Сварные конструкции. Расчет и проектирование

СОРТАМЕНТ

В сварных конструкциях применяют металл в виде проката, отливок, поковок и штампованных изделий. Наиболее часто сварные конструкции изготовляют из про­ката.

Листовой прокат. Листовую сталь получают прокаткой между валками без бокового давления. Сортамент на тол­стую листовую сталь включает листы толщиной 4. . . 160 мм. Листовой прокат приобретает все большее значение в промышленности. Стоимость проката зависит от его сорта и размеров. Наименьшую стоимость имеют профили типо­вых размеров.

Простой сортовой прокат. К нему относят круглую, шестигранную и полосовую сталь. Круглая сталь (ГОСТ 2590 —71) широко используется в качестве арматуры желе­зобетонных сооружений, а также в строительных конст­рукциях, работающих под небольшими нагрузками, напри­мер в фермах легкого типа.

Фасонные профили общего назначения. Если элемент конструкции подвергается изгибу, то рациональность про­филя с позиции минимальной массы при заданной несущей способности определяется отношением WIA, где W — мо­мент сопротивления изгибу; Л — площадь поперечного се­чения. Чем больше отношение WIA, тем эффективнее ис­пользуется профильный прокат.

Двутавровые балки (двутавры) — профильные элемен­ты с большими моментами инерции при относительно не­больших площадях поперечного сечения. Номер двутавра указывает его высоту в сантиметрах. Начиная с № 18 и и выше двутавры прокатываются с различной площадью поперечного сечения при одной и той же высоте профиля (ГОСТ 8239—72).

Более экономичны двутавры с параллельными гранями полок (так называемые широкополочные двутавры), широко применяемые за рубежом, а также тавровые профили. С пуском нового универсального балочного стана в Нижнем Тагиле (1978) такие двутавры выпускаются в СССР по ТУ 14-2-24—72. Двутавры применяют в различных строитель­ных и машиностроительных конструкциях.

Угловая сталь (уголки) состоят из двух полок равной или неравной ширины. Сортамент угловой стали опреде­ляют по ГОСТ 8509—86.

Швеллеры используют при конструировании станин, рам, элементов ферм и других видов конструкций. Сорта­мент швеллеров определяет ГОСТ 8240—72.

Фасонные профили отраслевого назначения применяют в различных областях народного хозяйства: для изготов­ления рельсов, железнодорожного транспорта, тавровых и зетовых элементов строительных конструкций и т. д. Сортамент фасонных прокатных профилей весьма разнооб­разен (рис. 2.3). Он включает периодические, штампован­ные, гнутые, прессованные и трубчатые профили.

Периодические профили (профили переменного сечения) целесообразно применять для изготовления арматуры желе­зобетона. Винтообразная форма стержня увеличивает его поверхность и улучшает сцепление металла с бетоном. При­менение периодического проката в машиностроении выгод­
нее, чем обычного, так как позволяет уменьшить массу конструкций.

Одной из современных тенденций, направленных в сто­рону сбережения ресурсов, является применение тонко­стенных фасонных профилей, полученных различными технологическими приемами, в частности гофрированных преимущественно для объектов строительства.

V4 V4 sA Л j рА а JL <£>> Л ^ - ОосаПЯ

Штампованные профили толщиной 5. . .6 мм получают из листовой стали холодной штамповкой. Особенность этих профилей — большой момент инерции при относительно малых площадях поперечного сечения, а следовательно, и при малой массе. Размеры штампованных элементов зависят от конструкции прессов. Имеются прессы, которые позво­ляют обрабатывать элементы длиной до 5. . .6 м. Штампо­ванные элементы находят широкое применение в авиастрое­нии, автомобилестроении, промышленном строительстве. Штампуются ребристые плиты, обеспечивающие прочность и жесткость.

Гнутые профили изготовляются из горячекатаной и холоднокатаной отожженной листовой ленточной и поло­совой стали обыкновенного качества и из низколегирован­ной стали преимущественно малых толщин (3. . .4 мм). Б зоне загибов имеют место пластические деформации, и

поэтому не следует допускать наложения в них швов, так как металл будет подвергаться старению.

Разработаны типы гнутых уголков, специальные коры­тообразные профили, неравнобокие, С-образные и многие

feJ Є_| '"Щ5

ся&тря cJta

Ркс. 2.4. Примеры гнутых (о) и прессованных (б) профилей

другие, которые применяются в тонкостенных конструк­циях. Гнутые профили экономичны, так как при относи­тельно малой площади поперечного сечения и малой массе они обладают повышенной жесткостью, что является су­щественно важным при работе элемента на изгиб, продоль­ное сжатие и кручение.

Прессованные профили изготовляют нз алюминиевых сплавов. Им можно придавать разнообразные виды (откры­тые, трубчатые). Примеры гнутых и прессованных профилей приведены на рис. 2.4, а, б.

Трубчатые профили различных очертаний постоянного или переменного поперечного сечения изготовляют сваркой, горячей прокаткой, прессованием, юрячим и холодным волочением и раздувкой. Помимо круглого профиля, наи­более распространенного в промышленности, изготовляют также фасонные трубы (рис. 2.5).

Трубы выпускают с широким диапазоном диаметров и толщин стенок. Их используют при монтаже трубопрово­дов, а также при изготовлении решетчатых конструкций

типа вышек, мачт, башен. При проектировании следует учитывать, что стоимость одной тонны труб выше, чем стои­мость сортового проката, а трубы малого диаметра дороже, чем большого.

Трубчатые элементы заполняются в некоторых случаях инородными материалами. Типичными представителями яв­ляются трубы, заполненные бетоном. Из сталебетонных труб воздвигаются строительные объекты, например желе­зобетонные мосты. С заполнителями разного назначения изготовляются панели строительных конструкций, не прово­дящие тепла, звука и т. д.