Рис. 3.4. Типы профилей из алюминиевых сплавов без бульб (а) и с бульбами (б)
для трубопроводов высокого давления по ТУ 14-3-620-77, d = 1020 и 1220 мм;
для газонефтепроводов по ТУ 14-3-1138-82, d = 1020 и 1120 мм и другие виды специальных профилей.
3.10. Профили из алюминиевых сплавов
Строительные профили из алюминиевых сплавов (рис. 3.4), получают прокаткой, прессованием или литьем. Листы, ленты и плиты прокатываются в горячем или холодном состояниях. Листы прокатывают толщиной до 10,5 мм, охириной до 20(Ю мм и длиной до 7 м. Фасонные профили, в том числе и полые (трубчатые), изготовляют горячим прессованием на гидравлических прессах.
Продавливая слитки через матрицы различных типов, можно получить профили разнообразных поперечных сечений. Это существенное преимущество позволяет конструктору использовать наиболее эффективные формы сечений. Возможность получить профили более выгодных сечений в некоторой степени компенсирует меньшую устойчивость стержней из алюминиевых сплавов из-за их низкого модуля упругости материала. Однако габариты поперечного сечения профиля ограничиваются поперечными размерами матрицы и усилием, развиваемым прессом.
Наиболее распространенное на заводах оборудование требует, чтобы профили вписывались в круг диаметром 320 мм (в отдельных случаях 530 мм). На современном прессовом оборудовании можно изготовлять профили площадью сечения от 0,5 до 300 см . Гнутые профили изготовляют из листов и лент толщиной до 4 мм гнутьем их в холодном состоянии. Из-за низкого модуля упругости алюминиевых сплавов и соответственно ухудшения местной устойчивости ширина свободного свеса полос и высота стенок профилей по отношению к их толщинам принимаются более ограниченными, чем в стальных профилях. Для большего развития сечения и повышения устойчивости стержня профили изготовляются с бульбами на концах полок (рис. 3.4,6), которые позволяют доводить отношение ширины полки к ее толщине от 9,5 до 21 (см. гл. 2).
3.11. Некоторые правила использования профилей в строительных конструкциях
1. При проектировании строительных стальных конструкций следует компоновать каждый элемент и весь объект в целом из минимально необходимого числа различных профилей.
2. Применяемые в одном отправочном элементе уголки, тавры, полосы одного номинального размера, но разной толщины должны иметь разность толщин одноименных профилей не менее 2 мм.
3. Не допускается применять в одном отправочном элементе одинаковые профилеразмеры из разных марок сталей.
4. Применение в одном объекте профилированных листов одной номинальной высоты разной толщины не допускается.
ГЛАВА 4. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Создание сварной конструкции представляет собой комплексную задачу, которая включает в себя проектирование, исследование прочности, расчет, рациональный выбор технологии изготовления, прежде всего сварки, с применением средств механизации и автоматизации.
Сварные соединения являются основным видом соединений в строительных конструкциях. При проектировании конструкций со сварными соединениями следует предусмотреть применение высокопроизводительных эффективных видов сварки с учетом конструктивных особенностей и объемов производства, обеспечивающих повышение надежности сварных соединений и производительности труда. Количество наплавленного металла снижается при применении минимальных размеров сварных швов, а также минимально необходимого числа расчетных и конструктивных сварных швов.
В данной главе приводятся сведения, необходимые для проектирования соединений в конструкциях из стали, а также некоторые данные о работе, конструктивных решениях и расчете соединений в конструкциях, выполненных из алюминиевых сплавов. Такие вопросы, как физические процессы сварки, особенности технологии изготовления сварного соединения, выбор оборудования, механизация процесса сварки изложены в специальной литературе (учебниках и учебных пособиях по технологии сварочного производства) и здесь не рассматриваются.
Круглые тянутые трубы поставляются с наружным диаметром до 150 мм при толщине стенки 1,5-6 мм. Кроме круглых труб поставляют квадратные, прямоугольные и каплевидные (рис. 3.4,в).
Большое число разнообразных профилей применяется для ограждающих конструкций.
Вследствие возможности получения разнообразных профилей единого сортамента профилей для строительных конструкций не существует. Примеры применения и некоторые рекомендации приведены в спецкурсе [3] и других изданиях по алюминиевым конструкциям.
4.1. Виды Сварки, применяющиеся в строительстве
Процесс сварки все время совершенствуется. В настоящее время все шире внедряются такие процессы, как электронно-лучевая, плазменная, лазерная и другие виды сварки. Относительная простота конструктивной формы, пластичность используемых в строительстве материалов, размеры (толщина) элементов конструкций и характер внешних воздействий на конструкции (во многих случаях воздействий, близких к статическим, относительно небольшой диапазон изменения температур при эксплуатации и т.п.) позволяют использовать в основном сварку электродуговую, реже газовую и контактную).
Сваркой металлов называют технологаческий процесс образования неразъемного соединения деталей конструкции путем местного сплавления или совместного пластического деформирования в области соединения этих деталей, сопровождающегося диффузией атомов. В результате сварки возникает прочное сцепление, основанное на межатомном взаимодействии в примыкающих участках деталей.
Сварка является прогрессивным процессом. Она позволяет получить простую конструктивную форму соединения, дает экономию металла по сравнению с другими видами соединений (например, болтовыми), позволяет применять высокопроизводительные механизированные способы изготовления. С помощью сварки можно получить практически любую конструктивную форму. Она используется для конструкций различного назначения. Сварные соединения обладают свойством газо- и водонепроницаемости, что важно для листовых конструкций, предназначенных для хранения газов или жидкостей (резервуары, газгольдеры, трубопроводы).
Однако при проектировании сварных конструкций не следует забывать о том, что процесс сварки, являясь мощным энергетическим процессом, вносит в область соединения изменения в свойства исходного материала. В сварном соединении образуются зоны с различным химическим составом металла, различной структурой и соответственно различными механическими свойствами.
В области сварного соединения часто возникает геометрическая неоднородность (разные изменения сечения сопрягаемых элементов, необходимость иметь элементы конструктивного оформления, например ребра жесткости, фасонки, накладки и т.п.). Возможные дефекты сварных соединений (поры, подрезы и др.) также создают неоднородность соединения. К этому следует добавить наличие остаточного напряженно-деформированного состояния, являющегося следствием неравномерного нагрева изделия при сварке.
Все эти обстоятельства учитываются при проектировании конструкций путем применения сварочных материалов в соответствии со свойствами основного материала конструкций и условиями их работы (температура окружающей среды при изготовлении и эксплуатации, вид напряжения - статические нагрузки или циклические и т.п.), выбора режима сварки, а также назначения специальных коэффициентов надежности сварного соединения.
