8 Conhecimento Básico Sobre Estrutura Metálica

Nos últimos anos, o processo de urbanização está a tornar-se cada vez mais rápido e a construção de estrutura de aço pré-fabricada a indústria alcançou um desenvolvimento sem precedentes. As pessoas têm requisitos cada vez mais elevados em termos de viabilidade e segurança dos edifícios. Na engenharia de construção moderna, projeto de estrutura de aço tem certas vantagens e sua aplicação na construção é cada vez mais ampla. Combinado com anos de experiência profissional, K-home resumiu 8 conhecimentos básicos profissionais sobre estrutura de aço, o conteúdo é longo, leia com paciência:

1.As características da estrutura de aço:

1. A estrutura de aço tem peso leve
2. Alta confiabilidade em trabalhos de estrutura metálica
3. O aço tem boa resistência à vibração (choque) e resistência ao impacto
4. A estrutura de aço pode ser montada com precisão e rapidez
5. É fácil fazer uma estrutura selada
6. A estrutura de aço é fácil de corroer
7. Fraca resistência ao fogo da estrutura de aço

2. Classes e propriedades de estruturas de aço comumente usadas

1. Aço estrutural de carbono: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, etc.
2. Aço estrutural de alta resistência e baixa liga
3. Aço de carbono estrutural de alta qualidade e aço estrutural de liga
4. Aço para fins especiais

3. Princípios de seleção de materiais para estruturas de aço

O princípio de seleção de material da estrutura de aço é garantir a capacidade de carga da estrutura de suporte e evitar falhas frágeis sob certas condições. É considerado de forma abrangente de acordo com a importância da estrutura, as características de carga, a forma estrutural, o estado de tensão, o método de ligação, a espessura do aço e o ambiente de trabalho. de.

Os quatro tipos de aço propostos no “Código para Projeto de Estruturas de Aço” GB50017-2003 são os tipos “apropriados” e são a primeira escolha quando as condições permitem. Não é proibida a utilização de outros tipos, desde que o aço utilizado atenda aos requisitos da especificação.

Em quarto lugar, o principal conteúdo técnico da estrutura de aço:

(a) Tecnologia de estrutura de aço para arranha-céus. De acordo com a altura do edifício e os requisitos de projeto, a estrutura, o suporte da estrutura, o cilindro e a estrutura gigante são usados, respectivamente, e os componentes podem ser de aço, concreto armado rígido ou concreto tubular de aço. Os membros de aço são leves e dúcteis, podendo ser soldados ou laminados, o que é adequado para edifícios super altos; membros rígidos de concreto armado têm alta rigidez e boa resistência ao fogo, e são adequados para edifícios médios e altos ou estruturas inferiores; o concreto de tubo de aço é fácil de construir, apenas para estruturas de coluna.

(b) Tecnologia de estrutura de aço espacial. A estrutura de aço espacial tem as vantagens de ser leve, alta rigidez, bela aparência e rápida velocidade de construção. A grade plana de junta esférica, a grade multicamadas de seção variável e a carcaça reticulada com um tubo de aço como haste são os tipos estruturais com a maior quantidade de estrutura de aço espacial em meu país. Possui as vantagens de grande rigidez de espaço e baixo consumo de aço e pode fornecer CAD completo nos procedimentos de projeto, construção e inspeção. Além da estrutura de grade, existem também estruturas de cabos suspensos de grande vão e estruturas de cabos-membrana em estruturas espaciais.

(c) Tecnologia de estruturas de aço leve. Uma nova forma estrutural composta por paredes e coberturas é feita com chapas de aço de cor clara. Um sistema de estrutura de aço leve composto por vigas de parede de aço em forma de H de paredes finas de grande seção e terças de telhado soldadas ou laminadas por placas de aço acima de 5 mm, aço redondo feito de sistemas de suporte flexíveis e conexões de parafusos de alta resistência. 30m ou mais, a altura pode chegar a mais de dez metros e podem ser montados guindastes leves. A quantidade de aço utilizada é de 20-30kg/m2. Agora existem procedimentos de projeto padronizados e empresas de produção especializadas, com boa qualidade de produto, velocidade de instalação rápida, peso leve, baixo investimento e construção não limitada por estações, adequadas para todos os tipos de plantas industriais leves.

(d) Tecnologia de estrutura composta de aço-concreto. A estrutura de suporte de carga de viga e coluna composta de aço de seção ou gerenciamento de aço e componentes de concreto é uma estrutura composta de aço-concreto, e sua faixa de aplicação tem se expandido nos últimos anos. A estrutura composta tem as vantagens do aço e do concreto, com alta resistência geral, boa rigidez e bom desempenho sísmico. Quando a estrutura externa de concreto é usada, ela tem melhor resistência ao fogo e resistência à corrosão. Os membros estruturais combinados geralmente podem reduzir a quantidade de aço em 15 a 20%. O piso composto e os componentes tubulares de aço preenchidos com concreto também têm as vantagens de menos ou nenhuma fôrma, construção conveniente e rápida e grande potencial de promoção. É adequado para vigas de estrutura, colunas e pisos de edifícios de vários andares ou arranha-céus com grandes cargas, construção industrial colunas e pisos, etc.

(e) Conexão de parafuso de alta resistência e tecnologia de soldagem. Os parafusos de alta resistência transmitem tensão por meio do atrito e são compostos de três partes: parafusos, porcas e arruelas. A conexão de parafuso de alta resistência tem as vantagens de construção simples, desmontagem flexível, alta capacidade de carga, boa resistência à fadiga e travamento automático e alta segurança. Substituiu a rebitagem e a soldagem parcial no projeto e tornou-se o principal método de conexão na produção e instalação de estruturas metálicas. Para componentes de aço e chapas grossas fabricadas na oficina, deve-se utilizar soldagem submersa automática por arco multifios, e a ripa caixa-coluna deve utilizar soldagem por eletroescória com bico de fusão e outras tecnologias. Na instalação e construção em campo, deve-se usar tecnologia de soldagem semiautomática, fio de soldagem com núcleo de fluxo com proteção a gás e tecnologia de fio de soldagem com núcleo de fluxo autoprotegido.

(f) Tecnologia de proteção de estruturas metálicas. A proteção de estruturas de aço inclui prevenção contra incêndio, anticorrosão e prevenção de ferrugem. Geralmente, não é necessário fazer tratamento antiferrugem após o tratamento do revestimento retardante de fogo, mas ainda precisa ser tratamento anticorrosivo em edifícios com gases corrosivos. Existem muitos tipos de revestimentos retardadores de fogo domésticos, como a série TN, MC-10, etc. Entre eles, os revestimentos retardadores de fogo MC-10 incluem tinta esmalte alquídica, tinta de borracha clorada, tinta de borracha fluorada e tinta clorossulfonada. Na construção, o revestimento e a espessura do revestimento apropriados devem ser selecionados de acordo com o tipo de estrutura de aço, requisitos de grau de resistência ao fogo e requisitos ambientais.

5. Objetivos e medidas da estrutura metálica:

A engenharia de estruturas metálicas envolve uma ampla gama de dificuldades técnicas e deve seguir os padrões nacionais e da indústria na sua promoção e aplicação. Os departamentos administrativos de construção locais devem prestar atenção à construção da fase de especialização em engenharia de estruturas metálicas, organizar a formação de equipas de inspecção de qualidade e resumir as práticas de trabalho e novas aplicações tecnológicas em tempo útil. Faculdades e universidades, departamentos de design e empresas de construção devem acelerar o treinamento de técnicos de engenharia de estruturas de aço e promover a tecnologia madura de CAD de estruturas de aço. O grupo acadêmico de massa deve cooperar com o desenvolvimento da tecnologia de estruturas de aço, realizar amplos intercâmbios acadêmicos e atividades de treinamento no país e no exterior e melhorar ativamente o nível geral de tecnologia de projeto, produção, construção e instalação de estruturas de aço, e pode ser recompensado em o futuro próximo.

6. O método de conexão da estrutura de aço

Existem três tipos de métodos de conexão para estruturas de aço: conexão por solda, conexão por parafuso e conexão por rebite.

(a), Conexão de costura de soldagem

A conexão da costura de soldagem consiste em derreter parcialmente o eletrodo e a soldagem pelo calor gerado pelo arco e, em seguida, condensar em uma solda após o resfriamento, de modo a conectar a soldagem como um todo.

Vantagens: sem enfraquecimento da seção do componente, economia de aço, estrutura simples, fabricação conveniente, alta rigidez de conexão, bom desempenho de vedação, operação automática fácil de usar sob certas condições e alta eficiência de produção.

Desvantagens: A zona do aço afetada pelo calor próxima à solda devido à alta temperatura da soldagem pode ser quebradiça em algumas peças; durante o processo de soldagem, o aço é submetido a altas temperaturas e resfriamento distribuídos de forma desigual, resultando em tensão residual de soldagem e deformação residual da estrutura. A capacidade de carga, a rigidez e o desempenho têm um certo impacto; devido à alta rigidez da estrutura soldada, as fissuras locais são fáceis de expandir para o todo assim que ocorrem, especialmente em baixas temperaturas. Podem ocorrer defeitos que reduzem a resistência à fadiga.

(b), Conexão de parafuso

A conexão aparafusada consiste em conectar os conectores em um corpo por meio de parafusos, como fixadores. Existem dois tipos de conexões aparafusadas: conexões aparafusadas comuns e conexões aparafusadas de alta resistência.

Vantagens: processo de construção simples e instalação conveniente, especialmente adequado para instalação e conexão no local, e fácil de desmontar, adequado para estruturas que requerem montagem e desmontagem e conexões temporárias.

Desvantagens: É necessário abrir furos na placa e alinhar os furos na montagem, o que aumenta a carga de trabalho de fabricação e exige alta precisão de fabricação; os furos dos parafusos também enfraquecem a seção transversal dos componentes, e as peças conectadas muitas vezes precisam se sobrepor ou adicionar conexões auxiliares. Placa (ou cantoneira de aço), então a estrutura é mais complicada e custa mais aço.

(c), Conexão de rebite

A conexão do rebite é um rebite com uma cabeça pré-fabricada semicircular em uma extremidade, e a haste do prego é rapidamente inserida no orifício do prego da peça de conexão após queimar em vermelho e, em seguida, a outra extremidade é rebitada em uma cabeça do prego com um rebite pistola para tornar a conexão firme. sólido.

Vantagens: a transmissão de força rebitada é confiável, a plasticidade e a tenacidade são boas, a qualidade é fácil de verificar e garantir e pode ser usada para estruturas de carga dinâmica pesadas e de suporte direto.

Desvantagens: O processo de rebitagem é complicado, o custo de fabricação é mão de obra e material e a intensidade de mão de obra é alta, por isso foi basicamente substituída por soldagem e conexões aparafusadas de alta resistência.

7. Conexão de soldagem

(A) Método de Soldagem

O método de soldagem comumente usado para estruturas de aço é a soldagem a arco, incluindo soldagem a arco manual, soldagem a arco automática ou semiautomática e soldagem com proteção de gás.

A soldagem a arco manual é o método de soldagem mais utilizado em estruturas de aço, com equipamentos simples e operação flexível e conveniente. Porém, as condições de trabalho são precárias, a eficiência da produção é inferior à da soldagem automática ou semiautomática e a variabilidade da qualidade da solda é grande, o que depende, em certa medida, do nível técnico do soldador.

A qualidade da soldagem automática é estável, os defeitos internos da solda são menores, a plasticidade é boa e a resistência ao impacto é boa, o que é adequado para soldar soldas diretas longas. A soldagem semiautomática é adequada para curvas de soldagem ou soldas de qualquer formato devido à operação manual. A soldagem automática e semiautomática deve utilizar fio de soldagem e fluxo adequados para o metal principal, o fio de soldagem deve atender aos requisitos das normas nacionais e o fluxo deve ser determinado de acordo com os requisitos do processo de soldagem.

A soldagem com proteção de gás usa gás inerte (ou CO2) como meio de proteção do arco para isolar o metal fundido do ar e manter o processo de soldagem estável. O aquecimento do arco da soldagem com proteção a gás é concentrado, a velocidade de soldagem é rápida e a profundidade de penetração é grande, portanto a resistência da solda é maior do que a da soldagem manual. E boa plasticidade e resistência à corrosão, adequada para soldagem de chapas grossas de aço.

(b), A forma da solda

A forma de conexão da costura de soldagem pode ser dividida em quatro formas: junta de topo, junta sobreposta, junta em forma de T e junta de filete de acordo com a posição mútua dos componentes conectados. As soldas utilizadas para essas conexões têm duas formas básicas, soldas de topo e soldas de filete. Na aplicação específica, deve ser selecionado de acordo com a força da ligação, aliada às condições de fabricação, instalação e soldagem.

(C) Estrutura de Solda

1. Solda de topo

As soldas de topo transmitem força de maneira direta, suave e não possuem concentração significativa de tensões, portanto apresentam bom desempenho mecânico e são adequadas para a conexão de componentes que suportam cargas estáticas e dinâmicas. No entanto, devido aos requisitos de alta qualidade das soldas de topo, o intervalo de soldagem entre as soldagens é rigoroso e geralmente é usado em conexões feitas em fábrica.

2. Solda de filete

A forma das soldas de ângulo: as soldas de ângulo podem ser divididas em soldas de ângulo laterais paralelas à direção de atuação da força e soldas de ângulo frontais perpendiculares à direção de atuação da força e cruzando obliquamente a direção de atuação da força de acordo com sua direção de comprimento e a direção de ação da força externa . soldas de filete inclinadas e soldas adjacentes.

A forma da seção transversal da solda de filete é dividida em tipo comum, tipo de inclinação plana e tipo de penetração profunda. O hf na figura é chamado de tamanho de filete da solda de filete. A proporção do lado da perna da seção ordinária é de 1:1, que é semelhante a um triângulo retângulo isósceles, e a linha de transmissão de força é dobrada mais violentamente, então a concentração de tensão é séria. Para a estrutura que suporta diretamente a carga dinâmica, a fim de tornar a transmissão de força suave, a solda de ângulo frontal deve adotar o tipo de inclinação plana com a proporção de tamanho das duas arestas de ângulo de 1:1.5 (o lado longo deve seguir a direção do força interna), e a solda de ângulo lateral deve adotar a proporção de 1.: 1 penetração profunda.

8. Conexão de parafuso

(uma). A estrutura da conexão de parafuso comum

A forma e a especificação dos parafusos comuns

A forma comum utilizada pela estrutura de aço é a do tipo cabeça hexagonal grande, e seu código é representado pela letra M e pelo valor nominal e diâmetro (mm). M18, M20, M22, M24 são comumente usados ​​em engenharia. De acordo com os padrões internacionais, os parafusos são representados uniformemente por seus graus de desempenho, como “grau 4.6”, “grau 8.8” e assim por diante. O número antes do ponto decimal indica a resistência à tração mínima do material do parafuso, como “4” para 400N/mm2 e “8” para 800N/mm2. Os números após o ponto decimal (0.6, 0.8) indicam a relação de escoamento do material do parafuso, ou seja, a relação entre o ponto de escoamento e a resistência à tração mínima.

De acordo com a precisão de usinagem dos parafusos, os parafusos comuns são divididos em três níveis: A, B e C.

Os parafusos das classes A e B (parafusos refinados) são feitos de aço grau 8.8, torneados por máquinas-ferramentas, com superfícies lisas e dimensões precisas, e são equipados com furos classe I (ou seja, os furos dos parafusos são perfurados ou expandidos no componentes montados, a parede do furo é lisa e o furo é preciso). Devido à sua alta precisão de usinagem, contato próximo com a parede do furo, pequena deformação da conexão e bom desempenho mecânico, pode ser usado para conexões com grandes forças de cisalhamento e tração. Porém, é mais trabalhoso e caro de fabricar e instalar, por isso é menos utilizado em estruturas de aço.

Os parafusos grau C (parafusos brutos) são feitos de aço grau 4.6 ou 4.8, processamento bruto e o tamanho não é preciso o suficiente. Somente furos do tipo II são necessários (ou seja, os furos dos parafusos são perfurados em uma única peça de cada vez ou sem broca. Geralmente, o diâmetro do furo é maior que o dos parafusos. O diâmetro da haste é 1 ~ 2 mm maior). Quando a força de cisalhamento é transmitida, a deformação da conexão é grande, mas o desempenho de transmissão da força de tração ainda é bom, a operação não requer equipamento especial e o custo é baixo. Comumente usado para conexões aparafusadas em conexões de tração e cisalhamento secundário em estruturas que são carregadas de forma estática ou indireta de forma dinâmica.

Disposição de conexões aparafusadas comuns

A disposição dos parafusos deve ser simples, uniforme e compacta, para atender aos requisitos de força, e a estrutura deve ser razoável e fácil de instalar. Existem dois tipos de disposição: lado a lado e escalonada (conforme mostrado na figura). O paralelo é mais simples e o escalonado é mais compacto.

(B). As características de tensão das conexões aparafusadas comuns

• Conexão de parafuso de cisalhamento
• Conexão do parafuso de tensão
• Conexão de parafuso de cisalhamento

(C). As características de tensão dos parafusos de alta resistência

Conexões aparafusadas de alta resistência podem ser divididas em tipo de fricção e tipo de pressão de acordo com o projeto e os requisitos de força. Quando a ligação friccional é submetida a cisalhamento, a resistência friccional máxima pode ocorrer entre as placas quando a força cortante externa atinge o estado limite; quando ocorre o deslizamento relativo entre as placas, considera-se que a ligação falhou e está danificada. Quando a conexão de suporte de pressão é cisalhada, a força de atrito pode ser superada e o deslizamento relativo entre as placas ocorre, e então a força externa pode continuar a aumentar, e a falha final do cisalhamento do parafuso ou da pressão de suporte da parede do furo é o estado limite.

é especializada na construção de oficinas de estrutura de aço, armazéns, oficinas e outros projetos, podendo fornecer orçamentos, renderizações, desenhos de instalação e outros serviços de acordo com o orçamento. Para mais dúvidas, consulte nossa equipe profissional.

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