8 Conoscenze di base sulla struttura in acciaio

Negli ultimi anni il processo di urbanizzazione sta diventando sempre più veloce e il costruzione di strutture prefabbricate in acciaio l’industria ha raggiunto uno sviluppo senza precedenti. Le persone hanno requisiti sempre più elevati per la viabilità e la sicurezza degli edifici. Nella moderna ingegneria edile, progettazione della struttura in acciaio presenta alcuni vantaggi e la sua applicazione nell'edilizia sta diventando sempre più ampia. Combinato con anni di esperienza lavorativa, K-home riassunti 8 conoscenze di base professionali sulla struttura in acciaio, il contenuto è lungo, si prega di leggerlo pazientemente:

1. Le caratteristiche della struttura in acciaio:

1. La struttura in acciaio è leggera
2. Elevata affidabilità dei lavori di struttura in acciaio
3. L'acciaio ha una buona resistenza alle vibrazioni (urti) e agli urti
4. La struttura in acciaio può essere assemblata in modo accurato e rapido
5. È facile realizzare una struttura sigillata
6. La struttura in acciaio è facile da corrodere
7. Scarsa resistenza al fuoco della struttura in acciaio

2. Qualità e proprietà delle strutture in acciaio comunemente utilizzate

1. Acciaio strutturale al carbonio: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, ecc.
2. Acciaio da costruzione bassolegato ad alta resistenza
3. Acciaio strutturale al carbonio di alta qualità e acciaio strutturale legato
4. Acciaio per usi speciali

3. Principi di selezione dei materiali per strutture in acciaio

Il principio di selezione del materiale della struttura in acciaio è quello di garantire la capacità portante della struttura portante e prevenire cedimenti fragili in determinate condizioni. Viene considerato in modo completo in base all'importanza della struttura, alle caratteristiche di carico, alla forma strutturale, allo stato tensionale, al metodo di connessione, allo spessore dell'acciaio e all'ambiente di lavoro. Di.

I quattro tipi di acciaio proposti nel “Codice per la progettazione delle strutture in acciaio” GB50017-2003 sono i tipi “appropriati” e rappresentano la prima scelta quando le condizioni lo consentono. L'uso di altri tipi non è vietato purché l'acciaio utilizzato soddisfi i requisiti della specifica.

In quarto luogo, il principale contenuto tecnico della struttura in acciaio:

(a) Tecnologia della struttura in acciaio dei grattacieli. A seconda dell'altezza dell'edificio e dei requisiti di progettazione, vengono utilizzati rispettivamente il telaio, il supporto del telaio, il cilindro e la struttura del telaio gigante e i componenti possono essere in acciaio, cemento armato rigido o cemento tubolare in acciaio. Gli elementi in acciaio sono leggeri e duttili e possono essere saldati o laminati, il che è adatto per edifici molto alti; gli elementi rigidi in cemento armato hanno elevata rigidità e buona resistenza al fuoco e sono adatti per edifici di media e alta altezza o strutture inferiori; Il calcestruzzo per tubi in acciaio è facile da costruire, solo per strutture a colonne.

(b) Tecnologia delle strutture spaziali in acciaio. La struttura spaziale in acciaio presenta i vantaggi di essere leggera, elevata rigidità, bell'aspetto e elevata velocità di costruzione. La griglia piana con snodo sferico, la griglia multistrato a sezione variabile e il guscio reticolato con tubo in acciaio come tondino sono le tipologie strutturali con il maggior numero di strutture spaziali in acciaio nel mio Paese. Presenta i vantaggi di un'ampia rigidità spaziale e di un basso consumo di acciaio e può fornire CAD completo nelle procedure di progettazione, costruzione e ispezione. Oltre alla struttura a griglia, nelle strutture spaziali esistono anche strutture di cavi di sospensione di grandi dimensioni e strutture a membrana di cavi.

(c) Tecnologia delle strutture leggere in acciaio. Una nuova forma strutturale composta da pareti e involucri del tetto è realizzata con piastre di acciaio di colore chiaro. Un sistema di struttura leggera in acciaio composto da travi in ​​acciaio a forma di H a parete sottile di grande sezione e arcarecci del tetto saldati o arrotolati da piastre di acciaio superiori a 5 mm, acciaio tondo costituito da sistemi di supporto flessibili e collegamenti bullonati ad alta resistenza. 30 metri o più, l'altezza può raggiungere più di dieci metri ed è possibile installare gru leggere. La quantità di acciaio utilizzata è di 20-30 kg/m2. Ora esistono procedure di progettazione standardizzate e imprese di produzione specializzate, con buona qualità del prodotto, elevata velocità di installazione, leggerezza, bassi investimenti e la costruzione non è limitata dalle stagioni, adatte a tutti i tipi di impianti dell'industria leggera.

(d) Tecnologia delle strutture composite acciaio-calcestruzzo. La struttura portante a travi e colonne composta da profilati in acciaio o componenti di gestione in acciaio e componenti in calcestruzzo è una struttura composita acciaio-calcestruzzo e la sua gamma di applicazioni si è ampliata negli ultimi anni. La struttura composita presenta i vantaggi sia dell'acciaio che del calcestruzzo, con elevata resistenza complessiva, buona rigidità e buone prestazioni sismiche. Quando viene utilizzata la struttura esterna in cemento, ha una migliore resistenza al fuoco e alla corrosione. Gli elementi strutturali combinati possono generalmente ridurre la quantità di acciaio del 15-20%. Il pavimento composito e i componenti tubolari in acciaio riempiti di calcestruzzo presentano anche i vantaggi di una minore o nessuna cassaforma, di una costruzione comoda e veloce e di un grande potenziale promozionale. È adatto per travi a telaio, colonne e solai di edifici a più piani o grattacieli con carichi elevati, edificio industriale colonne e pavimenti, ecc.

(e) Connessione bullonata ad alta resistenza e tecnologia di saldatura. I bulloni ad alta resistenza trasmettono le sollecitazioni attraverso l'attrito e sono composti da tre parti: bulloni, dadi e rondelle. La connessione bullonata ad alta resistenza presenta i vantaggi di una costruzione semplice, di uno smontaggio flessibile, di un'elevata capacità portante, di una buona resistenza alla fatica e autobloccante e di un'elevata sicurezza. Nel progetto ha sostituito la rivettatura e la saldatura parziale ed è diventato il principale metodo di connessione nella produzione e installazione di strutture in acciaio. Per i componenti in acciaio e le piastre spesse realizzate in officina, è necessario utilizzare la saldatura automatica ad arco sommerso multifilo e l'assicella a scatola-colonna deve utilizzare la saldatura a scorie elettriche con ugello di fusione e altre tecnologie. Nell'installazione e nella costruzione sul campo, è necessario utilizzare la tecnologia di saldatura semiautomatica, il filo per saldatura animato con protezione di gas e la tecnologia del filo animato per saldatura autoprotetto.

(f) Tecnologia di protezione della struttura in acciaio. La protezione delle strutture in acciaio comprende la prevenzione antincendio, l'anticorrosione e la prevenzione della ruggine. In generale, non è necessario effettuare un trattamento antiruggine dopo il trattamento di rivestimento ignifugo, ma è comunque necessario un trattamento anticorrosivo negli edifici con gas corrosivi. Esistono molti tipi di rivestimenti ignifughi domestici, come la serie TN, MC-10, ecc. Tra questi, i rivestimenti ignifughi MC-10 includono vernice smalto alchidico, vernice gomma clorurata, vernice fluorogomma e vernice clorosolfonata. Nella costruzione, il rivestimento e lo spessore del rivestimento appropriati devono essere selezionati in base al tipo di struttura in acciaio, ai requisiti del grado di resistenza al fuoco e ai requisiti ambientali.

5. Obiettivi e misure della struttura in acciaio:

L’ingegneria delle strutture in acciaio comporta un’ampia gamma di difficoltà tecniche e deve seguire gli standard nazionali e di settore nella sua promozione e applicazione. I dipartimenti amministrativi locali dell'edilizia dovrebbero prestare attenzione alla costruzione della fase di specializzazione dell'ingegneria delle strutture in acciaio, organizzare la formazione delle squadre di ispezione della qualità e riassumere tempestivamente le pratiche di lavoro e le nuove applicazioni tecnologiche. I college e le università, i dipartimenti di progettazione e le imprese di costruzione dovrebbero accelerare la formazione dei tecnici di ingegneria delle strutture in acciaio e promuovere la tecnologia matura del CAD delle strutture in acciaio. Il gruppo accademico di massa dovrebbe cooperare con lo sviluppo della tecnologia delle strutture in acciaio, svolgere ampi scambi accademici e attività di formazione in patria e all'estero e migliorare attivamente il livello generale della tecnologia di progettazione, produzione, costruzione e installazione delle strutture in acciaio e può essere ricompensato in il futuro prossimo.

6. Il metodo di connessione della struttura in acciaio

Esistono tre tipi di metodi di connessione per le strutture in acciaio: connessione mediante saldatura, connessione con bulloni e connessione con rivetti.

(a), Collegamento del cordone di saldatura

Il collegamento del cordone di saldatura consiste nel fondere parzialmente l'elettrodo e la saldatura mediante il calore generato dall'arco, quindi condensarsi in una saldatura dopo il raffreddamento, in modo da collegare la saldatura nel suo complesso.

Vantaggi: nessun indebolimento della sezione del componente, risparmio di acciaio, struttura semplice, fabbricazione conveniente, elevata rigidità della connessione, buone prestazioni di tenuta, funzionamento automatico facile da usare in determinate condizioni ed elevata efficienza produttiva.

Svantaggi: La zona termicamente alterata dell'acciaio vicino alla saldatura a causa dell'elevata temperatura di saldatura può essere fragile in alcune parti; durante il processo di saldatura, l'acciaio è sottoposto a temperature elevate e raffreddamento distribuiti in modo non uniforme, con conseguenti tensioni residue di saldatura e deformazione residua della struttura. La capacità portante, la rigidità e le prestazioni hanno un certo impatto; data l'elevata rigidità della struttura saldata, le fessurazioni locali sono facili ad espandersi all'insieme una volta che si verificano, soprattutto a basse temperature. Possono verificarsi difetti che riducono la resistenza alla fatica.

(b), Connessione a bullone

La connessione bullonata consiste nel collegare i connettori in un unico corpo tramite bulloni, ad esempio elementi di fissaggio. Esistono due tipi di connessioni bullonate: connessioni bullonate ordinarie e connessioni bullonate ad alta resistenza.

Vantaggi: processo di costruzione semplice e installazione conveniente, particolarmente adatto per l'installazione e il collegamento in cantiere e facile da smontare, adatto a strutture che richiedono montaggio e smontaggio e collegamenti temporanei.

Svantaggi: è necessario aprire i fori sulla piastra e allineare i fori durante il montaggio, il che aumenta il carico di lavoro di produzione e richiede un'elevata precisione di produzione; i fori dei bulloni indeboliscono anche la sezione trasversale dei componenti e spesso le parti collegate devono sovrapporsi l'una all'altra o aggiungere collegamenti ausiliari. Piastra (o angolare in acciaio), quindi la struttura è più complicata e costa più acciaio.

(c), Connessione rivetto

La connessione del rivetto è un rivetto con una testa prefabbricata semicircolare a un'estremità e l'asta del chiodo viene rapidamente inserita nel foro del chiodo del pezzo di collegamento dopo aver bruciato il rosso, quindi l'altra estremità viene rivettata nella testa del chiodo con un rivetto pistola per rendere il collegamento stretto. solido.

Vantaggi: la trasmissione della forza rivettata è affidabile, la plasticità e la tenacità sono buone, la qualità è facile da controllare e garantire e può essere utilizzata per strutture di carico dinamico pesanti e direttamente portanti.

Svantaggi: il processo di rivettatura è complicato, i costi di produzione sono manodopera e materiale e l'intensità della manodopera è elevata, quindi è stato sostanzialmente sostituito da saldature e connessioni bullonate ad alta resistenza.

7. Connessione di saldatura

(A) Metodo di saldatura

Il metodo di saldatura comunemente utilizzato per le strutture in acciaio è la saldatura ad arco, compresa la saldatura ad arco manuale, la saldatura ad arco automatica o semiautomatica e la saldatura con protezione di gas.

La saldatura ad arco manuale è il metodo di saldatura più comunemente utilizzato nelle strutture in acciaio, con attrezzature semplici e un funzionamento flessibile e conveniente. Tuttavia, le condizioni di lavoro sono scadenti, l’efficienza produttiva è inferiore a quella della saldatura automatica o semiautomatica e la variabilità della qualità della saldatura è ampia e dipende in una certa misura dal livello tecnico del saldatore.

La qualità della saldatura automatica è stabile, i difetti interni della saldatura sono minori, la plasticità è buona e la resistenza all'urto è buona, adatta per saldature dirette lunghe. La saldatura semiautomatica è adatta per saldare curve o saldature di qualsiasi forma dovute al funzionamento manuale. La saldatura automatica e semiautomatica deve utilizzare filo di saldatura e flusso adatti al metallo principale, il filo di saldatura deve soddisfare i requisiti degli standard nazionali e il flusso deve essere determinato in base ai requisiti del processo di saldatura.

La saldatura con protezione a gas utilizza gas inerte (o CO2) come mezzo protettivo dell'arco per isolare il metallo fuso dall'aria e mantenere stabile il processo di saldatura. Il riscaldamento dell'arco della saldatura con protezione a gas è concentrato, la velocità di saldatura è elevata e la profondità di penetrazione è ampia, quindi la resistenza della saldatura è superiore a quella della saldatura manuale. E buona plasticità e resistenza alla corrosione, adatto per la saldatura di lamiere di acciaio spesse.

(B), La forma della saldatura

La forma della connessione del cordone di saldatura può essere suddivisa in quattro forme: giunzione di testa, giunzione a sovrapposizione, giunzione a T e giunzione d'angolo in base alla posizione reciproca dei componenti collegati. Le saldature utilizzate per queste connessioni sono in due forme base, saldature di testa e saldature d'angolo. Nell'applicazione specifica, deve essere selezionato in base alla forza della connessione, combinata con le condizioni di produzione, installazione e saldatura.

(C) Struttura della saldatura

1. Saldatura di testa

Le saldature di testa trasmettono la forza direttamente, in modo fluido e non presentano una concentrazione significativa di sollecitazioni, quindi hanno buone prestazioni meccaniche e sono adatte per il collegamento di componenti che sopportano carichi statici e dinamici. Tuttavia, a causa dei requisiti di alta qualità delle saldature di testa, lo spazio di saldatura tra le saldature è ridotto e viene generalmente utilizzato nelle connessioni realizzate in fabbrica.

2. Saldatura d'angolo

La forma delle saldature d'angolo: le saldature d'angolo possono essere suddivise in saldature d'angolo laterali parallele alla direzione di azione della forza e saldature d'angolo anteriori perpendicolari alla direzione di azione della forza e che intersecano obliquamente la direzione di azione della forza in base alla loro direzione della lunghezza e alla direzione dell'azione della forza esterna . saldature d'angolo inclinate e saldature circostanti.

La forma della sezione trasversale della saldatura d'angolo è divisa in tipo ordinario, tipo a pendenza piana e tipo a penetrazione profonda. L'hf nella figura è chiamato dimensione del raccordo della saldatura d'angolo. Il rapporto tra il lato della gamba della sezione ordinaria è 1:1, che è simile a un triangolo rettangolo isoscele, e la linea di trasmissione della forza è piegata più violentemente, quindi la concentrazione dello stress è grave. Per la struttura che sopporta direttamente il carico dinamico, al fine di rendere uniforme la trasmissione della forza, la saldatura d'angolo anteriore dovrebbe adottare il tipo a pendenza piana con il rapporto dimensionale dei due bordi d'angolo 1:1.5 (il lato lungo dovrebbe seguire la direzione del forza interna) e la saldatura d'angolo laterale dovrebbe adottare il rapporto di 1: 1 penetrazione profonda.

8. Collegamento a bullone

(un). La struttura della connessione a bullone ordinaria

La forma e le specifiche dei bulloni ordinari

La forma comune utilizzata dalla struttura in acciaio è il tipo a testa esagonale grande e il suo codice è rappresentato dalla lettera M, dal diametro nominale (mm). M18, M20, M22, M24 sono comunemente usati in ingegneria. Secondo gli standard internazionali, i bulloni sono rappresentati in modo uniforme dai loro gradi di prestazione, come “grado 4.6”, “grado 8.8” e così via. Il numero prima del punto decimale indica la resistenza alla trazione minima del materiale del bullone, ad esempio "4" per 400 N/mm2 e "8" per 800 N/mm2. I numeri dopo il punto decimale (0.6, 0.8) indicano il rapporto di snervamento del materiale del bullone, cioè il rapporto tra il punto di snervamento e la resistenza minima alla trazione.

In base alla precisione di lavorazione dei bulloni, i bulloni ordinari sono divisi in tre livelli: A, B e C.

I bulloni di grado A e B (bulloni raffinati) sono realizzati in acciaio di grado 8.8, tornito da macchine utensili, con superfici lisce e dimensioni precise e sono dotati di fori di classe I (ovvero, i fori dei bulloni sono praticati o espansi sulla parte componenti assemblati, la parete del foro è liscia e il foro è preciso). Grazie all'elevata precisione di lavorazione, allo stretto contatto con la parete del foro, alla piccola deformazione della connessione e alle buone prestazioni meccaniche, può essere utilizzato per connessioni con grandi forze di taglio e trazione. Tuttavia, è più laborioso e costoso da produrre e installare, quindi è meno utilizzato nelle strutture in acciaio.

I bulloni di grado C (bulloni grezzi) sono realizzati in acciaio di grado 4.6 o 4.8, lavorazione approssimativa e le dimensioni non sono sufficientemente precise. Sono necessari solo fori di tipo II (ovvero, i fori dei bulloni vengono praticati su una singola parte alla volta o praticati senza trapano. Generalmente, il diametro del foro è maggiore di quello dei bulloni. Il diametro dell'asta è maggiore di 1~2 mm). Quando viene trasmessa la forza di taglio, la deformazione della connessione è elevata, ma le prestazioni di trasmissione della forza di trazione sono ancora buone, l'operazione non richiede attrezzature speciali e il costo è basso. Comunemente utilizzato per connessioni bullonate in connessioni a tensione e a taglio secondarie in strutture caricate staticamente o indirettamente dinamicamente.

Disposizione delle connessioni bullonate ordinarie

La disposizione dei bulloni dovrebbe essere semplice, uniforme e compatta, per soddisfare i requisiti di forza, e la struttura dovrebbe essere ragionevole e facile da installare. Esistono due tipi di disposizione: affiancati e sfalsati (come mostrato in figura). Il parallelo è più semplice e lo sfalsato è più compatto.

(B). Le caratteristiche di sollecitazione delle connessioni bullonate ordinarie

• Connessione con bulloni a taglio
• Collegamento con bullone di tensione
• Collegamento con bullone a trazione

(C). Le caratteristiche di sollecitazione dei bulloni ad alta resistenza

Le connessioni bullonate ad alta resistenza possono essere suddivise in tipo ad attrito e tipo a pressione in base ai requisiti di progettazione e forza. Quando la connessione ad attrito è soggetta a taglio, la massima resistenza ad attrito può verificarsi tra le piastre quando la forza di taglio esterna raggiunge lo stato limite; quando si verifica il relativo scorrimento tra le piastre, si considera che il collegamento è venuto a mancare ed è danneggiato. Quando la connessione portante viene tagliata, la forza di attrito può essere superata e si verifica lo scorrimento relativo tra le piastre, quindi la forza esterna può continuare ad aumentare e il cedimento finale del taglio della vite o della pressione portante della parete del foro è lo stato limite.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. è specializzata nella costruzione di officine, magazzini, officine e altri progetti di strutture in acciaio e può fornire preventivi, rendering, disegni di installazione e altri servizi in base al budget. Per ulteriori domande, consultare il nostro team di professionisti.

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