Yuk ko'tarish qobiliyatini tushunish: Konstruktiv loyihalashning asosi
Po'lat konstruksiyaning yuk ko'tarish qobiliyati — bu turli kuchlarga xavfsiz qarshilik ko'rsatish va buzilish yoki ortiqcha deformatsiya boshlamasdan qo'llanish qobiliyatidir. Professional muhandislik atamasida bu qobiliyat AISC 360 (LRFD/ASD) yoki Eurocode 3 kabi qabul qilingan loyihalash me'yori bo'yicha o'q kuchlarini (cho'zish va siqish), egilish momentlarini, kesish kuchlarini va ularning kombinatsiyalarini qo'llab-quvvatlaydigan konstruktiv elementlarning qobiliyati bilan aniqlanadi. Konstruksiya doimiy yuklarni (o'z og'irligi), foydalanish yuklarini (odamlar, uskunalar va jihozlar), shamol yuklarini, zilzila kuchlarini va boshqa atrof-muhit yuklarini qo'llab-quvvatlaydigan qilib loyihalanishi kerak. asosiy tamoyil shundaki, har bir poʻlat elementning loʻshish kuchi faktorlangan yuk kombinatsiyalari asosida aniqlangan talab qilinadigan kuchdan kamida teng yoki undan ortiq boʻlishi kerak.
Poʻlat konstruksiyalar oʻzining ijaraga olinish nuqtasigacha chiziqli elastik tarzda javob beradi va undan keyin vayron boʻlishdan oldin plastik deformatsiyaga ega boʻlish qobiliyatiga ega boʻladi. bu choʻziluvchanlik muhim xavfsizlik xususiyati boʻlib, vayron boʻlishdan avval ogohlantirish beradi va inshootlarga zilzila kabi ekstremal voqealarda energiya yutib olish imkonini beradi. Ushbu yuk koʻtarish qobiliyatini bashorat qilish va tasdiqlash aniq material xususiyatlari, aniq ishlab chiqarish va ishlab chiqarish jarayoni davomida qatʼiy sifat nazorati asosida amalga oshiriladi. .
Konstruktiv samaradorlikka taʼsir qiluvchi asosiy material xususiyatlari
Poʻlat inshootning yuk koʻtarish qobiliyati bir nechta oʻzaro bogʻlangan material xususiyatlari tomonidan asosan boshqariladi. Ijaraga olinish kuchi (fy) eng yuqori ahamiyatga ega parametr bo'lib, bu materialning plastik deformatsiyaga uchragan paytdagi kuchlanishni ifodalaydi. Bu cheklangan holatlar uchun loyihalashning asosiy asosidir. Cho'zilishdagi mustahkamlik (fu) materialning sindirilishdan oldin qanday maksimal kuchlanishga chidaya olganini ko'rsatadi va qo'shimcha xavfsizlik marjini ta'minlaydi. Qandaydir materialning og'ish va cho'zilishdagi mustahkamliklari nisbati uning plastiklik darajasini va kuchlanishlarni qayta taqsimlash qobiliyatini ta'sirlaydi. Uzilish plastiklikni o'lchaydi — ya'ni sindirilmasdan deformatsiyaga uchraganlik qobiliyati — bu zilzilaga chidamlilik va egilish hamda payvandlash kabi ishlab chiqarish jarayonlari uchun juda muhim. Chog'ulishga muqovvaetlilik , Charpy V-shaklli kesish testi bilan o'lchanadi, materialning tez kuchlanish ta'sirida energiya yutish qobiliyatini ko'rsatadi, ayniqsa past haroratli muhitda bu juda muhim . Payvandlanuvchanlik , kimyoviy tarkibiga (ayniqsa karbon ekvivalent qiymatiga) qarab aniqlanadi, maydon va korxona sharoitlarida ulanish sifatini ta'sirlaydi .
Bu xususiyatlar bir-biridan mustaqil emas; yuqori mustahkamlik ko'pincha plastiklik va payvandlanish qobiliyatining pasayishiga sabab bo'ladi masalan, uglerod, marganes, niobiy va vanadiy kabi qo'shimcha elementlarni qo'shish mustahkamlikni oshiradi, lekin plastiklik va chidamlilikka salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin shuning uchun material tanlash barcha muhim xususiyatlarga e'tibor berib, ularni aniq ilova talablariga moslashtirishni talab qiladi.
Keng tarqalgan konstruksion po'lat darajalari: solishtirma ko'rinishi
Mos po'lat darajasini tanlash — yuk tashuvchi qobiliyatga ta'sir qilishning eng to'g'ridan-to'g'ri usuli. Dunyo bo'ylab eng ko'p ishlatiladigan konstruksion po'latlar bir nechta asosiy guruhlarga ajratiladi; har bir guruhda o'ziga xos og'ish kuchlanish kuchi va qo'llanish sohalari mavjud .
Astm a36 aQSHda A36 hali ham asosiy konstruksion po'lat darajasi bo'lib qolmoqda; uning minimal og'ish kuchlanish kuchi 250 MPa (36 ksi) ni tashkil qiladi. U arzon, yaxshi payvandlanadigan va yengil dan o'rtacha yuklarga mosdir a36 umumiy konstruksion ramkalar, yengil sanoat binolari va vazn kamaytirish asosiy muammo bo'lmagan joylarda ishlatiladigan noqat'iy a'zolar uchun keng qo'llaniladi. ASTM A572 Grade 50 engizlik va shakllar uchun ko'p ishlatiladigan, minimal qarshilik kuchlanishiga 345 MPa (50 ksi) ega bo'lgan materialdir va ko'priklar hamda og'ir binolar qurilishida qo'llaniladi . ASTM A992 shimoliy Amerikada binolarning ramkasi uchun keng flansli boshqaruvlar uchun standart bo'lib, shuningdek, 345 MPa (50 ksi) qarshilik kuchlanishini ta'minlaydi . U A36 va A572 ga nisbatan yaxshiroq payvandlash xususiyatlariga ega bo'lib, AQSHda binolar ramkasi uchun standart boshlang'ich material hisoblanadi . Yevropa S-darajalari (S235, S275, S355, S460) minimal qarshilik kuchlanishini MPa da ko'rsatadi . S355 Yevropada eng ko'p ishlatiladigan konstruksion po'lat bo'lib, mustahkamlik, payvandlanish qobiliyati va narx o'rtasidagi ajoyib muvozanatni ta'minlaydi.
Ko'priklar uchun, ASTM A709 Daraja 50W (ob-havo chidamli po'lat) yoki HPS 70W (yuqori samaradorlikdagi poʻlat) muhim choʻzilish elementlari uchun belgilangan . Yuqori mustahkamlikdagi poʻlatlar (HSS) , odatda 460 MPa dan kam boʻlmagan quyish mustahkamligi bilan aniqlanadi , odatda issiq valyatsiya qilingan profilga S500 gacha va payvandlangan hamda boʻsh profilga S960 gacha darajalarda mavjud . S690 poʻlatining quyish mustahkamligi odatda ishlatiladigan S355 poʻlatining quyish mustahkamligidan deyarli ikki baravar yuqori. Bular kengaytirilgan darajalar sezilarli ogʻirlikni kamaytirish imkonini beradi, lekin koʻpincha birlik material narxlarining oshishi, plastiklikning pasayishi va burilish barqarorligining kamayishi bilan bogʻliq .
Material tanlovi: Mustahkamlik, iqtisodiyot va ishlab chiqarish qulayligini muvozanatlash
Berilgan konstruksiya uchun eng yaxshi po'lat darajasini tanlash bir nechta, ko'pincha bir-biriga zid bo'lgan omillarni muvozanatlashni talab qiladigan tizimli yondashuvni talab qiladi. Boshlang'ich nuqta — qo'llanilayotgan yuklar va konstruktiv geometriyaga asoslanib hisoblangan maksimal kuchlanishlardan kelib chiqib, talab qilinadigan akmaslik chastotasini aniqlashdir. Yuqori mustahkamlik darajali po'latlar kichikroq, yengilroq kesimlarga imkon beradi, bu esa material sarfini va fundament narxlarini kamaytirishi mumkin . Biroq, bu oshib ketayotgan material narxlari, plastiklik va payvandlanish qobiliyatining ehtimoliy pasayishi hamda yuqori mustahkamlikdagi po'latlarning mahalliy va umumiy burilish noqat'iyliklariga moyilligining ortishi bilan muvozanatlanishi kerak .
Odatdagi binolar uchun ASTM A992 (345 MPa) aQSHda standart boshlang'ich nuqta hisoblanadi , vaqtinchalik S355 yevropada shu vazifani bajaradi. Qattiq sanoat inshootlari, ko'priklar yoki balandbino binolari uchun yuqori darajali po'latlar, masalan, A572 50-sinf (plitalar) yoki S460 asoslanishi mumkin. Seysmik zonalarda ta'sirga chidamlilik talablariiga alohida e'tibor berilishi kerak va Charpy V-shaklidagi kesish qiymatlari kafolatlangan po'latlar belgilanishi kerak . Korrozion muhitga uchragan inshootlar uchun ASTM A588 himoya qiluvchi patina xususiyatiga ega bo'lgan ob-havo (weathering) po'latlari tanlanishi mumkin . Talab qilinayotgan kesim o'lchamlari va qalinlikdagi materialning mavjudligi ham tekshirilishi kerak, chunki yuqori darajadagi materiallar cheklangan mavjudlikka ega bo'lishi yoki uzunroq yetkazib berish muddatiga ega bo'lishi mumkin .
Material qalinligining xususiyatlarga ta'siri boshqa muhim omil hisoblanadi. Material qalinligi ortsa, material standartlarida ko'rsatilgan minimal og'ish kuchi odatda kamayadi . Bu qalinroq kesimlarda mexanik ishlov berish (gildirash) ta'sirining kamayishidan kelib chiqadi. Shuning uchun loyihalashchilar foydalanilayotgan kesimlarning haqiqiy qalinligini hisobga olishlari kerak, ya'ni nominal daraja xususiyatlari barcha qalinliklarga tegishli deb taxmin qilmasliklari kerak.
Qo'shish va ishlab chiqarish jihatidan hisobga olinadigan jihatlari
Qo'riqlar o'rtasida kuchlarni uzatish uchun muhim bo'lgan ulanishlar — bu aksariyat po'lat konstruksiyalar uchun ishonchli po'lat tarkibiy qismlarini payvandlash qobiliyati . Po'latning payvandlanish qobiliyati asosan uning karbon ekvivalenti (CEV) qiymatiga bog'liq bo'lib, bu qiymat karbon va boshqa alloy elementlarining qattiqlik va trostga moyillikka ta'sirini birlashtiradi. CEV qiymati pastroq bo'lgan po'latlar odatda yaxshiroq payvandlanadi va oldindan isitish hamda payvanddan keyingi issiqlikni qayta ishlash talab qilmasa bo'ladi. A36 va A992 po'latlari ajoyib payvandlanish qobiliyatiga ega, ammo yuqori mustahkamlikdagi darajalar uchun qat'iyroq payvandlash usullari talab qilinishi mumkin. Shuning uchun po'lat darajasini tanlashda ishlatiladigan ishlab chiqarish usullari, ayniqsa atrof-muhit sharoitlari zavod sharoitiga nisbatan nazorat qilinmaydigan maydon payvandlashi uchun e'tibor berilishi kerak.
Material tanlash bo'yicha amaliy qo'llanma
O'rnatilgan sanoat amaliyoti va loyiha standartlariga asoslanib, po'lat konstruksiyalar uchun material tanlash bo'yicha quyidagi umumiy tavsiyalar amal qiladi :
-
Yengil yuklar va umumiy ramka : ASTM A36 (250 MPa) yoki S235 — og'irlikni kamaytirish muhim bo'lmasa, arzon yechimni ta'minlaydi.
-
Binolar uchun ramkalar va og'ir statik yuklar : ASTM A992 yoki A572 50-darajali (345 MPa), yoki S355 — keng qo'llaniladigan profilli baliqchalarga va konstruktiv shakllarga kuch, payvandlanish qobiliyati va iqtisodiyotning ajoyib muvozanatini ta'minlaydi.
-
Ko'priklar va me'yoriy ahamiyatga ega infrastruktura : Me'yoriy taranglik elementlari uchun ASTM A709 50W (ob-havo chidamli) yoki HPS 70W ni belgilang va sindirish chidamliligi talablari bilan mos kelishini ta'minlang .
-
Seysmik zonalar : Po'lat Charpy V-shaklidagi kesish chidamliligi va plastiklik bo'yicha qo'shimcha talablarga mos kelishini tekshiring .
-
Tashqi yoki korroziyaga uchragan muhitlar : Ob-havo chidamli po'lat (ASTM A588) yoki himoya qoplamalarni (galvanizlash, epoksi bo'yoq) ko'rsating .
-
Arxitekturaviy jihatdan ko'rinadigan po'lat ishlari (AESS) : Yaqinroq valtslash dozasi va yaxshilangan sirt sifat talablarini belgilang .
-
Yuqori mustahkamlikdagi dasturlar s460 yoki yuqori darajadagi po'latlar ham ko'rib chiqilishi mumkin, lekin ularning plastiklik qobiliyati pasayishini, qo'llaniladigan payvandlash murakkabligini va burilishga moyillikni hisobga olish kerak. .
Oxir oqibatda, istalgan po'lat konstruksiyasi uchun eng yaxshi material tanlovi yuk talablari, atrof-muhit ta'siri, ishlab chiqarish imkoniyatlari va iqtisodiy cheklovlar bo'yicha umumiy baholashni talab qiladi. Loyihalash jarayonining dastlabki bosqichida konstruksiya muhandislari va po'lat yetkazib beruvchilari bilan maslahatlashish tanlangan daraja barcha ishlash talablarini qondirishini, shuningdek, narx jihatidan samarali va qurilishga mos kelishini ta'minlaydi.
