книги из ГПНТБ / Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование)

Гибка деталей из высокопрочной стали затруднений не вызы­ вает. При этом необходима строжка кромок перпендикулярно линии гиба. Внутренний радиус закругления при гибке листов из стали класса С70/60 и выше рекомендуется принимать не менее трех толщин.

Строжка кромок для листов толщиной 6—30 мм затруднитель­ на, особенно после кислородной резки. Трудоемкость этой опе­ рации для высокопрочной стали в 2—3 раза выше, чем для стали СтЗ. При фрезеровании кромок пакетов стойкость резцов с пла­ стинами из сплава Т5КЮ уменьшается в 3 раза, а трудоемкость повышается в 2,3 раза.

Трудоемкость вальцовки после кислородной резки увеличивает­ ся в 2,5 раза.

Сборка конструкций из высокопрочной стали технологически не отличается от сборки конструкций из стали СтЗ. Однако происхо­ дит увеличение трудоемкости за счет упругих свойств стали и вызванной этим необходимостью в более мощных стяжных при- ■способлениях, в увеличении длины швов прихваток и уменьшении расстояния между ними.

Производительность сварки сталей высокой прочности ниже, чем при сварке стали СтЗ из-за уменьшения силы тока и коэффи­ циента наплавки. Имеющееся на заводах оборудование обеспе­ чивает требуемые режимы сварки.

Таким образом, трудоемкость большинства технологических операций при изготовлении конструкций из высокопрочных ста­ лей, как правило, увеличивается в связи с понижением режимов работы оборудования. Коэффициенты трудоемкости операций приведены в табл. IV. 3 [37].

Согласно этим данным .с учетом снижения веса конструкции (увеличение объема работ на 1 т) можно установить значения коэффициентов повышения удельной трудоемкости изготовления конструкций из высокопрочных сталей (табл. IV. 4).

Несмотря на повышение трудоемкости отдельных операций и удельной трудоемкости изготовления общая трудоемкость изго­ товления конструкций из высокопрочныхсталей, как правило, снижается.

Ниже приводятся данные по трудоемкости изготовления раз­ личных конструкций из высокопрочных сталей.

1Q4

Т а б л и ц а IV. 4

Фермы. В фермах из уголков, выполненных из стали повышен­ ной и высокой прочности, несмотря на снижение веса происходит повышение полной трудоемкости изготовления до 8%- В случае изготовления поясов из высокопрочной стали, а решеток из ста­ лей класса С38/23 — С46/33 можно получить снижение общей трудоемкости изготовления до 10%.

Фермы из труб или одиночных гнутых профилей из высоко­ прочных сталей при установившейся технологии изготовления обеспечивают снижение трудоемкости на 15—35% в зависимости от класса стали и достигнутой экономии веса. Фермы из замкну­ тых профилей, если замыкающие швы выполняются на заводе металлоконструкций, «а 15—30% более трудоемки, чем фермы из уголков. Если замыкающий шов выполняется на металлурги­ ческом предприятии, то они равноценны по трудоемкости с фер­ мами из труб.

При изготовлении балок, сплошных и сквозных колонн из ста­ лей повышенной и высокой прочности, а также из двух классов сталей, трудоемкость изготовления снижается на 5—10%.

Большой интерес представляет величина минимально необхо­ димого снижения веса конструкции а^,п из высокопрочной ста­

ли, при которой ее трудоемкость изготовления будет такой же, как и в аналогичной конструкции из стали СтЗ. Значения а*іп

•представлены в табл. IV. 5.

Вышеприведенные данные приулучшении технологии изго­ товления и конструктивной формы могут изменяться. Однако на основании этого можно судить-о порядке величины коэффициен­ та снижения веса, к которой следует стремиться для обеспечения технологичности конструкций.

§ 19. Стоимость конструкций из высокопрочных сталей

Как уже было сказано выше, применение строительных метал­ лических конструкций из высокопрочных сталей является рацио­ нальным только в том случае, если стоимость этих конструкций будет равна или меньше стоимости аналогичной конструкции из стали СтЗ.

105

106

Стоимость конструкции в деле слагается из стоимости изготов­ ления, транспортировки с завода металлоконструкций «а при­ объектный склад и стоимости монтажа.

. К п = 1,06; Ку = 1,03).

Стоимость передела изготовления слагается из стоимости ос­ новных материалов и изготовления.

Ниже на основании проведенных исследований * приводятся величины возможной экономии стоимости некоторых конструкций при применении сталей высокой прочности.

Встропильных фермах из уголков из стали класса С46/33 — С38/23 можно получить экономию стоимости на 2—5% по срав­ нению с аналогичными фермами из стали класса С38/23 (здесь

идалее за эталон принята конструкция из стали СтЗ). Фермы из труб из стали класса С38/23 дороже на 4—6%, а из сталейклассов С46/33, С60/45, С70/60, С46/33 + С38/23, С60/45+С38/23, С70/60 + С38/23 и С70/60 + С46/33 дешевле на 8—15% по сравне­ нию с эталоном. Эти конструкции наиболее эффективны по стои­ мости, если решетка выполняется на СтЗ или низколегированной, а пояса из высокопорчной стали.

Вфермах из открытых .одиночных и замкнутых гнутосварных профилей рационально применять обычные и высокопрочные стали. Снижение стоимости в деле составляет в среднем 15—

20%.

Вподкрановых балках при применении высокопрочных сталей и обеспечении требований жесткости возможна экономия стои­ мости до 5% по сравнению с аналогичной конструкцией из ста­ ли СтЗ.

Всплошных колоннах, надкрановых частях сквозных колонн из сталей повышенной и высокой прочности за счет более высо­ кой экономии веса, чем в балках, снижение стоимости составля­ ет до 8% по сравнению с эталоном.

Экономия стоимости в подкрановых частях сквозных колонн существенно зависит от номенклатуры профилей, используемых для создания необходимого сечения. Если подкрановая часть вы­

* Кафедра строительных конструкций Макеевского инженерно-строителъ ного института.

107

полняется из листа, листа и уголка, то имеет место перерасход по стоимости по сравнению с аналогичными конструкциями из ■стали СтЗ. Применение в одной ветви прокатного элемента (швеллер, широкополочный двутавр) (позволяет снизить стои­ мость до 6%. Если обе ветви выполнены из прокатных элементов, то стоимость уменьшается до 10%.

Таким образом, за счет применения сталей повышенной и вы­ сокой прочности стоимость конструкций при рациональной кон­

номии по отдельным элементам лромзданий при использовании сталей высокой прочности может быть несколько выше.

На эффективность по стоимости существенное влияние ока­ зывает величина достигнутой экономии в весе. Поэтому в табл. IV. 6 приведены значения минимально необходимого сни­ жения веса конструкции а£1іп , при котором не происходит увели­

чения стоимости в деле конструкций из высокопрочных сталей по сравнению с конструкциями из стали СтЗ. При этом учтены показатели изготовления, монтажа и транспортировки.

Сравнивая значения, приведенные в табл. IV. 6 и IV. 5, видим, что а ^ Іп > а * ІП и, следовательно, снижение стоимости может

быть получено при меньшем снижении свеса, чем это необходимо из условия трудоемкости.

Для установления эффективности высокопрочных сталей в кар­ касах промышленных зданий необходимо учитывать не только показатели основных конструкций, но также стоимость связей, фахверка и других элементов, проектируемых из стали СтЗ и слу­ жащих для конструктивного оформления здания, что несколько снижает эффект от применения высокопрочных сталей.

При проектировании конструкций каркаса из одной марки вы­ сокопрочной стали снижение стоимости не превышает 4%. При­ менение конструкций из двух марок сталей позволяет получить больший экономический эффект. Так, в каркасе из сталей клас­ са С60/45 + С38/23 при фермах из труб уменьшение стоимости в деле составляет 4—6%, а при фермах из гнутых профилей можно снизить стоимость па 6—7%.

Применяя наиболее экономичные конструктивны«^ решения и эффективные марки сталей для соответствующих конструкций, можно добиться снижения стоимости в деле каркасов промзданий из высокопрочных сталей на 10—12%.

По данным ЦНИИПроектстальконструкции применение стали класса С46/33 в транспортных галлереях позволяет получить снижение стоимости по сравнению со сталью С38/23 до 9%. При употреблении стали С60/45 экономия может составить 4— 9%, С60/45 — до 12%. В резервуарах снижение стоимости при использовании высокопрочных сталей можно ожидать до 18%.

108

109

Для указанной группы расчетные температуры приняты по группе II и рекомендуются следующие высокопрочные стали: для гз*—30°С класса С60/45 марок 15ХСНД (термоупрочнениая), 16Г2АФ, 18Г2АФпс (термоупрочненная) и класса С70/60— ма­ рок 12Г2СМФ и 14ГСМФР. Для —30> t> —40°С рекомендуются те же классы и марки высокопрочных сталей, за исключением стали І8Г2АФпс. При —4 0 > /^ —65°С для третьей группы кон­

средственному воздействию подвижных или вибрационных нагру­ зок (колонны, стойки, прогоны покрытий, опорные конструкции, поддерживающие технологическое оборудование и трубопрово­ ды, сварные балки, бункера).

Для этой группы приняты четыре расчетные температуры: —30, —rn> t> —40, —4 0 М > —50 и —m > t> —65°С.

Высокопрочные стали рекомендуются к применению только при температурах до —40°С класса С60/45 марок 16Г2АФ и 15Г2СФ (термоупрочненная), класса С70/60— 12Г2СМФ и 14ГСМФР.

Группа V: конструкции, монтируемые при расчетной темпера­ туре ниже —40°С и- эксплуатируемые в отапливаемых помещени­ ях; конструкции IV группы, монтируемые при расчетной темпе­ ратуре до —50°С и эксплуатируемые в отапливаемых помеще­ ниях.

Для этой группы конструкций рекомендуется ограниченное чис­ ло марок сталей: в классе С44/29—09Г2С (21—60 мм), 09Г2; в классе С46/33—09Г2С (4—20 мм) и І5ХСНД.

Приведенные пять групп объединяют основные сварные ме­ таллические конструкции промышленных и гражданских зданий. В остальные четыре группы включены вспомогательные кон­ струкции зданий и сооружений, а также конструкции, выполнен­ ные клепанными или не имеющие сварных соединений. Для ука­ занных групп рекомендуются стали классов С38/23, С44/29 и С52/40. Использование в них сталей высокой прочности не эф­ фективно.

Приведенные выше рекомендации имеют несколько общий ха­ рактер и позволяют выбирать классы и марки сталей в основ­ ном в зависимости от условий эксплуатации, расчетных темпера­ тур, наличия сварных или клепаных соединений.

Вместе с тем исследование области эффективного применения сталей повышенной и высокой прочности дают возможность в известной мере конкретизировать классы и марки сталей для определенного вида конструкций и их отдельных элементов *.

* Работы ЦНИИПроектсталькоиструкции/ Уральского ПромстройНИИПро-

екта, кафедр строительных конструкций и металлических и деревянных кон­ струкций соответственно Макеевского и Киевского инженерно-строительных институтов и других организации.

Ш

Фермы из уголков наиболее эффективны при тяжелой кровле. В этом случае наиболее желательно применять для поясов стали класса не выше С60/45, а для решетки — С38/28 при шаге 12 и пролете более 30 м. Фермы из стали класса С46/33—С38/23 мо­ гут практически применяться при всех пролетах и нагрузках при шаге 12 м. Фермы из угловой стали класса С70/60, С70/60 + + С46/33 и С70/60 + С38/23 не рекомендуются к применению из-за высокой стоимости.

Фермы из труб, гнутых и гнутосварных'замкнутых профилей наиболее эффективны при легкой кровле, так как при больших нагрузках рациональность сечения менее важна. Эти конструкции могут применяться при шаге 6—12 м почти при всех пролетах и нагрузках и различных классах сталей.

112