10956

80

80

Рис. 54, б). Велотрек в Крылатском, Москва

81

81

Рис. 54, в). Велотрек в Крылатском, Москва

82

82

Рис. 55, а). Универсальный спортивный зал на 5 тыс. мест в Измайлове, Москва

83

83

Рис. 55, б). Универсальный спортивный зал на 5 тыс. мест в Измайлове, Москва

84

84

Рис. 56, а). Крытый стадион им. В.И. Ленина в Ленинграде

85

85

Рис. 56, б). Крытый стадион им. В.И. Ленина в Ленинграде

87

1.3. Основные преимущества и недостатки стальных конструкций

Комментируя основные достоинства стальных конструкций, можно выделить следующие критерии эффективности стали как строительного материала.

Высокая надежность, которая обеспечивается весьма обоснованными расчета- ми по существующей теории сопротивления материалов и теории упругости, разрабо- танной в основном на стальных образцах.

Способность к пластическому деформированию, позволяющая перераспреде-

лять: усилия между элементами (или зонами) конструкции в случаях неупругой работы отдельных сечений (или участков); значительные перемещения в конструкции перед потерей несущей способности.

Легкость конструкций из стали, которую можно измерить с помощью величи- ны С – коэффициента легкости:

С = g′ ×r R [м-1],

где g′ − ускорение свободного падения [м/сек2]; ρ − плотность материала (масса) [кг/м3];

R − основная прочностная характеристика материала [кН/см2]. Значения коэффициента С для некоторых материалов приведены ниже:

-сталь С245: С = 3,2 · 10-4 м-1;

-сталь С590: С = 1,3 · 10-4 м-1;

-железобетон класса прочности В20: С = 21,4 · 10-4 м-1;

-алюминиевый сплав Д16-Т: С = 1,1 · 10-4 м-1;

дерево (вдоль волокон): С = 6,0 · 10-4 м-1.

Высокая жесткость стали, определяемая модулем упругости (модулем Юнга), одинаковым для всех сталей и равным для проката Е = 2,06 · 105 Н/мм2 (МПа).

Значения модуля упругости Е для некоторых материалов приведены ниже: - бетон: Е = 0,29 · 105 Н/мм2 (в 7,1 раза ниже, чем у стали);

-алюминиевый сплав Д16-Т: Е = 0,71 · 105 Н/мм2 (в 2,9 раза ниже, чем у стали);

-дерево (вдоль волокон): Е = 0,11 · 105 Н/мм2 (в 18,7 раза ниже, чем у стали).

Из недостатков стали как материала для строительных конструкций следует выделить три основных:

−подверженность коррозии;

−слабая огнестойкость;

−хрупкость при низких температурах.

Рассмотрим эти недостатки подробнее.

На подверженность стали коррозии влияют следующие факторы:

-форма сечения элементов;

-химический состав стали;

-относительная влажность среды эксплуатации;

-агрессивность среды эксплуатации;

-концентрации напряжений и деформаций.

Зависимость коррозии от формы сечения элемента оценивается скоростью кор- розии проката конкретной формы по сравнению со скоростью коррозии эталонного об-

разца: u = u0 × к [ммгод],

где к − коэффициент формы сечения,

88

υ0 - скорость коррозии эталонного образца. Значение коэффициентов к приведены ниже:

Зависимость скорости коррозии от химического состава выражена: во-первых, степенью раскисления, снижаясь от кипящей стали («КП») к полуспокойной («ПС») до спокойной («СП»); во-вторых, показана в п.1.2 (нормирование полезных компонентов), в котором в табл. 1 приведено снижение сопротивляемости коррозии или, наоборот, повышение в зависимости от вида полезного компонента.

Относительная влажность повышает скорость коррозии при значениях влаж- ности > 60% совместно с наличием производственной пыли.

Агрессивность эксплуатационной среды повышает скорость коррозии за счет химического соединения с железом агрессивных газов.

Слабая огнестойкость стали выражается в резком снижении механических ха- рактеристик: E , σТ , σв , - при температуре t° ³ 400°C .

Хрупкость стали при низких температурах – проявляется для малоуглероди-

стых сталей при t° < 45°C , для низколегированных сталей - при t° < 55°C , за ис- ключением сталей с повышенным содержанием меди (С345Д, С375Д, С390Д), С590К (с

никелем и кобальтом).

1.4. Области рационального применения стальных конструкций

Определение рациональной области применения стальных конструкций произ- водится на основе анализа технико-экономических показателей с учетом наличия соот- ветствующей производственной базы и материальных ресурсов у строительной органи- зации.

С учетом возможных ограничений или указаний стальные конструкции при- меняют в зданиях и сооружениях при различных пролетах, высотах и нагрузках.

Полностью стальные каркасы применяют в промышленных зданиях с большими пролетами (³ 30 м в отапливаемых зданиях и ³ 18 м в неотапливаемых зданиях), с большими высотами и оборудованных мостовыми кранами большой грузоподъемно- сти, а также в производственных зданиях из легких типовых конструкций.

По согласованию с застройщиком стальные конструкции применяют в каркасах высотных и многоэтажных зданиях.

1.5.Выбор материалов для строительных стальных конструкций

1.5.1.Основные характеристики строительных сталей по механическим

свойствам

Согласно [4] основными характеристиками материалов, используемых при про- ектировании, служат их нормативные значения. Для сталей такими характеристиками являются:

а) Ryn − нормативное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести. По [4] Ryn − предел текучести стали, принимаемый равным значе-

нию предела текучести σT по государственным стандартам и техническим условиям на