Презентация "Область применения металлических конструкций"

Лекция № 2

Область применения металлических конструкций

Презентация к дисциплине

МДК 02.01 Расчет и проектирование сварных конструкций

специальность 22.02.06 Сварочное производство

Разработала преподаватель Волгоградского техникума нефтяного и газового машиностроения им.Героя Советского Союза Н.Сердюкова

Галанина Л.В.

г.Волгоград, 2018 г

• Металлические конструкции применяются во всех инженерных сооружениях. В зависимости от конструктивной формы и назначения металлические конструкции можно разделить на 8 типов:

1. Промышленные здания

• цельнометаллические или со смешанным каркасом (колонны железобетонные). Цельнометаллические колонны в зданиях с большим пролетом, высотой и грузоподъемностью.

2. Большепролетные покрытия зданий

• спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры, ангары и др. (пролеты до 100-150 м).

3. мосты, эстакады

• мосты на железнодорожных и автомобильных магистралях.

4. Листовые конструкции

• резервуары, газгольдеры, бункеры, трубопроводы большого диаметра и др.

5. Башни и мачты

• – радио и телевидения, в геодезической службе, опоры линии электропередачи, нефтяные вышки и др.

6.Каркасы многоэтажных зданий

• Применяются в многоэтажных зданиях, в условиях плотной застройки больших городов.

7. Крановые и другие подвижные конструкции

• мостовые, башенные, козловые краны, конструкции экскаваторов и др.

8. Прочие конструкции

• по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов для космической и радиосвязи, платформы для разведки и добычи нефти и газа в море и др.

Металлические конструкции обладают следующими достоинствами:

• 1. надежность. Надежность металлических конструкций обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с теоретическими расчетными предпосылками об упругой и упруго-пластической работе материала, обоснованными основными положениями сопротивления материалов и теории упругости и пластичности. Сталь – изотропный материал, имеет мелкозернистую структуру с одинаковыми механическими свойствами во всех направлениях.
• 2. Легкость . Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций металлические конструкции являются относительно наиболее легкими, несмотря на высокую плотность стали ( ρ  = 7850 кг/м 3 ) по сравнению с бетоном ( ρ  = 2400 кг/м 3 ) и даже древесиной ( ρ  = 500 кг/м 3 ).

• 3. Индустриальность. Металлические конструкции в основной своей массе изготавливаются на заводах, оснащенных современным специальным оборудованием, а механизированный монтаж на месте возведения сооружения ускоряет ввод его в эксплуатацию. Все это исключает или до минимума сокращает тяжелый ручной труд.
• 4.  Непроницаемость -  Металлы облают не только значительной прочностью, но и высокой плотностью – непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность металла и его соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления листовых конструкций.

• Ремонтопригодность.  Применительно к стальным конструкциям наиболее просто решаются вопросы усиления, технического перевооружения и реконструкции. Хорошая приспособленность для крепления различных коммуникаций, нового технологического оборудования к элементам существующего каркаса с помощью сварки.
• Сохранность металлического фонда  – возможность использования металлоконструкций, отслуживших свой срок в результате физического и морального старения (возврат в отрасли хозяйства в виде металлического лома).

• Лучшая приспособленность  металлоконструкций для тяжелых условий работы (высокая температура до +400ºС, динамические и циклические нагружения, большие нагрузки).
• Меньшая подверженность механическим повреждениям  в процессе перевозки, монтажа и эксплуатации.
• Меньшая зависимость себестоимости от серийности, благодаря сравнительно малой стоимости вспомогательных приспособлений при изготовлении и монтаже. Возможность быстро переналаживать оснастку изготовления.
• Высокие эстетические свойства , возможность создания самых различных форм.

Металлические конструкции имеют следующие недостатки:

• 1.  Коррозия - незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).

• 2.  Небольшая огнестойкость - у стали при температуре 200˚С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600˚С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300˚С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т.д.).

При проектировании металлических конструкций учитываются следующие требования:

• 1. Условия эксплуатации. 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.

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.).

• 2. 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.

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

• 3. Транспортабельность  (перевозка по частям или целиком с применением соответствующих транспортных средств).
• 4. Технологичность  – использование современных технологических приемов, обеспечивающих снижение трудоемкости.
• 5. Скоростной монтаж - сборка в наименьшие сроки.
• 6. Долговечность  – определяется сроками физического и морального износа.
• 7. Эстетичность.  Конструкция должна обладать гармоничными формами.

• Достигается это путем использования низколегированных и высокопрочных сталей, экономичных прокатных и гнутых профилей, внедрения в строительство пространственных, предварительно напряженных, висячих, трубчатых и т. п. конструкций, совершенствованием методов расчета и изысканием конструктивных оптимальных решений с использованием ЭВМ. Кроме того, разработаны типовые решения часто повторяющихся конструктивных элементов - колонн, ферм, подкрановых балок, оконных и фонарных проемов, радиомачт, башен, опор линии электропередачи, резервуаров т.п.

• ВЫВОД

• Основным принципом проектирования является достижение трех главных показателей:
• экономии стали;
• повышение производительности труда при изготовлении;
• снижение трудоемкости и сроков монтажа, которые определяют стоимость конструкции.

• Вопросы для контроля знаний

Вопросы по теме «Материалы, применяемые для сварных конструкций»

• 1. Какие материалы применяются для сварных конструкций?
• 2. Какие исходные данные определяют выбор материала для сварной конструкции?
• 3. На какие группы делятся стали, используемые для изготовления сварных конструкций?
• 4. Как получают высокопрочные стали и какого их преимущество?

• В чем преимущество применения различных штампованных и гнутых профилей для изготовления сварных конструкций?

Вопросы по теме «Основные виды сварных соединений и типы сварных швов

• 1. Как классифицируются сварные соединения?
• 2. Как классифицируются сварные швы?
• 3. Как обозначаются сварные швы на чертежах конструкции?
• 4. Назовите конструктивные элементы сварных соединений и швов, выполненных дуговыми способами сварки.