УДК 621.771.63

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГНУТОСВАРНЫХ ПРОФИЛЕЙ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Зернов Владимир Викторович1, Зайцев Михаил Борисович2, Толстенкова Инна Игоревна3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика»
3Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
Данная статья посвящена вопросам использования гнутосварных профилей в строительных конструкциях. Показано влияние рационального использования гнутосварных труб на расход стали для элементов конструкций.

Ключевые слова: гибкость, гнутые профили, конструкции зданий, стальные фермы, удельный радиус инерции, ядровое расстояние


RATIONAL USE GOTOWANYCH PROFILES IN BUILDING CONSTRUCTIONS

Zernov Vladimir Victorovich1, Zaytsev Mihail Borisovich2, Tolstenkovа Inna Igorevna3
1Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor of department “Mechanics”
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor of department “Mechanics”
3Penza State University of Architecture and Construction, Student

Abstract
This article is devoted to the use gotowanych profiles in building constructions. Shows the influence of the rational use of gotowanych pipes on the consumption of steel for structural components.

Keywords: building structures, cold-formed profiles, flexibility, sound the distance, specific radius of gyration, steel trusses


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Зернов В.В., Зайцев М.Б., Толстенкова И.И. Рациональное использование гнутосварных профилей в строительных конструкциях // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 11. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/11/41215 (дата обращения: 03.06.2017).

Поиски путей уменьшения расхода металла и стоимости конструкций при одновременном улучшении их качества привели к широкому внедрению листовых коробчатых конструкций взамен решетчатых, а в решетчатых конструкциях – к значительному увеличений применения гнутых и гнутосварных профилей взамен открытых уголковых и швеллерных.
Изготовление гнутых профилей осуществляется методом холодной вальцовки профилегибочных станах. Их получают из цветных металлов и сплавов, углеродистой, низколегированной и легированной сталей с шириной исходной заготовки до 2000 мм, толщиной до 20 мм . 
Впервые профилегибочные станы были установлены в CША в 1910 году и предназначались в основ­ном для машиностроения, а именно для автомобилестроения. В Европе они появились несколько позже.
Изготовление гнутых профилей на профилегибочных станах является высокопроизводительным процессом (скорость выхода готового профиля составляет 150-180м/мин.)
Горячая прокатка часто ограничивает, а иногда и вовсе не дает возможности получить необходимые и наиболее выгодные, с точки зрения прочности, профили, а также профили с тонкими стенками.
Метод гибки в валках позволяет получать профили с наиболее рациональным распределением металла по сечению, в связи с чем могут быть достигнуты максимальная прочность и жесткость при минимальном расходе металла.
Холодной вальцовкой можно изготавливать элементы, которые позволяют заменить конструкции, состоящие из двух и более горяче­катаных профилей. Это обеспечивает значительную экономию метал­ла, а в процессе монтажа резко сокращает необходимость в опера­циях клепки, сварки и сборки, что приводит к уменьшению трудовых затрат.
Применение в различных конструкциях гнутых профилей с одинаковой толщиной по всему сечению облегчает выполнение технологи­ческих операций по сборке и уменьшает затраты труда на монтаж этих конструкций.
При изготовлении деталей холодным профилированием значитель­но сокращаются затраты на механическую обработку. Коэффициент использования металла при профилировании колеблется в пределах 99,5-99,9%, а количество брака в 8-10 раз меньше, чем при горя­чей прокатке на сортовых станах /1/.
Гнутые профили не требуют правки. Точность деталей выше, чем при горячей прокатке, что обеспечивает их взаимозаменяемость.
Меньшее количество дефектов на поверхности гнутых профилей обеспечивает большую коррозионную стойкость и высокую конструктивную прочность. Такие дефекты, как микроскопические трещины и царапины на поверхности, развиваясь в глубину, способствует усилению коррозии, а также концентрации напряжений и уменьшению срока службы детали или конструкции. С этой точки зрения гнутые профили, изготовленные из горячекатаной травленой или холоднокатаной стали, являются более долговечными, чем профили, изготовленные другими способами.
Кроме того оборудование для холодной вальцовки менее сложно и дешевле в изготовлении, чем прокатное и прессовое /1/.
Одним из крупнейших потребителей гнутых профи­лей стало строительство.
При изготовлении холодногнутых профилей исходная заготовка подвергается упругому деформированию на плоских участках и пластическому деформированию в местах изгиба.Процессы, приводящие при холодной пластической деформации к упрочнению, вызывают одновременно снижение пластичности. При предельной степени деформации предел текучести металла становится равным временному сопротивлению и относительное удлинение снижается до нуля. Темп повышения пре­дела текучести выше темпа повышения временного сопротивления. Следовательно, после профилирования гофрированный лист имеет в поперечном сечении различные по свойствам и структуре участки.
Испытания стандартных образцов, вырезанных из характерных участков гнутых профилей, на статические нагрузки показали повышение прочности материала в местах изгиба, а на удалении примерно шести толщин от оси изгиба этого повышения практически не наблюдается и прочность материала равна прочности исходной заго­товки /2/.

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

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

Для получения высоких характеристик ρ и i материал по сечению необходимо располагать на максимальном удалении от центра тяжести. 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.
В новом своде правил СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*» представлены нормативные и расчётные положения, внесён целый ряд изменений и дополнений по сравнению со старой редакцией СНиП, в частности, касающиеся элементов конструкций из гнутосварных профилей /3/. Так в таблице 1 для сравнения приведены значения коэффициентов устойчивости в зависимости от типа сечения стержня. Из нее следует, что рациональное использование стержней из гнутосварных труб квадратного и прямоугольного сечений (тип а) взамен уголковых (тип с) позволяет снизить расход стали. Например, в стержнях ферм, в которых обычно для поясов и опорных раскосов значения гибкостей λ= 60…90 (условные гибкости примерно 2…3,2), а для решётки λ = 100…120 (условные гибкости примерно 3,4…4) экономия металла при использования труб квадратного сечения может достигать 20%.

Таблица 1. Коэффициенты продольного изгиба

Условная гибкость

Коэффициенты φ по СП 16.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП II-23-81*» для различных типов поперечных сечений стержней (см. табл.Д.1)
Коэффициентыφ по СНиП 
II-23-81* «Стальные конструкции» (см. табл.72)
тип а
тип b
тип c

0,40,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

5,2

999994

981

968

954

938

920

900

877

851

820

785

747

704

660

615

572

530

475

431

393

359

330

304

281

998986

967

948

927

905

881

855

826

794

760

722

683

643

602

562

524

487

453

421

392

359

330

304

281

992950

929

901

878

842

811

778

744

709

672

636

598

562

526

492

460

430

401

375

351

328

308

289

271

989969

953

934

913

891

866

841

813

785

755

718

673

628

587

547

508

471

436

402

370

340

312

289

268

Примечание. Значение коэффициентов φ в таблице увеличено в 1000 раз.

Библиографический список
  1. Березовский С.Ф., Кропылев Ф.М. Производство гнутых профилей.-М.: Металлургия, 1978. – 152 с.
  2. Тришевский И.С. и др. Гнутые профили проката: Справочник. – М.: Металлургия, 1980. – 351с.
  3. Кузин Н.Я. Проектирование и расчёт стальных ферм покрытий промышленных зданий: Учебное пособие. – Пенза: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. 2014 г. –247с..


Все статьи автора «Зайцев Михаил Борисович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: