Металлические конструкции и строительные элементы

Металлы в основном используются в определенных строительных системах благодаря своим специфическим характеристикам, а именно:

— повышенная безопасность эксплуатации благодаря однородной структуре и изотопии стали, ее высокой механической прочности, как при растяжении, так и при сжатии, а также хорошему согласию между расчетными гипотезами и реальным поведением материала;

— герметичность к прохождению жидкостей или газов благодаря компактности стали и сварных соединений;

— более высокая механическая прочность по отношению к собственному весу, чем у других строительных материалов (бетон, кирпичная кладка);

— широкие возможности индустриализации элементов и узлов металлоконструкций, что приводит к важным преимуществам (однородность механических характеристик, экономия материалов и трудозатрат, сокращение сроков строительства);

Любые виды металлоконструкций, для любых целей вы сможете заказать перейдя по ссылке  https://tdparitet.com.ua/. Компания ООО «Торговый Дом Паритет» уже долгое время работает на рынке Украины и предлагает качественный металлопрокат с доставкой в любой город.

Металлические конструкции и строительные элементы

Эти материалы также имеют некоторые недостатки, в том числе:

— плохая устойчивость к коррозионному воздействию атмосферной влаги и особенно агрессивных агентов (газов или жидкостей), которые со временем уменьшают поперечное сечение и несущую способность, чтобы уменьшить последствия коррозии, металлические конструкции требуют более высоких эксплуатационных расходов, чем кирпичная кладка и бетон; самокоррозионная защита стали обычно обеспечивается рациональной конструкцией металлических элементов и покрытием поверхностей защитными пленками (красками, лаками, эмалями); с этой же целью можно использовать стальные ламинаты с повышенной коррозионной стойкостью, но это увеличивает стоимость инвестиций;

— снижение механической прочности при температурах выше 200oC и потеря прочности стали при 600oC и алюминиевых сплавов при 300oC; защита металлических конструкций от высоких температур и огня достигается с помощью бетона или кирпичной кладки, но это приводит к уменьшению полезной площади и более высоким показателям стоимости.

С учетом опыта, накопленного в области стальных конструкций, как в нашей стране, так и в других странах, областями рационального использования стали в строительстве являются те, в которых целью является принятие высоких требований с помощью конструкций сопротивления с минимально возможным весом, а именно:

— промышленные здания — цеха с большими пролетами, мостовые краны, в общем, любые конструкции, подверженные сильным ударам и вибрациям;

— высокие здания с более чем 15-20 уровнями;

— высокие инженерные сооружения — телевизионные башни или пилоны, опоры для поддержания линий электропередач и т.д…;

— металлические конструкции для большепролетных крыш; выставочные, спортивные или демонстрационные залы, ангары, ремонтные мастерские и т.д…;

— металлические конструкции для определенных стационарных или мобильных механизмов — краны, мостовые краны;

— конструкции из листового металла — контейнеры или резервуары;

— легкие стальные конструкции из холодноформованных тонкостенных профилей;

Металлические конструкции и строительные элементы

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Стальные конструкции изготавливаются из полуфабрикатов, производимых сталелитейной промышленностью; в зависимости от конкретных условий эксплуатации, стали могут быть сгруппированы по своим эксплуатационным характеристикам следующим образом:

— стали общего назначения, поставляемые в виде горячекатаного проката, представляющие собой картонные или низколегированные стали, классифицируемые в соответствии с минимальной прочностью на разрыв, представляющей марку стали;

— стали, устойчивые к коррозии атмосферными агентами (ORC), полученные путем легирования элементами, которые переходят в раствор при анодной реакции медленнее, чем железо (медь, фосфор, хром, никель);

— мелкозернистые стали для сварных конструкций (OCS), которые являются низколегированными, мелкозернистыми сталями;

— хрупкие низко- и очень низкотемпературные стали, полученные легированием никелем;

— стали с очень высоким пределом текучести, изготовленные из некоторых низколегированных сталей по специальной технологии;

— легированные (хромистые) стали для специальных изделий, таких как высокопрочные винты.

Физико-механические характеристики сталей определяются с помощью лабораторных испытаний, наиболее важным из которых является испытание на растяжение, регистрирующее деформацию образцов под нагрузкой. Результаты испытаний на растяжение выражаются графически с помощью σ-ε диаграммы, называемой характеристической диаграммой.

Другие лабораторные испытания металлов, используемых в строительстве, включают:

— твердость, обычно определяемая по кривой Бринелля, которая заключается в измерении сопротивления поверхности металла проникновению твердого стального стержня, на который действует постоянная сила.

Твердость обозначается HB и выражается как отношение интенсивности силы к площади поверхности вмятины, оставленной шариком.

— упругость, или попытка разрушения при ударе, которая выражается как отношение механической работы, поглощенной образцом при разрушении, к площади участка разрушения;

— испытание на изгиб проводится в условиях холодной площадки с целью оценки способности стали к пластической деформации;

— испытание на усталость, целью которого является оценка поведения стали при переменных, периодических нагрузках.

Прокат и прочие полуфабрикаты из металла

Прокат — это стандартизованные полуфабрикаты, изготовленные из стали в сталелитейной промышленности, а затем в виде:

— Лист, получаемый путем горячей прокатки углеродистой или легированной стали в виде тонких (1-2 мм), средних (3-4 мм) и толстых (более 4 мм) листов. Путем резки листов получаются плоские плиты шириной от 160 до 600 мм и толщиной от 6 до 40 мм;

— прокатные профили, которые отличаются по форме и размерам поперечного сечения;

— трубы для строительства и монтажа, изготовленные из стали, горячекатаные или продольно или спирально сваренные и т.д.

— трубы и фитинги из чугуна, с фланцами или без, свинцовые трубы, напорные или дренажные трубы и трубы из меди, цинка или оцинкованной стали для установок;

— заклепки из OL 34 или OL 37 и заклепки из цветных металлов (медь, алюминий, латунь);

— винты, гайки, фланцы и т.д.

— фурнитура для столярных изделий;

— сварочные материалы — электроды и сварочные флюсы.

В строительстве используются изделия из цветных металлов:

— алюминий и алюминиевые сплавы в виде проволоки, листов и профилей;

— цинк и медь в виде проволоки, листов, труб, используемых в установках, облицовке и т.д.

— свинец, используемый в основном в установках в виде труб.

Цветные материалы используются в меньших масштабах в виде сплавов;

— латунь (сплав меди и цинка) и бронза (сплав меди и олова), используемые в сантехнических и столярных работах (ironmongery);

дюралюминий (сплав алюминия с магнием), используемый для изготовления профилей для некоторых конструкционных элементов.

Металлические конструкции и строительные элементы
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Принципы строительства

Металлические конструкции — это пространственные сооружения, выполненные путем соединения элементов сопротивления, которые можно сгруппировать в соответствии с их геометрическими и механическими характеристиками в следующие категории: тросы, прутки, пластины.

Кабели, длина которых преобладает по отношению к размерам поперечного сечения, не имеют жесткости на изгиб и сжатие и способны воспринимать только осевые растягивающие напряжения.

Прутки обладают жесткостью на изгиб и сжатие и способны воспринимать любой вид напряжения: растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение.

Плоские или изогнутые пластины, в которых два измерения преобладают по отношению к третьему (толщина), используются для изготовления платформ, ручек контейнеров и т.д.

Элементами, широко используемыми в строительстве металлических конструкций, являются:

— Балки с ригелями, образующие недеформируемые плоские и пространственные системы, состоящие из прямых стержней, собранных в узлах; они напряжены как единое целое при изгибе, что вызывает осевые напряжения (растяжение и сжатие) в стержнях; изгиб стержней может происходить как вторичное напряжение из-за жесткости узлов или местных нагрузок, приложенных между узлами;

— полнотелые балки, представляющие собой брусья с поперечным сечением, приспособленным к изгибающим нагрузкам со сдвигающим усилием;

— стойки, которые представляют собой вертикальные стержни, напряженные при центральном или эксцентрическом сжатии.

Балки с решеткой

Области применения разнообразны: крыши с большими пролетами для промышленных зданий цехового типа или для зданий социально-культурного назначения, прокатные леса, автомобильные или железнодорожные мосты и т.д.

Система балок может быть треугольной, прямоугольной, перекрестной, К-образной или с дополнительными брусьями (диагоналями и стойками) для уменьшения длины смятия некоторых основных элементов или для создания дополнительных узлов передачи нагрузки.

Т-образное сечение, одностенные балки для ферм с небольшими (простыми) пролетами и требуемой площадью балок до 300 см2 приводят к простым формам конструкции.

Для средних ферм профили балок получают из двух прокатных профилей или двух близко расположенных и соединенных карнизов, при необходимости профили могут быть усилены сварными или клепаными пластинами. Двустенные секции получаются путем соединения двух стержней с помощью бусин. Это конструктивное решение, применяемое в фермах с большими пролетами, упрощает крепление стержней в узлах и придает конструкции высокую жесткость.

Крепление брусьев в узлах достигается конструктивно за счет:

— прямое крепление, для стержней с низким напряжением;

— крепление с накладными гильзами, для стержней с высокими напряжениями, с двустенными секциями;

— сцепление сопел, с одностенными или двустенными секциями, когда узел также оснащен пяточными сердечниками.

В качестве способов соединения используются сварка, свинчивание и, реже, клепка.

Металлические конструкции и строительные элементы

СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ

Сварные соединения

Сварочные процессы, используемые в стальных конструкциях, делятся на две группы:

сварка плавлением включает в себя
— дуговая сварка;

— оксиацетиленовая сварка без пламени толстых заготовок;

Соединение осуществляется с помощью расплавленного металла.

сварка под давлением или электрическая контактная сварка:
— Стыковая сварка;

— точечная сварка;
— сварка непрерывной полосой

Азотированные соединения

Заклепка представляет собой цилиндрический стержень, заканчивающийся головкой большего диаметра, называемой посадочной головкой. Чтобы сделать соединение, которое составляет затягивающий пакет; затем материалом из собственного стержня заполняются отверстия и изготавливается вторая головка, называемая формируемой головкой или затягивающей головкой.

Классификация заклепок

1. по назначению заклепочные соединения, используемые в металлических конструкциях, делятся на:

(a) прочностные заклепки в крепежных деталях и крепежных элементах;

б) крепежные детали для крепления;

в) резистивные соединения — уплотнения;

г) герметизация стыков.

2. в соответствии с методом изготовления. Клепка выполняется горячим или холодным способом.

a) Горячая клепка производится для заклепок диаметром более 13 мм — перед вставкой в отверстия пакета крепежа они нагреваются до 800-1000oC.

b) Холодная клепка или прессование с помощью специальных машин.

3. по прочности соединения:

a) клепаные соединения с нормальной прочностью;

b) заклепочные соединения низкой прочности

Болтовые соединения

Для болтов используйте круглые прутки из стали OL 38 (прочность на разрыв от 3800 до 4700 кг/см2 , минимальное удлинение 21%) или стали.

Металлические конструкции и строительные элементы
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Определение: в области металлических конструкций существует широкий спектр работ, от масштабных цельных конструкций до мелких элементов, выполненных из металлических материалов с различными формами и характеристиками, обработанных и собранных в соответствии с деталями исполнения в строительные элементы: колонны, балки, фермы и т.д.

Он используется в очень широких областях:

— цельнометаллические конструкции сопротивления в залах с мостовыми кранами, с большими пролетами и пролетными строениями, большой высотой столбов;

— металлические крыши на железобетонных колоннах (обычно сборные);

— цельностальные конструкции для многоэтажных зданий большой высоты;

— строительство внутри больших промышленных зданий (платформы, пешеходные дорожки);

— металлические леса для поддержки машин или технологических установок;

— наружные ограждения или внутренние перегородки промышленных зданий;

— специальные конструкции с очень высокими потолками;

— вторичные элементы: металлические пластины, вмонтированные в бетон, металлические кронштейны, дополнения.

 

Важность работ по изготовлению металлических конструкций

 

Учитывая большое разнообразие стальных конструкций, их реализация предполагает знание и соблюдение очень широкого спектра мер, а именно:

— точное выполнение элементов, по которым собираются и крепятся конструкции: фундаменты, железобетонные столбы, анкерные болты, наличие других металлоконструкций;

— выполнение в специализированных производственных подразделениях (промышленных или собственных цехах) собранных деталей и элементов в строгом соответствии с размерами, указанными в исполнительных чертежах, и качеством используемых сталей;

— правильная транспортировка и хранение металлических деталей, изготовленных с применением средств и устройств, обеспечивающих их целостность и недеформируемость;

— обеспечение защиты от действия атмосферных агентов путем окраски, нанесения покрытий, специальных мер в агрессивных средах.

 

Характеристики работ по изготовлению металлических конструкций

 

Работы по изготовлению металлических конструкций требуют соответствующего обеспечения специальных условий, а именно:

— с точки зрения материалов, проблемы, связанные с качеством используемых сталей, недеформируемостью компонентов каждого элемента, недопущением коррозии за допустимые пределы;

— с точки зрения рабочей силы, металлические конструкции требуют более высокого уровня квалификации, что может обеспечить высокое качество изготовления и сборки;

что касается оборудования, необходимого для транспортировки, перемещения и сборки металлических компонентов, то оно обычно такое же, как и на строительных площадках.

 

Классификация работ по изготовлению металлических конструкций

 

Из множества возможных классификаций только две имеют прямое отношение к работе на объекте:

1) классификация по месту изготовления металлических элементов:

— элементы, изготовленные на специализированных промышленных предприятиях (в частности: стальные балки и фермы, столбы, прокатные балки);

— элементы, изготовленные в специализированных цехах на производственных базах строительного подразделения;

— простые элементы, сделанные на заказ.

2) классификация по месту сборки металлических элементов:

— элементы, собранные на земле и собранные в виде крупных строительных деталей (крыши, собранные на земле и затем поднятые на место, ограждения из предварительно собранных крупных панелей и т.д.);

— элементы, собранные по частям в окончательном положении (фермы, панели, ограждения, платформы и дорожки);

Металлические конструкции и строительные элементы

Существенные критерии при выборе оптимального технологического варианта стальных конструкций

 

Выбор технологического варианта для выполнения стальных конструкций зависит от:

— тип структуры;

— тип металлических элементов;

— форма и размеры металлических элементов;

— вес элементов;

— транспортные возможности от места производства до места сборки и подъездные пути;

— возможности крепления грузоподъемного оборудования в цехах по производству металлоконструкций и на стройплощадке;

— площадь, имеющаяся на площадке для хранения, для сборки деталей металлических конструкций на земле — возможности доступа с помощью транспорта и подъема в районе расположения объекта;

— степень квалификации имеющейся рабочей силы;

— количество рабочих, доступных для выполнения сборочных операций;

— тип и количество выполняемых соединений.

 

Подготовка работ

 

Она является чрезвычайно важным этапом, от которого зависит качество выполнения, производительность работ, рациональное использование ресурсов и, наконец, соблюдение сроков ввода инвестиций в эксплуатацию.

Подготовка работ в основном должна быть сосредоточена на следующих аспектах:

— снабжение необходимыми материалами и обеспечение их правильного хранения;

— обеспечение изготовления металлических деталей в специализированных цехах;

— предоставление специальных транспортных средств, оборудованных для перевозки от места производства до места сборки;

— обеспечение транспортных маршрутов;

— обеспечение средств перемещения: кранов, мостовых кранов и т.д. в цехах;

— определение места и способа хранения товаров в цехах и на участке;

— составление соответствующей технологической карты на выполнение монтажа, предусматривающей метод монтажа, машины, необходимые для выполнения погрузочно-разгрузочных работ, временные конструкции, необходимые для монтажа;

— предоставление в документации источников воды, электроэнергии и других элементов, необходимых для выполнения работ.

 

Производство металлических конструкций

 

В специализированных подразделениях стальных конструкций обычно изготавливаются стандартные элементы, такие как фермы, панели, балки, элементы закрытия, но также и другие элементы, не предусмотренные стандартными проектами, такие как столбы, уникальные фермы, платформы, пешеходные дорожки и т.д.

Технические элементы должны быть транспортабельными. Это условие выполняется либо когда сам элемент поддается калибровке, либо когда агабаритные элементы поддаются секционированию.

 

Мастерские по изготовлению металлоконструкций в составе строительных блоков

 

Как правило, эти мастерские должны быть оборудованы:

— производственный цех (цех по изготовлению металлоконструкций);

— оборудование для перемещения материалов и производства (краны, мостовые краны);

— склад материалов;

— разделочная площадка (участок), оснащенная необходимыми механизмами и приспособлениями.

— внешняя рабочая платформа для очень крупных деталей;

— склад готовой продукции, узлов и деталей;

— лаборатория или лабораторный пункт для проведения разрушающих и неразрушающих испытаний.
Изготовление металлических деталей на месте

Выполнение металлических конструкций на месте, непосредственно на месте установки, как правило, строго ограничивается небольшими, дополняющими друг друга элементами.

Для этого оборудование участка также не должно быть специальным, ограничиваясь обеспечением минимальных возможностей резки, раскроя и сварки деталей.

Металлические конструкции и строительные элементы

Транспортировка элементов стальных конструкций

 

Тип транспорта выбирается в зависимости от:

— расстояние транспортировки;

— вес элемента;

— их форму и размеры;

— существующие транспортные маршруты.

Транспортировка может осуществляться путем:

— CFR;

— автомобиль;

— различные специальные средства (платформы).

Хранение строительных элементов

Хранение является обязательным этапом. На каждом складе арматура должна обеспечивать целостность металлических элементов в течение всего периода хранения.

 

Возведение металлических конструкций

 

Сборочные операции осуществляются путем соединения элементов, выполненных с помощью сварки, болтов, высокопрочных винтов и, реже, заклепок. Эти типы соединений требуют точного исполнения с очень малыми допусками. Перед началом собственно сборки необходимо выполнить некоторые операции для проверки имеющихся элементов и при необходимости их корректировки. Для этого проверяется наличие сертификатов качества материалов и инспекционных бюллетеней на каждую фазу элементов, размеры и общий вид элементов и соединений, а также оси и размеры существующих элементов, на которых будут собираться новые элементы металлоконструкций, и зоны их соединений. Также проверяется организация доступа к монтажным кранам и транспортным средствам.