Легкие конструкции стальных каркасов зданий и сооружений

Сахновский М.М.

Киев, 1984 г.

СТАЛИ И СОРТАМЕНТ МЕТАЛЛОПРОКАТА ДЛЯ ЛЕГКИХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Для легких стальных конструкций применяют малоуглеродистые и низколегированные (в наиболее напряженных элементах) конструкционные стали.

Марки малоуглеродистых конструкционных сталей и их технические характеристики для легких стальных конструкций принимают по ГОСТ 380—71* и ТУ 14-1-3023-80. Сталь по ГОСТ 23570— 79 для строительных конструкций применяется ограниченно, в основном она предназначена для машиностроения.

В ГОСТ 380—71* Сталь мартеновской или кислородно-конверторной выплавки подразделена на три группы.

Сталь группы А поставляется с гарантированными механическими характеристиками, но без гарантии химического состава (кроме вредных примесей серы и фосфора), который указывают в сертификате. Для сварных конструкций Сталь группы А не применяется, однако может использоваться для болтовых заклепочных соединений, а также в нерасчетных (вспомогательных) элементах и настилах.

Для группы А установлены следующие марки стали: СтО; СтТ; Ст2; СтЗ; Ст4; Ст5; Стб. Марка СтО, по- существу, принята для некондиционной стали, являющейся отбраковкой от более высоких марок. Стали марок Ст1—Ст4 могут быть различных степеней раскисления— кипящие (кп), полуспокойные (пс) и спокойные (сп), а стали марок Ст5 и Ст6 только полуспокойные и спокойные. В зависимости от категории поставки гарантируются различные механические характеристики (табл. 3).

В маркировкестали указывают: марку стали, степень раскисления и категорию поставки по гарантируемым характеристикам. Например, СтЗкпЗ означает, что это Сталь марки СтЗ, кипящая, 3-й категории поставки.

Сталь группы Б для строительных стальных конструкций не применяется, так как не обеспечивает гарантированные механические характеристики для несущих конструкций.

Сталь группы В по ГОСТ 380—71 * поставляется с гарантированными механическими характеристиками и химическим составом. Эта группа является основной для строительных сварных стальных конструкций.

Для группы В установлены следующие марки стали шести категорий поставки (табл. 4): ВСт2, ВСтЗ, ВСтЗГпс, ВСт4, ВСтб. Стали марок ВСт2—ВСт4 поставляются всех степеней раскисления, ВСтЗГпс — только полуспокойная, а ВСт5 — только полуспокойная и спокойная.

Низколегированные конструкционные стали поставляются по ГОСТ 19281—73 (для фасонного проката), ГОСТ 19282—73 (для листового проката) и ТУ 14-1-3023-80 (стали марок 09Г2 и 09Г2С повышенной прочности).

Марка низколегированной стали обозначает ее приближенный химический состав. Цифры перед буквами показывают среднее содержание углерода в процентах, увеличенное в 100 раз; цифры после букв — содержание легирующей добавки в процентах, увеличенное до целого числа (1 % не обозначается). Например, марка 09Г2СД расшифровывается так: 09 — углерода (в среднем, 0,09 %); Г2 — марганца до 2 % (в действительности 1,3...1,7 %); С — кремния до 1 % (в действительности 0,5...0,8 %); Д — меди до 1 % (по норме 0,15...0,30 %). В марке 10Г2С1 цифра 1 означает не 1 %, а модификацию данного химического состава.

Для низколегированных конструкционных сталей в зависимости от гарантируемых характеристик установлены 15 категорий поставок, отличающихся условиямииспытаний на ударную вязкость. В табл. 5 приведены категории поставки для низколегированных сталей, применяемых для строительных стальных конструкций.

В ТУ 14-1-3023-80 для сталей марок ВСтЗ, 09Г2 и 09Г2С установлены дополнительно две группы прочности с дифференцированными по видам и толщинам проката нормами механических характеристик.

Выбор марки стали для легких стальных конструкций обусловливается следующими требованиями: назначением конструкций и температурными условиями их эксплуатации; снижением металлоемкости (с обоснованием экономической эффективности применения стали повышенной прочности); реальными возможностями завода-изготовителя конструкций. Для удовлетворения этих требований в проекте следует применять не более двух разновидностей марок сталей (с учетом категории поставки) для конструктивного элемента и не более четырех — для объекта в целом.

При выборе марок стали и категорий их поставки необходимо учитывать степень ответственности и условия эксплуатации стальных конструкций по группам (в соответствии со СНиП П-23-81):

группа 1 — сварные конструкции либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (подкрановые балки, балки рабочих площадок с подвижной или вибрационной нагрузкой, фасонки сварных ферм и т. п.);

группа 2 — сварные конструкции либо их элементы, работающие на изгиб при статической нагрузке (фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и т. п.), а также конструкции и их элементы группы 1 при отсутствии сварных соединений;

группа 3 — сварные конструкции либо их элементы, работающие на центральное или внецентренное сжатие и растяжение (колонны, стойки, опорные плиты, конструкции, поддерживающие технологическое оборудование, стволы и башни антенных сооружений и т. п.), а также конструкции и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений;

группа 4 — вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, элементы фахверка и лестницы, трапы, площадки, ограждения и т. п.), а также конструкции и их элементы группы 3 при отсутствии сварных соединений.

В табл. 6 приведены рекомендуемые марки и категории поставки сталей для легких конструкций в зависимости от расчетных температур при эксплуатации в различных климатических районах.

Наиболее широко для легких стальных конструкций, эксплуатируемых при расчетных температурах до — 40 °С, применяются следующие марки сталей:

малоуглеродистые — ВСтЗкп2, ВСтЗкп2 (группа 1); ВСтЗпсб, ВСтЗпсб (группы 1 и 2); ВСтЗспб, ВСтЗспб (группы 1 и 2);

низколегированные — 09Г2-6, 09Г2-6 (группы 1 и 2); 09Г2С-6, 09Г2С-6 (группы 1 и 2); 10Г2С1-6, 14Г2-6, 15ХСНД-6, 16Г2АФ-6 (при технико-экономическом обосновании).

СОРТАМЕНТ МЕТАЛЛОПРОКАТА

ДЛЯ ЛЕГКИХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Для легких стальных конструкций применяется следующий сортамент металлопроката:

листовая Сталь — тонкий лист (до 4 мм), толстый лист (4— 6 мм), универсальная широкополосная (4—60 мм), слябы (плиты 60—200 мм), рифленая, рулонная;

сортовая (фасонная) Сталь — уголки равнополочные и неравно-полочные, двутавры  обычные, тонкостенные и широкополочные (с параллельными гранями полок), тавры, швеллеры — обычные и тонкостенные, оконно-рамные профили;

трубы — круглые сварные, квадратные и прямоугольные гнуто-сварные;

холодногнутые тонкостенные профили, поставляемые металлургическими заводами и изготовляемые заводами стальных конструкций из полосовой и универсальной широкополосной стали.

При проектировании всех строительных конструкций необходимо применять сокращенный сортамент стального проката (приложения 1, 2).