§ 43. Стальной прокат и стальные конструкции [1986 Попов К.Н. - Материаловедение для каменщиков, монтажников конструкций]

Большое количество стали используют для изготовления строительных стальных конструкций - крупноразмерных элементов зданий и сооружений. Стальные конструкции изготовляют из стального проката, соединяемого сваркой, заклепками и болтами. Начало применения стальных конструкций в строительстве относится к концу XIX в., когда было освоено промышленное производство стали. Стальные конструкции надежны в эксплуатации, обладают небольшой массой и габаритами по сравнению с каменными и железобетонными конструкциями.

В современном строительстве стальные конструкции используют в качестве несущих конструкций для высотных жилых зданий, уникальных общественных зданий, промышленных предприятий, а также при строительстве мостов, телевизионных башен и т. п. Чаще всего стальные конструкции воспринимают изгибающие и растягивающие усилия, реже сжимающие. Наиболее рационально применять стальные конструкции для перекрытия больших пролетов в зданиях (цеха, зрительные залы, Дворцы спорта), для каркасов высотных зданий и промышленных цехов с тяжелым крановым хозяйством. Использование стальных конструкций должно обосновываться экономически.

Стальные конструкции обычно выполняют из прокатных элементов различного профиля (выпускаемых по определенному перечню - сортаменту), трубчатых и гнутых профилей, полосовой и листовой стали. В строительстве чаще всего применяют следующие прокатные (рис. 26) и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно- и неравнополочные, прямоугольные и квадратные трубы. Каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами.

Рис. 26. Основные виды прокатных профилей: а - неравнополочный уголок, б - равнополочный уголок, в - швеллер, г - двутавр, д - стальной профильный настил (поперечное сечение)

Балки двутавровые изготовляют 23 типоразмеров от № 10 до № 60 (номер указывает высоту балки в см), длиной от 4 до 13 м; швеллеры - 22 типоразмеров от № 5 до № 40 и длиной от 4 до 13 м. Помимо указанных типоразмеров двутавровых балок и швеллеров выпускают широкополочные двутавры и швеллеры, которые отличаются от обычных большей шириной полки и меньшей общей высотой профиля, при этом несущая способность элемента сохраняется. Широкополочные профили применяют, когда необходимо сократить высоту металлоконструкции.

Прокатную угловую равнополочную сталь выпускают 84 типоразмеров с шириной полок 20...250 мм и толщиной 3...30 мм, а неравнополочную - 50 типоразмеров с шириной большей полки 25...250 мм и толщиной полок 3...20 мм. Прокатные профили используют как самостоятельно, так и для получения составных металлических конструкций большой несущей способности: колонн, балок, ферм. Стальные конструкции изготовляют также из листовой и широкополосной стали толщиной листа 6...20 мм.

Для устройства перекрытий в промышленных зданиях выпускают стальной профилированный настил из листовой стали толщиной 0,8...1 мм. Ширина листов настила 680 и 782 мм, длина 6,9 и 12 м, высота гофра 60 и 72 мм.

Стальные конструкции изготовляют на специализированных заводах индустриальными методами и поставляют в виде отдельных крупных сборочных единиц или целиком. При монтаже их соединяют друг с другом болтами или сваркой.

По назначению стальные конструкции подразделяют на колонны, прогоны, фермы.

Колонны бывают сплошные, состоящие из одного или нескольких профилей, или решетчатые, которые состоят из двух или четырех ветвей, соединенных между собой решеткой. Верхняя часть колонны называется оголовок, нижняя - башмак. Колонна воспринимает сжимающие нагрузки.

Прогоны (балки) обычно двутаврового сечения изготовляют или из двутавровых балок, или в случае перекрытия больших пролетов сварными из стального листа (высота балки при этом может достигать 2 м).

Фермы - плоские решетчатые конструкции, перекрывающие весь пролет здания (длина ферм 18; 24; 30; 36 м и более) - изготовляют обычно из угловой стали с креплением сборочных единиц листовой сталью.

Перспективно применение пространственных металлических конструкций для перекрытия больших пролетов.

Все стальные конструкции, поступающие на стройки, должны быть огрунтованы. Места соединений и повреждения огрунтовки огрунтовывают после монтажа. Необходимо помнить, что стальные конструкции, имеющие большую несущую способность в рабочем положении, могут легко деформироваться от небольших усилий во время транспортирования и хранения. Поэтому транспортируют и хранят их в соответствии с требованиями к данной конструкции. Гибкие элементы при транспортировании раскрепляют.