22. Сортамент металлических профилей проката. Виды профилей, геометрические и механические характеристики их сечения. Области применения

Сортамент — перечень изделий по ГОСТу, где приведены формы поперечных сечений с указанием геометрических характеристик, веса единицы длины.

Прокатная сталь, применяемая в стальных конструкциях:

1) сталь листовая (тонколистовая — до 4 мм, толстолистовая — 4-160 мм, широкополосная, универсальная и просечно-вытяжная) — делают листовые конструкции, элементы сплошных систем, кровельные покрытия, профнастилы, холодные площадки;

2) сталь профильная (уголки, швеллеры, двутавры, тавры, трубы и т.п.)

УГОЛКИ. Равнополочные и неравнополочные. Грани полок — параллельны. Широко применяются в легких сквозных конструкциях. Рабочие стержни обычно компонуются в симметричные сечения из 2-х или 4-х уголков.

ШВЕЛЛЕРЫ. № соответствует высоте стенки (в см). Сортамент включает швеллеры № 5—40. Могут быть с уклоном внутренних граней полок и без. Применяются в мощных стержневых конструкциях (мостах, большепролетных фермах), в колоннах, связях и кровельных прогонах. Стержни компонуются в симметричные сечения.

ДВУТАВРЫ. № соответствует высоте (см). В сортамент входят профили № 10—60 с уклоном граней полок. Применяются в изгибаемых элементах (балках) и в ветвях решетчатых колонн в виде составных сечений.

ШИРОКОПОЛОЧНЫЕ ДВУТАВРЫ имеют параллельные грани полок. Прокатываются трех типов: нормальные (Б), широкополочные (Ш) и колонные (К). Высота балочных профилей (Б) и (Ш) достигает 1 м. Колонные профили (К) имеют отношение и b:h близкое 1:1, что придает им устойчивость относительно оси у. Применяют в виде самостоятельных элементов (балки, колонны, стержни тяжелых ферм), что снижает трудоемкость. Путем разрезки получают тавры.

ТРУБЫ. Бывают круглого (горячекатаные — Ø25…550, t=2,5…75 мм и электросварные — Ø8…1620, t=1…16 мм) и прямоугольного (квадратного) сечения (электросварные — b=60…140, h=100…180, t=3…8 мм). Особенно экономичны в сжатых элементах благодаря max радиусу инерции. Круглые трубы применяются в конструкциях радио-, телевизионных опор, покрытий в зданиях с агрессивной средой. Квадратные и прямоугольные — в конструкциях под легкую кровлю, в фахверках стен, переплетах, витражах.

ХОЛОДНОГНУТЫЕ ПРОФИЛИ. Изготовляются из листа, ленты или полосы t=1…8 мм по индивидуальным заказам (равнополочные и неравнополочные уголки, швеллеры, С-образные, зетовые, замкнутые квадратного и прямоугольного сечения). Применяются в легких конструкциях покрытий зданий (экономия металла до 10 %).

ДРУГИЕ ПРОФИЛИ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТАЛИ. Крановые рельсы; стальные канаты (спиральные, двойной свивки); канатная проволока; профили для оконных и фонарных переплетов; трубы специального назначения.

ПРОФИЛИ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ. Получают прокаткой (горячей и холодной), прессованием, литьем и гнутьем. Недостаток — алюминий имеет низкий модуль упругости.

Геометрические характеристики сечений:

b — ширина сечения;

h — высота сечения;

t — толщина стенки;

A — площадь сечения, см²;

Ix , Iy — осевые моменты инерции сечения относительно главных осей, см4;

ix, iy — осевые радиусы инерции (√(I/A)), см;

Wx , Wy — осевые моменты сопротивления (Iy/ymax, Ix/xmax), см³;

Sx, Sy — осевые статические моменты, см³.

x0, y0 — расстояние от центра тяжести до наружных граней.

Механические характеристики металлопроката:

Упругость — способность металла восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузки. Модуль упругости (для всех сталей) 2,1•105 МПа.

Пластичность — способность металла под действием внешних сил изменять свою форму, не разрушаясь.

Прочность — способность металла воспринимать нагрузки, не разрушаясь.

Ударная вязкость — способность металла выдерживать ударные нагрузки, не разрушаясь.

Твердость — способность металла сопротивляться пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое при местных силовых контактных воздействиях.

Диаграмма растяжения «мягкой» стали:

24. Рациональная область использования жбк. Достоинства и недостатки

Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но в 10... 15 раз хуже работает на растяжение. Поэтому в растянутой зоне железобетонных конструкций укладывают стальную арматуру, которая имеет высокое сопротивление растяжению

Стальная арматура имеет высокую прочность не только на растяжение, но и на сжатие, поэтому может быть использована и для усиления сжатого бетона (например, в железобетонных колоннах).

«+»:1. Долговечность.

2. Огнестойкость.

3. Стойкость против атмосферных воздействий.

4. Высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам.

5. Малые эксплуатационные расходы по уходу за ЖБК.

6. Прочность со временем увеличивается.

7. Из ЖБ могут быть выполнены изделия любой формы.

«-»:1. Большая масса конструкций.

2. Повышенная теплопроводность и звукопроводность.

3. Потребность в квалифицированных рабочих и строгом технадзоре (т.к. после бетонирования уже невозможно проверить фактическую прочность бетона и проектное расположение арматуры).

4. Возможность появления трещин.

- вследствие перенапряжения материала в результате перегрузки, осадки опор и т. д.

- при неудовлетворительном уходе за свежеуложенным бетоном на поверхности могут появиться трещины, вызванные усадкой бетона. Во избежание коррозии арматуры эти трещины должны быть заделаны.

- вследствие нарушения сцепления между бетоном и арматурой. Это нарушение могут развиться при недостаточном количестве цемента в бетоне, при плохом уплотнении бетона во время укладки и т.д.

Рационально использовать при строительстве высотных зданий, индустриального и промышленного строительства, там, где нужна повышенная пожароустойчивость. Применение оправдано, когда необходимо снизить расход стали –это удешевит строительство.

Применение ЖБК

1. В гражданском строительстве (жилые, общественные здания). ЖБ используется в виде отдельных конструктивных элементов (фундаменты, колонны, стены, перекрытия и т.д.).

2. В промышленном строительстве: отдельные конструктивные элементы , специальные конструкции таких сооружений

3. Для сооружений водоснабжения и канализации: насосные станции, трубопроводы, коллекторы, бассейны, резервуары, водонапорные башни и т.д.

4. В энергетическом строительстве: ТЭС, ГЭС, АЭС, опоры ЛЭП.

5. На ЖД транспорте: мосты, эстакады, тоннели, опоры контактных сетей электрифицированных ЖД и т.д.

6. При строительстве автомобильных дорог: дорожные покрытия, мосты и т.д.

7. В водном транспорте: причальные стенки, эстакады, судоходные шлюзы, ЖБ корпуса плавучих пристаней, барж, судов, доков.

8. Наземные сооружения воздушного транспорта: покрытия взлетно-посадочных полос, в конструкциях ангаров, мастерских, аэровокзалов и т.д.

9. Нефтепроводы и газопроводы.

10. В с/х строительстве: жилы и общественные здания, мастерские и другие производственные помещения, животноводческие постройки, склады и т.д.

11. В оборонительных (фортификационных) сооружениях, в полевой фортификации.

12. Объекты коммунального строительства: городские дороги, метрополитен.

13. Спортивные сооружения: стадионы, спортивные залы, плавательные бассейны, лыжные трамплины и т.д.

26. Современные индустриальные конструкции с применением клееной древесины. Рациональные пролеты. Примеры осуществленных конструкций.

Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК) - монолитная совокупность деревянных деталей определенных параметров и взаиморасположения, соединенных клеевой прослойкой, предназначенная для выполнения несущих, ограждающих и декоративных функций в строительных конструкциях.

Используются пиломатериалы хвойных пород (ель, сосна, лиственница).

«+»

1. Малая собственная масса при высокой прочности

2. Возможность перекрытия больших пролетов (более 100м)

3. Экологическая чистота.

4. Высокая огнестойкость.

5. Высокая стойкость к агрессивным средам.

6. Высокие теплозащитные свойства, низкая теплопроводность

7. Высокая сейсмостойкость.