Требования к металлам для строительства

Блок основных требований, предъявляемых к металлическим конструкциям, представлен на рис. 1.3. Большинству требованиям строительные конструкции должны соответствовать на стадиях проектирования, изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации.

Главное требование, не только к металлическим конструкциям, – это соответствие эксплуатационному назначению, т.е. обслуживанию того технологического процесса, который должен протекать в проектируемом здании или сооружении. При этом должны быть обеспечены удобство и безопасность с наименьшими затратами для поддержания конструкций в надежном состоянии. Это требование в основном определяет систему, конструктивную форму сооружения и выбор материала для него, Выполнению этого требования подчинены все задачи проектирования.

Технические требования сводятся к обеспечению прочности, устойчивости, жесткости. Эти требования определяются СНиП на проектирование металлоконструкций. Сюда же относится и требование надежности, которое заключается в том, что конструкция должна безотказно работать в течение заданного расчетного периода эксплуатации, и долговечности конструкции, определяемой сроками ее физического и морального износа.

Спектрометр для определение состава металлов .

Рис. 1.3. Основные требования к металлическим конструкциям

Физический износ металлических конструкций связан с коррозией и с накоплением других эксплуатационных повреждений. Моральный – с изменением требований и условий эксплуатации (реконструкция производства, модернизация оборудования, изменение санитарных норм и т.п.).

Экономичность определяется затратами на металл и другие материалы, необходимые для изготовления конструкций, стоимостью изготовления, транспортирования и монтажа.

Экономия металла – одно из важнейших требований при проектировании металлических конструкций, так как стоимость металла составляет более половины стоимости конструкций. К тому же сталь является дифицитным материалом, широко применяемым в других областях промышленности.

Экономия металла достигается на основе реализации следующих основных направлений: совершенствование применяемых в строительстве металлоконструкций (практикой наработано большое количество различных видов конструкций); создание и внедрение в строительстве современных эффективных конструктивных форм и систем (пространственные, предварительно напряженные, висячие, структурные и т.п.); совершенствование методов расчета и изыскание оптимальных конструктивных решений с использованием электронно-вычислительной техники.

Совершенствование существующих конструкций, в первую очередь, обеспечивается применением сталей повышенной и высокой прочности, использованием наиболее экономичных прокатных и гнутых профилей.

Стали повышенной и высокой прочности получают путем легирования и термической обработки, что увеличивает их стоимость. Однако увеличение стоимости отстает от роста прочности металла.

В растянутых элементах и системах повышение прочности реализуется прямым путем (чем выше прочность, тем меньше размеры сечения элемента, воспринимающего одно и то же усилие): требуемая площадь A = N/Ry.

Металлы и сплавы. Дистанционный урок технологии.

Для сжатых элементов, для которых основным предельным состояниям является потеря устойчивости, повышение прочности стали вступает в противоречие с гибкостью элемента: требуемая площадь A = N/(φRy).

При увеличении прочности размеры сечения элемента A, воспринимающие усилие N, должны уменьшаться, и, как следствие, уменьшаться радиус инерции i. При этом гибкость λ = lef/i увеличивается, а коэффициент продольного изгиба φ, принимаемый по гибкости, уменьшается, что, в свою очередь, приводит к увеличению требуемой площади сечения.

Наибольший эффект от применения высокопрочных сталей может быть получен в сжатых элементах с ограниченной гибкостью до 50 – 60. Особенно целесообразно применение этих сталей в большепролетных и тяжелонагруженных конструкциях, так как для восприятия больших усилий требуются сечения элементов значительных размеров, обладающих большой жесткостью.

Следует отметить, что снижение веса конструкций косвенно сказывается на уменьшении размеров нижерасположенных конструкций (стены, колонны, фундаменты и т.п.), воспринимающих нагрузку от собственного веса, а также при транспортировании и монтаже наиболее легких конструкций.

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Мерой эффективности профиля для изгибаемых элементов является ядровое расстояние , а для сжатых – удельный радиус инерции .

Чем выше характеристики момента сопротивления W и радиуса инерции i при одинаковом расходе металла (площадь сечения A одинакова для всех сечений), тем выгоднее сечение балки как конструкции, работающей на изгиб, а колонны, работающей на сжатие.

Для получения высоких характеристик ρ и i материал по сечению необходимо располагать на максимальном удалении от центра тяжести (табл.1.1).

Наиболее эффективным сечением для балок, изгибаемых в одной плоскости (относительно x-x) является двутавровое сечение, а для элементов, работающих на осевое сжатие, – трубы круглого, квадратного и прямоугольного сечений.

Одним из видов эффективных гнутых профилей в кровлях применяяется профилированный настил, обладающий значительной поперечной жесткостью, в то же время у стального листа толщиной до 1 мм, из которого выполнен настил, жесткость для работы на поперечный изгиб практически отсутствует.

Сравнительная оценка жесткости изгибаемого элемента

при различной компоновке сечения

(условно стенка в двутавре исключена)

Wx ≈ 2 /a

Конструкции должны быть наименее трудоемки при изготовлении, что достигается простой формой, минимальным количеством деталей, возможностью механизированной обработки, простотой и удобством сборки и сварки.

Типизация, проводимая на ее основе унификация и стандартизация обеспечивают большую повторяемость, серийность изготовления конструктивных элементов и их деталей на заводах. Следовательно, они способствуют повышению производительности труда, сокращению сроков изготовления на основе эффективного использования более совершенного оборудования и специальных технологических приспособлений, создают благоприятные условия для разработки и внедрения особенно эффективного поточного метода изготовления и монтажа металлических конструкций.

Транспортабельность конструкций. В связи с изготовлением металлических конструкций на заводе с последующей перевозкой их к месту монтажа должно быть предусмотрено разделение конструкций на отправочные элементы, соответствующие транспортным средствам по массе и габаритам.

Основным способом доставки конструкций является транспортирование их по железной дороге, поэтому отправочный элемент должен вписываться в железнодорожный габарит.

Скоростной монтаж определяется соответствием конструкции возможностям ее сборки в наименьшие сроки при меньшей трудоемкости с использованием современного монтажного оборудования. Быстрый ввод здания или сооружения в эксплуатацию позволяет получить дополнительную прибыль, тем самым компенсировать часть затрат на строительство.

Ведущим принципом скоростного монтажа является предварительная сборка конструкций в крупные блоки на земле с последующим подъемом и установкой их в проектное положение при минимальном объеме монтажных работ наверху.

Эстетичность. Конструкции независимо от их назначения должны обладать гармоничными формами, иметь приятный внешний вид, что особенно важно для общественных зданий и сооружений, отражать национальные особенности и традиции.

Источник: students-library.com

Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям

При проектировании металлических конструкций должны учитываться следующие основные требования.

Условия эксплуатации. Удовлетворение заданным при проектировании условиям эксплуатации является основным требованием для проектировщика. Оно в основном определяет систему, конструктивную форму сооружения и выбор материала для него.

Экономия металла. Требование экономии металла определяется большой его потребностью во всех отраслях промышленности (машиностроение, транспорт и т. д.) и относительно высокой стоимостью.

В строительных конструкциях металл следует применять лишь в тех случаях, когда замена его другими видами материалов (в первую очередь железобетоном) нерациональна.

Транспортабельность. В связи с изготовлением металлических конструкций, как правило, на заводах с последующей перевозкой на место строительства в проекте должна быть предусмотрена возможность перевозки их целиком пли по частям (отправочными элементами) с применением соответствующих транспортных средств.

Технологичность. Конструкции должны проектироваться с учетом требований технологии изготовления я монтажа с ориентацией на наиболее современные и производительные технологические приемы, обеспечивающие максимальное снижение трудоемкости.

Скоростной монтаж. Конструкция должна соответствовать возможностям сборки ее в наименьшие сроки с учетом имеющегося монтажного оборудования.

Долговечность конструкции определяется сроками ее физического и морального износа. Физический износ металлических конструкций связан главным образом с процессами коррозии. Моральный износ связан с изменением условий эксплуатации.

Эстетичность. Конструкции независимо от их назначения должны обладать гармоничными формами. Особенно существенно это требование для общественных зданий и сооружений.

Все эти требования удовлетворяются конструкторами на основе выработанных наукой и практикой принципов советской школы проектирования и основных направлении ее развития.

Основным принципом советской школы проектирования является достижение трех главных показателей: экономии стали, повышения производительности труда при изготовлении, снижения трудоемкости и сроков монтажа, которые и определяют стоимость конструкции. Несмотря на то что эти показатели часто при реализации вступают в противоречие (так, например, наиболее экономная по расходу стали конструкция часто бывает наиболее трудоемкой в изготовлении и монтаже), советский опыт развития металлических конструкций подтверждает возможность реализации этого принципа.

Экономия металла в металлических конструкциях достигается на основе реализации следующих основных направлений: применения в строительных конструкциях низколегированных и высокопрочных сталей, использования наиболее экономичных прокатных и гнутых профилей, изыскания и внедрения в строительство современных эффективных конструктивных форм и систем (пространственных, предварительно напряженных, висячих, трубчатых и т.п.), совершенствования методов расчета и изыскания оптимальных конструктивных решений с использованием электронно-вычислительной техники.

Эффективно и комплексно производственные требования удовлетворяются на основе типизации конструктивных элементов и целых сооружений.

Типизация металлических конструкций в России получила весьма широкое развитие. Разработаны типовые решения часто повторяющихся конструктивных элементов-колонн, ферм подкрановых балок, оконных и фонарных переплетов. В этих типовых решениях унифицированы размеры элементов и сопряжении. Для некоторых элементов разработаны стандарты.

Разработаны типовые решения таких сооружений, как радиомачты, башни, опоры линий электропередачи, резервуары, газгольдеры, пролетные строения мостов, некоторые виды промышленных зданий, сооружений и т. п.

Типовые решения разработаны на основе применения оптимальных с точки зрения затраты материала, размеров элементов, оптимальной технологии их изготовления ц возможностей транспортирования.

Типизация и проводимая на ее основе унификация и стандартизация обеспечивают большую повторяемость, серийность изготовления конструктивных элементов и их деталей на заводах и, следовательно, способствуют повышению производительности труда, сокращению сроков изготовления на основе эффективного использования более совершенного оборудования и специальных технологических приспособлений (кондукторов, копиров, кантователей и т.п.). Типизация, унификация и стандартизация создают благоприятные условия для разработки и внедрения особенно эффективного поточного метода изготовления и монтажа металлических конструкций.

Типовые проекты обеспечивают экономию металла, упорядочивают проектирование, повышают его качество и сокращают сроки строительства.

Ведущим принципом скоростного монтажа является сборка конструкций в крупные блоки на земле с последующим подъемом их в проектное положение с минимальным количеством монтажных работ наверху. Типизация создает предпосылки для сокращения сроков монтажа, снижения его трудоемкости, так как повторяющиеся виды конструкций и их сопряжении позволяют лучше использовать монтажное оборудование и совершенствовать процесс монтажа.

Источник: studbooks.net

Требования к изготовлению металлоконструкций

Начнем с того, что данные параметры определяет ГОСТ 23118-2012, который носит название «Конструкции стальные строительные». Его редакция утверждена МНТКС* России еще в 2012 году. А в законную силу он вступил с 1 июля 2013 года.

Принятие этого госстандарта отменило сразу три ранее действующих ГОСТа:

• 23118-99;
• 23118-78;
• 4.253-80.

Кроме того, новая редакция упразднила действие СНиП III-18-75. Данное положение регламентируется Постановлением № 39 от 19.10.99. Оно регулирует стандарты для металлоконструкций, на основе которых будут возведены здания в регионах с любым климатом и сейсмоопасностью не выше 9 баллов. Важным условием является применение марок стали до C 440.

ГОСТ действует для серийного выпуска металлоконструкций, а также на разовые заказы, для производства которых не разрабатываются техусловия. Помимо прочего, госстандарт конкретизирует качество:

• соединений, осуществленных методом сварки;
• антикоррозийного покрытия;
• отверстий для болтовых, клепаных соединений;
• максимально допустимое отклонение от размеров, заданных проектом;
• и проч.

Параметры сварных швов по ГОСТу

Стандарт качества делит сварные соединения по трем категориям:

• I-я (высокий уровень),
• II-я (средний),
• III-я (низкий).

Параметры, которые предъявляются к каждому из них, подробно перечислены в Приложении Б к действующему ГОСТу. Помимо прочего, в нем указаны следующие моменты.

В местах сварных стыков недопустимы:

• ни в каком виде трещины любого вида, размера, направления;
• наплывы по внешнему контуру шва;
• газовые полости и свищи, превышающие 2 мм для I-й категории работ и 4 мм для III-й;
• непроваренные и несплавленные участки шва при выполнении работ с высоким уровнем качества;
• крупные шлаковключения, а также вкрапления металлов, не предусмотренных составом сплава (например, присутствие меди или вольфрама);
• слишком глубокое проплавление шва, выходящее за его корень;
• прилипшие застывшие металлические брызги;
• дефекты материала, возникшие после того, как были удалены временные приспособления, которые использовались при сварке;
• уменьшение проектной толщины металла после шлифовки таких мест;
• и др.

Также ГОСТ регламентирует другие обязательные моменты:

• плавные срезы;
• постепенный переход от шва к поверхности основного металла;
• отсутствие слишком больших или чересчур маленьких зазоров между элементами;
• допустимо увеличение катета углового шва от 2 до 5 миллиметров;
• в то время, как его уменьшение является причиной выбраковки;
• и проч.

Контроль качества сварных швов проводится такими методами, как визуальный, измерительный, ультразвуковой, радиографический, механические испытания. Для тех изделий, где возможно появление холодных и слоистых трещин к методам контроля прибегают спустя 48 часов после завершения сварных работ.

Обязательным условием является проведение операционного контроля до нанесения защиты от коррозии и окрашивания.

Требования к защитному покрытию

Пункты 4.4-4.8 ГОСТа регламентируют, каким параметрам должна соответствовать антикоррозийная защита. Ее способы перечисляются в рабочей документации к проекту металлоконструкции. Кроме того, они стандартизируются СНиПом 2.03.11. Периодичность, с которой нужно заново наносить защиту, необходимо указывать в ТУ к изделию или в проекте.

К числу важных моментов относится тот факт, что наносить антикоррозионное покрытие на сталь необходимо непосредственно в заводских условиях. Есть лишь несколько исключений, когда допустимо это делать в момент монтажа металлических конструкций.

Если часть покрытия повреждена во время:

1. Транспортировки к стройплощадке, в момент хранения изделия или его монтажа.
2. Цветовой маркировки стали.
3. Мероприятий по согласованию с заказчиком.
4. Удаления заводской маркировки, нанесенной любым методом (клеймением, наклеиванием пленки, покрытием цветным лаком и др.).

Также на месте производится грунтовка, нанесение краски и металлизация высокопрочных болтовых соединений на участок монтажной сварки по обе стороны на расстоянии 10 см.

Отдельным ГОСТом определяется то, насколько хорошо металлическая поверхность очищена и обезжирена перед нанесением краски. А уровень зачистки от окислов указан в СНиПе 2.03.11.

Выбор краски или защитного лака зависит от агрессивности среды, в которой будет использоваться металлоконструкция. Согласно ГОСТу 9.032 она делится на несколько классов.

От 4 до 5 класса – эксплуатация допускается в сильно- и среднеагрессивной среде.

От 5 до 6 – в условиях слабого агрессивного воздействия;

До 7 – при отсутствии такового.

Нормативы для отверстий под заклепочные и болтовые соединения

Их диаметры, рассчитанные на три класса точности, регламентируются:

• рабочей документацией проекта;
• ГОСТом 1759;
• СНиПом II-23;

Для высокопрочных болтов действуют ГОСТы 22353 и 22356.

Согласно перечисленным документам, проделывать отверстия разрешено в заводских условиях, кроме тех, что рабочая документация предписывает производить на месте монтажа. В качестве регламентированных методов указывается два:

• сверление;
• продавливание.

Предельно допустимое отклонение для пазов, выполненных первым методом — 0,6 мм при их величине до 17 мм. При размерах диаметра свыше 17 мм норма увеличивается до 1,5 мм. При этом величина отверстий, проделанных вторым методом, не может составлять свыше 1,5 мм от номинального размера.

Уклон оси во время проделывания выемки ограничен 2 миллиметрами при аппаратном способе клёпки и 3 миллиметрами при ручном (выполненным пневматическим методом).

Также если проект предполагает сборку металлоконструкций на основе болтовых соединений в условиях предприятия-изготовителя и транспортировку крупноузловыми частями, этого обязательно придерживаться. Такой подход позволяет осуществлять контрольную и общую сборку максимально качественно.

Требования к комплектности и условиям доставки

• Заказ должен быть поставлен заказчику в комплекте. Его составность указывается в рабочем проекте и ТУ.
• Вместе с металлоконструкциями поставка должна комплектоваться: рабочим проектом, по которому будет осуществлен монтаж, паспортом продукции. Их детализация оговаривается в договоре на оказание услуг.

Если условия транспортировки заказчика или отгрузки изготовителя предусматривают необходимость членения поставки на отдельные блоки, это допустимо. При этом соблюдается ряд условий.

1. Конструктивные узлы в целом и единичные элементы от начала и до конца погрузки, разгрузки, перевозки обязаны сохранить габариты и геометрию форм, предусмотренные проектом.
2. Каждый блок комплектуется строповкой – оборудованием для погрузо-разгрузочных процессов – и креплениями для фиксации изделия во время перевозки.

Помимо перечисленных позиций в ГОСте 23118-2012 прописаны практически все возможные требования к изготовлению стальных металлоконструкций. В том числе: точность элементов сборного комплекта, особенности нанесения маркировки, условия упаковки и правила приемки службой техконтроля заказчика. Остается лишь изучить их и использовать как руководство к действию.

*Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве.

Источник: novostroi21.ru