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

Скачать файл (8,02Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.06.2024

Просмотров: 100

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

мой породы незначительны и составляют менее 30% всех вер тикальных нагрузок. Таким образом, сокращение веса транспорт- но-отвалыных мостов в основном должно осуществляться за •счет облегчения их несущих конструкций [59].

Одним из эффективных, способов является использование бо лее прочного металла, в первую очередь термически упрочненных сталей класса С70/60 и даже С85/75.

Рис. VI. 9. Схема транспортно-отвального моста:

/ — со е д и н и тел ь н ы й	м о ст; 2 — э к с к а в а т о р н а я		о п о р а;	3 — л ен то ч н ы е	к о н в е й е р а .; 4 —
п р о л етн о е ст р о ен и е;	5 — ш а х т а ;	6 — о т в а л ь н а я	о п о р а;	7 — тр е у г о л ь н а я	о п о р н а я ф ер м а;
5	— ко н со л ь;	9 — о тв ал ь н ы й	ко н вей ер ; 10 — о тв ал .

Опытное проектирование и исследование зависимости между классами применяемых сталей (С38/23, С46/33, С70/60, С85/75, С100/90) и весом несущих металлических конструкций позволили установить, что теоретическое снижение веса конструкций в зави симости от класса стали составляет 21—50%- По сравнению с мостами из стали класса С46/33 при применении сталей класса С70/60, как наиболее реальных в настоящее время, снизить вес металлоконструкций можно на 28—30%.

Применение высокопрочных сталей в существующих системах •несущих металлоконструкций транспортно-отвальных мостов (например в жесткой) имеет некоторые особенности и не всегда может дать желаемый результат. Большинство элементов глав ных ферм мостов имеет большую длину (10—-20 м), поэтому в таких сжатых элементах при традиционных сечениях трудно добиться малых гибкостей и использование'высокопрочного ме талла становится малоэффективным. Таким образом, необходимо изыскивать пути сокращения длин элементов (например, путем постановки шпренгелей, что требует дополнительного расхода металла), а-также применять эффективные сечения — круглые или квадратные трубы вместо сечений из уголков или листов.

Уменьшение длин отдельных элементов связано с изысканием путей существенного уменьшения высоты главных ферм (в дей ствующих мостах высота равна 10—20 м). Крайне желательно уменьшение высоты до 3,8 м, при которой ферма умещается в габарите железнодорожного состава. В настоящее время метал локонструкции мостов, вследствие больших линейных размеров перевозятся к месту монтажа «россыпью», т. е. отдельными эле ментами и узлами, что усложняет сборку, ухудшает качество

151

конструкций и даже при максимальном внедрении сварки по является необходимость применения большого количества бол товых соединений.

Возможность успешного решения этой задачи связана с из менением системы несущих металлоконструкций мостов путем создания предварительного напряжения главных ферм, и, таким образом, превращения жесткой системы в комбинированную,

Рис. VI. 10. Жестко шпренгельная предварительно-напряженная система транспортно-отвальных мостов:

1 — г л а в н а я ф ер м а (б а л к а ж е с т к о с т и ); 2 — п и л о н ы ; 3 — к а н а т ы .

что позволяет существенно уменьшить высоту ферм, длину па нелей и отдельных стержней и с учетом использования сталей высокой прочности коренным образом сократить затраты метал ла. Указанная новая система несущих металлических конструк ций транспортно-отвальных мостов представлена на рис. VI. 10 и названа жестко-шпренгельной преднапряженной * [60]. Наи более простым способом создания предварительного напряжения главных ферм транспортно-отвальных мостов является примене ние выносных шпренгелей, состоящих из одной или двух жестких стоек-пилонов (плоских ферм) и стальных предварительно на пряженных канатов [54]. В этом случае вся система превраща ется . в комбинированную с повышенной общей жесткостью (несмотря на резкое уменьшение высоты главных ферм, которые, по сути, превращаются в балку жесткости вантовой комбиниро ванной системы). Шпренгели в зависимости от параметров мо стов могут быть одноканатные и многоканатные.

Следует отдавать предпочтение однокаінатным двухпилонным шпренгелям, хотя могут применяться двух- и трехканатные.

На рис. VI. И представлена эпюра моментов от вертикальных нагрузок для моста жесткой системы и разгружающие эпюры моментов от предварительного напряжения.

Жесткошпренгельная преднапряженная система вследствие наличия малых длин элементов ферм дает широкие возможности для применения эффективных сечений и сталей высокой проч ности. В работах [59, 61] указывается, что при двухканатном

* Предложена автором.

152

однопилонн'ом шпренгеле и главными фермами моста с парамет рами, аналогичными транспортно-отвальному мосту Шевченков ского марганцевого карьера, усилия в элементах главной ферме по сравнению с указанным мостом уменьшилось в сжатых стерж нях на 35—52%, в растянутых — до 61%, а площади сечеиий поясов и раскосов сократились на 56—84%.

'	_^-г-гггтТТТfV1	1	Г	Чч		_ Т Г	ё	._ . г
				^ Т	П		=г
				д
Рис. VI. II. Эпюра		моментов от вертикальных нагрузок шпрен-
		гельного моста:
а — сх ем а	з а г р у ж е н и я ;	б — э п ю р а		м о м ен то в		м о ста ж ест к о й	си стем ы ; в —
си стем а ш п р ен ге л е й ; г — э п ю р а			м о м ен то в		о т	п р е д н а п р я ж е н н й ;	д — с у м м а р
		н а я э п ю р а м о м ен то в .

В проведенном опытном проектировании мостов жесткошпренгельной преднапряженной системы с применением высокопрочной стали класса С70/60 [65] рассматривались различные парамет ры шпренгелей (места креплений канатов, высоты пилонов), а также балки жесткости различной высоты, в том числе и высотой 3,8 м. Эффективность использования сталей высокой прочности в комплексе с предварительным напряжением оказалась очень высокой и главные фермы мостов высотой 8 м оказались легче по сравнению с традиционными на 56%, а высотой .3,8 м — на 65%.

153

Таким образом, перспективность применения предварительного напряжения и сталей высокой прочности в несущих конструкциях транспортно-отвальных мостов очевидна. Для практического использования следует рекомендовать сталь класса С70/60 мар ки 14Х2ГМР. Использование традиционных сечений (например сварных Н-образных из листов) в значительной мере снижает эффективность применения сталей высокой прочности. По-види мому, в дальнейшем в такого рода конструкциях более удобным окажется применение квадратных сечений, что упростит узловые сопряжения элементов. Так как главные фермы и основные эле менты несущих конструкций мостов, как правило, работают на постоянные нагрузки и близки к строительным металлическим конструкциям, усталостных разрушений можно не опасаться и в этом отношении препятствий к применению высокопрочных ста лей в указанном оборудовании не должно быть.

Ленточные отвалообразователи все шире применяются на от крытых горных работах и не только для работы на отвалах с радиусом разгрузки около 100 м, но и поперек разрезной тран шеи, взамен, транспортно-отвальных мостов. В этом случае не обходимо применение машин со значительными радиусами раз грузки (от 180 м и выше). Применение высокопрочных сталей в несущих конструкциях этих машин является весьма перспектив ным. К сожалению, использование их на практике крайне ограшічено (НКМЗ им. Ленина), а проведенные исследования недо статочны.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Вакуумная металлургия. Сборник	трудов ИМЕТ им. Байкова (под
ред. акад. Самарина). М. «Металлургия»,	1962.

2.Войнов С. Г. и др. Рафинирование металлов синтетическими шлаками.

М.«Металлургия», 1964.

3.Винклер О. Н., Гладштейн Л. И. Совершенствование материала сталь

ных конструкций Сб. «Материалы по металлическим конструкциям». Вып. 14. М., Стройиздат, 1969.

4.Соколовский П. И. Малоуглеродистые и низколегированные стали. М.,

«Металлургия», 1966.

5.Сафарян М. К. Современное состояние резервуаростроения и перспекти

вы его развития. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1972.

6.Аснис А. Е., Гутман Л. М. «Автоматическая сварка», 1951, № 1.

-™ 7. Шпееров Я. А., Вихлевщук В. А., Труфяков В. И., Аснис А. Е., Сто роженко А. С., Жемчужников Г. В., Терноерацкий В. М., Павлов В. В., Наза ренко А. А. Физико-механические и служебные свойства полуспокойной стали

18Гпс и рекомендации по ее применению взамен спокойной стали ВСтЗсп в сварных металлических конструкциях. М., Черметинформация, 1969.

8.Флоров Р. С., Ванаднйсодержащие стали повышенной и высокой проч

ности для строительных металлоконструкций. Сб. «Металлические конструк ции». Вып. 21, Свердловск, 1968.

9.Флоров Р. С., Гринь А. В. Стали с ванадием повышенной и высокой

прочности для сварных металлоконструкций. Сборник информационных мате риалов. Вып. 8 (под ред. М. М. Жербина). Издание Минтяжстроя СССР.

М„ 1970.

10.Мельников Н. П. Металлические конструкции за рубежом. М., Строй

издат, 1971.

11.Касаткин Б. С., Мусияченко В. Ф. Низколегированные стали высокой

прочности для сварных конструкций. К., «Техника», 1970.

12.Гладштейн Л. И., Литвиненко Д. А. Высокопрочная строительная сталь.

М., «Металлургия», 1972.

13.Легейда Н. Ф. Исследование свойств термически упрочненных толстых

листов из полуспокойной стали СтЗпс. Материалы второго совещания по полуспокойиой и закупоренной стали. Харьков, 1963.

14.Флоров- И. К. Некоторые вопросы применения термически упрочненной

низкоуглеродистой стали в решетчатых конструкциях типа подстропильных ферм. Автореф. дисс. ЦНИИСК. М., 1970.

15.Жердев А., Вайнтрауб С., Глебова В., Литвиненко Д., Никитин В., Зандберг С., Мединская Н., Рубенчик Ю., Крошкан В. Термоупрочненная тол

столистовая сталь 10Г2ФР для сварных конструкций. Листок технической ин формации № 28. Издание ВНИИПГхимнефтеаппаратуры. Волгоград, 1970.

16. Гладштейн Л. И., Кузьмин Ю. П. Свариваемость закаленной низколе

гированной конструкционной стали. «Сварочное производство», 1963, № 7.

17.Соколовский П. И., Одесский П. Д. Свойства опытно-промышленных

партий стали повышенной и высокой прочности. Металлические конструкции ЦНИИСК. М„ Стройиздат, 1968.

18.Рекомендации по применению низколегированных сталей 14Х2ГМР и 14ХМНДФР для сварных конструкций. Издание Института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. К., 1970.

155

19.Ильясевич С. А. Роль и значение сталей повышенной и высокой проч

ности в строительных металлических конструкциях. Сб. «Металлические кон струкции» (под ред. В. А. Балдина). М., Стройиздат, 1968.

20.Мкрчанц ІО. С. Исследование работы составных балок двутаврового

профиля из алюминиевых сплавов. Сб. «Строительные конструкции из алюми ниевых сплавов». ЦНИИСК АСнА СССР. М., Стройиздат, 1962.

21.Ольков Я. И., Степаненко А. Н. Методические указания по расчету и

примеры расчета металлических балок с тонкими волнистыми стенками. Изда ние Хабаровского политехнического института, 1972.

22.Кунщкий Л. П. Влияние ограничения деформаций в балках из метал

лов повышенной прочности и деформативности.. Известия высших учебных заведений. «Строительство и архитектура», № 1, Новосибирск, 1968.

23.Кунацкий Л. Л. Определение веса и высоты металлических балок с

учетом ограничения деформаций. «Промышленное строительство и инженер ные сооружения», 1971, № 5.

24.Кунацкий Л. П. Оптимальное проектирование составных балок из

высокопрочных сталей. Сб. «Мегалеві та пластмасові конструкции. Вып. 1. К., «Будівельник», 1939.

25.Кочергова Е. Е. Усталостная прочность соединений и конструкций из сталей разных марок. Сб. «Металлические конструкции» (под ред. В. А. Бал дина). М., Стройиздат, 1968.

26.Сатовский Б. И. Применение низколегированных высокопрочных ста

лей в узлах экскаваторов. Сб. «Сварка высокопрочных низколегированных сталей». Издание НИИииформтяжмаш. М., 1971.

27.Шавшукова Р. С.. Флоров Р. С., Булгаков А. Е. Усталостная прочность

сварных соединений стали 14Х2ГМР. Там же.

28. Аснис А. Е., Иващенко Г. А. Повышение вибрационной и ударной

прочности сварных соединений из сталей повышеной прочности. Сборник ин формационных материалов, № 8. (под ред. М. М. Жербина). Издание Минтяж-

строя СССР. М., 1970.

29.Лихтарников Я. М. Металлические конструкции. Методы технико-эко

номического анализа при проектировании. М., Стройиздат, 1968.

30.Ладыженский Д. В. Исследование веса и конструктивного коэффициен

та ферм. Сб. «Материалы по металлическим конструкциям» ЦНИИГГроект-

стальконструкция. Вып. 14. М., Стройиздат, 1969.

31.Стрелецкий Н. С., Стрелецкий Д. И. Проектирование и изготовление эко

номичных металлических конструкций. М., Стройиздат, 1964.

32.Флоров Р. С., Смирнягин ІО. В. Результаты экспериментального про

ектирования стропильных ферм из высокопрочных сталей. Сб. «Металличе ские конструкции». Вып. 21 (под ред. Р. С. Флорова). Издание Уральского

ПромстройНИИпроекта. Свердловск, 1968.

33. Лихтарников Я- М., Колесниченко В. Г., Ладыженский Д. В., Клы ков В. М., Левченко В. Н. Руководство по вариантному проектированию ме

таллических конструкций. Издание Донецкого политехнического института. До

нецк, 1971.

34. Строительные металлические конструкции (под ред. Я. М. Лихтарни-

кова). Донецк, «Донбасс», 1970.

35. Чепланов В. И. Ценообразование в черной металлургии. М., «Метал

лургия», 1971.

36.Мельников Н. П. Эффективное применение стали в строительстве. Сб.

«Материалы по металлическим конструкциям». Вып. 11. М'., Стройиздат, 1966.

37.Кузнецов А. Ф. Особенности технологических операций при изготовлении

конструкций из высокопрочных сталей. Сб. «Совершенствование производства

металлических	конструкций». Тезисы	докладов к всесоюзному совещанию.
М., Стройиздат,	1971.	k
38. Чернашкин В. Г., Москвитин В.		С. Изготовление конструкций из высо