металла обычного качества. При этом исходят из прочности металла на растяже­ ние и под прочностью донимают предел текучести. Стальные кон­ струкции, как известно, редко работают только на растяжение и в большей степени на сжатие и изгиб. Это уменьшает относи­ тельную прочность, например, за счет продольного изгиба, а использование прочностных свойств стали до, предела, текучести не гарантируют нормальной эксплуатации конструкции. Кроме того, повышение механических свойств стали вызывает дополни­ тельные затраты у заводов по изготовлению конструкций. Поэто­ му величины приплат, в частности, дополнительною прибыль металлургических заводов за улучшение качества стали, следу­ ет считать завышенной. При дальнейшем совершенствовании оп­ товых цен на качественную сталь такое положение должно быть исправлено.

Стоимость строительных сталей по прейскуранту № 01—09 и данным ЦНИИЧермета (для конструкций с равномерным соот­ ношением различных профилей), а также относительная их стои­ мость приведены в табл. IV. 2.

Т а б л и ц а IV. 2

В указанных стоимостях стали учтены минимальные приплаты, связанные с гарантиями качества.

102