3. Выбор марки стали для строительных металлоконструкций

В зависимости от условий работы материала все виды конструкций разделены на 4 группы (по рекомендации СниП -23-81*). Для каждой группы рекомендуется набор марок сталей, которые могут быть использованы для конструкций этой группы. Из этой группы марку стали выбирают на основании вариантного проектирования и технико-экономического анализа.

Стали, используемые в мостах.Для мостов из группы обычных углеродистых сталей, желательно применение спокойной ста­ли. Значительно лучшие механические качества имеет сталь, полу­чаемая введением в нее при выплавке (легированием) добавок, уве­личивающих ее прочность. В мостах применяют стали с добавками в небольших количествах, т. е. низколегированные, марок ЮХСНД-2, 15ХСНД-2, 14Г2АФД-14, 14Г2АФД-12, 15Г2АФДпс-14, 15ХСНД-40 и др. Эти стали хорошо свариваются, что обеспечивает индустриальность изготовления металлических конструкций.

Существенное значение при выборе материала и марок сталей имеют климатические условия в месте возведения металлического моста. Если наименьшие температуры в районе строительства выше —40° С, то к металлу не предъявляют специальных требований по хладостойкости (категория 0). При наименьших температурах ни­же —40° или —50° С материал должен иметь устанавливаемую нор­мами хладостойкость (категория 1, 2 или 3) и удовлетворять ряду дополнительных требований.

Для висячих и вантовых мостов применяют стальные витые канаты и пучки из параллельных проволок.

Для стыков элементов металлических мостов применяют высокопрочные болты типа с соответствующими гайками и шайбами а заклепки — из стали марок Ст.2сп и марки 09Г2, для опорных частей — стальное литье из стали марок 25Л, ЗОЛ, 35Л, 20ГЛ и 20ФЛ для шарниров, катков, болтов-шарниров и прокладных листов по, катки — сталь марок ВСт.5сп2, ЗОГ, 35Г, 40ХНМА и др.

В сварных конструкциях мостов необходимо, чтобы механические свойства сварных швов были не ниже, чем основного металла. Это требует применения электродов, соответствующих виду свариваемой стали, а также флюсов, обеспечивающих нормальный процесс сварки.

Существенный недостаток стали и стальных конструкций — ржавление (коррозия) от атмосферных воздействий. Для защиты от ржавления металлические мосты покрывают стойкими красками. Имеются также стали не требующие окраски благодаря их свойству покрываться под влиянием атмосферных воздействий тонким стойким слоем.

3. Расчеты элементов мк мостов

   1. Общие положения

Расчетную схему конструкции следует принимать в соответствии с ее проектной геометрической схемой, при этом строительный подъем и деформации под нагрузкой, как правило, не учитываются.

Геометрическую нелинейность, вызванную перемещением элементов конструкций, следует учитывать при расчете систем, в которых ее учет вызывает изменение усилий и перемещений более чем на 5%.

При расчете вантовых и висячих мостов с гибкими несущими элементами надлежит учитывать их предельную и поперечную ползучесть.

Жесткие соединения элементов в узлах решетчатых ферм допускается принимать при расчете шарнирными, если отношение высоты сечения к длине не более 1:15. Учет жесткости узлов в решетчатых фермах допускается осуществлять приближенными методами, при этом допускается определение осевых усилий выполнять по шарнирной схеме.

За ось элемента полетных строений принимается линия, соединяющая центры тяжести его сечений. При смещении более чем на 0,7 (Н) – 1,5% (Π[ ] и I) высоты сечений эксцентриситет следует учитывать, распределяя изгибающий момент между всеми сходящимися в узле элементами пропорционально Y/l,а момент определяется где N_max – максимальное усилие по обычной схеме. В элементах связей из уголков с болтовыми соединениями, центрированных по рискам, ближайшим к обушку, допускается возникающий эксцентриситет не учитывать.

При проектировании необходимо обеспечивать пространственную неизменяемость, прочность, общую и местную устойчивость пролетных строений и опор в целом, блоков, отдельных элементов, их частей, деталей и соединений, и выносливость под воздействием нагрузок, возникающих при изготовлении, транспортировании и монтаже, под воздействием эксплуатационных нагрузок .

Отметим виды напряжений, возникающих в элементах конструкций, и их учет при расчете. Действительное напряженное состояние даже в простых конструкциях довольно сложное. Напряжения в зависимости от вида подразделяются на основные, дополнительные, местные и начальные.

Основные – определяются от внешних воздействий методами, излагаемыми в дисциплине «Сопротивление материалов». При этом исходят из гипотезы плоских сечений, а расчет выполняют по идеализированной расчетной схеме.

Дополнительные – возникают из-за дополнительных связей не учитываемых в расчетной схеме (например, жесткость узлов в фермах). Эти напряжения в большинстве случаев в расчетах на статические нагрузки не учитываются, так как снимаются при достижении предела текучести.

Местные – двух видов: а) возникающих от внешних воздействий; б) возникающих в местах резкого изменения сечения или нарушения сплошности, в которых, вследствие искажения силового потока происходит концентрация напряжений (внутренние, урановешенные).

Местные напряжения от внешних воздействий могут привести к развитию чрезмерных пластических деформаций или к потере устойчивости в тонких элементах сечений. Эти напряжения в таких случаях учитываются в расчетах.

Концентрация напряжений при нормальной температуре и статических воздействиях не учитываются в расчетах. При пониженных температурах и особенно при динамических нагрузках эти напряжения могут привести к хрупкому разрушению. Это учитывается выбором стали, конструктивной формы и вида соединений. При расчете на вибрационные нагрузки учитываются в расчетах на выносливость и на прочность при возможности хрупкого разрушения.

Начальные напряжения (внутренние, собственные, остаточные) – возникают после прокатки, сварки, пластических деформаций. Могут привести к раннему развитию пластических деформаций; к потере устойчивости; к увеличению прогибов. Линейные поля этих напряжений не оказывают влияния на прочность. Борьба ведется конструктивными мероприятиями и выбором соответствующей технологии изготовления.