Применение сталей различных марок

СТАТЬЯ

7. Применение сталей различных марок

Достаточное разнообразие материалов для изготовления металлоконструкций на заказ  ставит вопрос об областях рационального их применения. Основным материалом для легких гражданских и промышленных металлоконструкций (стропильных и подстропильных ферм, стоек, связей, прогонов, балок перекрытий) является Ст. 3 пониж. как наиболее дешевая и вполне удовлетворяющая требованиям по своим допускаемым напряжениям.

Дело в том, что увеличение допускаемых напряжений в металле для легких металлоконструкций, имеющих большое число элементов, определяемых конструктивными соображениями, не может быть эффективно использовано ввиду того, что многие элементы легких конструкций при строительстве промышленных объектов ставятся конструктивно. Поэтому переход даже на СПК, увеличивающий допускаемые напряжения на 50% в легких конструкциях, дает уменьшение веса  только на 10—15% и потому не является рентабельным [5].

Конечно легкие металлоконструкции должны быть столь же надежны, как и всякие другие, но Ст. 3 пониж. не может рассматриваться как материал худшего качества. Слово «пониженная» есть условный термин, показывающий, что эта сталь имеет меньше показатели по одной из характеристик ОСТ по сравнению со Ст. 3, что учитывается соответствующим снижением напряжений.

Для легких конструкций очень существенным является коррозийная стойкость материалов ввиду частого применения в производстве металлоконструкций тонкого материала, повреждения которого от коррозии имеют большее значение. Потому появление Ст. 3 пониж. медистой, с присадкой меди, было бы очень целесообразно.

Применение Ст. 2 как основной стали в строительных конструкциях менее целесообразно. Большие удлинения этой стали (свыше 26%), крайне важные в котельном деле для заклепочной стали, для обычных строительных конструкций менее необходимы, а между тем металлургический процесс завода металлоконструкций для этой стали сложнее, чем для Ст. 3. Она вполне целесообразна только в конструкциях типа резервуаров при наличии штамповок, вытяжек и сложных выкроек, особенно при работе конструкций при переменном давлении и при повышенной температуре (например конструкции доменных цехов).

Ст. 1 также является материалом мало рациональным. Прежде всего она имеет меньшие запасы прочности при допускаемом напряжении в 1200 кг/см2 (гл. V, § 5) и уже по одному тому нерациональна для ответс-твенных металлоконструкций. Она применяется при строительстве промышленных объектов только как случайный материал, преимущественно во второстепенных элементах конструкций.

В тяжелых металлоконструкциях монтаж металлоконструкций промышленных и гражданских сооружений, каковыми являются подкрановые балки, колонны, балки тяжелых площадок и эстакад, фермы ангаров, арки перекрытий вокзалов и эллингов и т. п., более целесообразна Ст. 3, достаточно вязкая и потому хорошо воспринимающая динамическое  воздействие нагрузок и дающая облегчение веса вследствие более высоких допускаемых напряжений.

Из Ст. 3 рационально выполнять также конструкции, передвигаемые во время эксплуатации, например крановые мосты, работающие к тому же на динамическую нагрузку. Наконец мосты малых и средних пролетов также наиболее рационально конструировать из Ст. 3. Таким образом область применения Ст. 3 весьма обширна и содержит основную номенклатуру наиболее распространенных металлоконструкций. Для конструкций, расположенных на открытом воздухе, как например, мосты, строительстве складов и ангаров, а также для конструкций, находящихся в помещениях с вредными выделениями, крайне целесообразны присадка меди и применение Ст. 3 медистой.

Ст. 4 и Ст. 5 в строительных конструкциях весьма мало употребительны. Они более тверды и потому трудны для изготовления металлоконструкций. Ст. 4 по нашим нормам во избежание чрезмерно усложненной градации напряжений не имеет своего собственного допускаемого напряжения, а приравнена к Ст. 3, чем уничтожен основной экономический стимул ее применения. Вследствие заниженных своих напряжений Ст. 4 имеет большие запасы прочности, чем другие стали, и это обстоятельство может быть учтено в особо ответственных конструкциях, чем более, что по существу она полностью отвечает условиям работы при изготовлении металлоконструкций на заказ.

Ст. 5 имеет характеристики, настолько отличающиеся от Ст. 3, что допускает довольно существенное увеличение напряжений. Технологический процесс получения Ст. 5 (и Ст. 4) не сложнее процесса Ст. 3, почему она является материалом дешевым. Но большая трудность изготовления конструкций вследствие ее большой твердости и меньшая вязкость приводят к ее очень редкому применению — в тех специфических случаях тяжелых конструкций, когда применение специальной стали оказывается невозможным.

После введения стали СПК II Ст. 5 будет, повидимому, полностью вытеснена из строительных металлоконструкций.

При строительстве промышленных объектов в самых тяжелых и большепролетных конструкциях, каковы широкие мосты больших пролетов, тяжелые подкрановые балки, большепролетные перекрытия, тяжелые колонны, рационально применение специальной стали повышенного качества.

Необходимость применения стали повышенного качества объясняется здесь не только экономией веса, но и большими сечениями стержней, которые нельзя по условиям клепки составить из обычной стали (фиг. 88).
Сделанные подсчеты показывают, что при повышении напряжения на 50%, что отвечает стали СПК I, экономия веса в тяжелых колоннах и в тяжелых стропильных фермах, к которым подвешены краны, составляет 30%.

Еще большая экономия веса может получиться в мостах. Наконец крайне важным объектом применения повышенной стали являются такие тяжелые подвижные металлоконструкции, как разводные мосты, мосты-перегружатели, тяжелые краны и т. д. В США и Германии во всех этих конструкциях обычная сталь полностью вытеснена повышенной сталью. В производстве металлоконструкций изготовлении и монтаже гражданских сооружений, судя по американским примерам, применение повышенной стали нерентабельно.

В металлоконструкциях вполне возможно применение нескольких сталей: тяжелые элементы, например главные фермы, делаются из повышенной стали, а связи — из обычной; такое совмещение весьма распространено в США и Германии.

Большая экономия веса при применении повышенной стали имеет значение не только как выигрыш материала, но и как разгрузка цехов и уменьшение транспортных расходов. Конечно все это несколько снижается увеличением стоимости материалов и изготовления, которое для разных сталей составляет 1,15 – 2,00.

Зная коэффициент вздорожания материала и изготовления у и коэффициент экономии веса

“где g1 — вес металлоконструкции из повышенной стали, g— вес конструкции из Ст. 3, можем получить критерии

выгодности применения повышенной стали, показывающий относительное уменьшение стоимости сооружения:

На фиг. 90 показаны кривые для тяжелых промышленных конструкций, составленные по данным пробных проектировок Гипростальмоста, начала 30-х годов, и для мостов, мостов-перегружателей и больших кранов [5, 17].

Как видим, реальная экономия при строительстве промышленных объектов получается только для достаточно тяжелых металлоконструкций.

Если нашли ошибку то выделите 2-3 слова и нажмите Ctrl+Enter

Отправить ответ

avatar

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: