6,кН/см

Алюминиевые сплавы легируют марганцем, магнием, кремнием, цинком, медью, хромом, титаном или одновременно несколькими этими компонентами, в зависимости от чего система сплава получает наименование и марку с условным обозначением (табл. Ч-З)-

Технический алюминий обладает очень высокой коррозионной стойкостью, но очень налопрочен и пластичен. Алюминиево-марганцевые и алюми-ниево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, сравнительно высокой прочностью и хорошо свариваются. Сплавы на основе А1-A\g-Si обладают средней и высокой коррозионной стойкостью, средними и высокими показателями прочности и могут применяться в сварных

и клепаных несущих и ограждающих конструкциях.

Дюралюмины свариваются плохо, так как склонны к образованию трещин в горячем состоянии, стойкость их против коррозии ниже, чем у алюмиииево-марганцевых и алюминиево-магниевых сплавов, однако прочность их высока, и поэтому их применяют преимущественно в клепаных несущих конструкциях.

Алюминиевые сплавы поставляют в различных состояниях термической обработки и нагартовки: М - отожженный (мягкий); П - полунагартованный; Н - нагартованный; Т - закаленный и естественно состаренный; TI -закаленный и искусственно состаренный. Символ состояния поставки добавляют к условному обозначению марки сплава через тире (АМг-М, АД35-Т1 и т. д.).

Термическая обработка повышает прочностные характеристики сплавов в 1,3-1,5 раза. При сварке конструкций из тер.мнчески обработанных сплавов происходит некоторое разупрочнение материала в зоне термического влияния, которое надо учитывать при расчете и конструировании сварных соединений. Термически упрочняются все сплавы, кроме сплавов марок АМг и АМц. Чтобы повысить коррозионную стойкость, алюминиевые сплавы могут быть плакированными (покрытие тонкой пленкой чистого алюминия при изготовлении полуфабриката) .

Структура алюминиевых сплавов состоит из кристаллов алюминия, упрочненных легирующими элементами (легирующие элементы входят в твердый раствор с алюминием и упрочняют его). Особенно большое упрочнение сплава получается, если количество легирующего компонента больше максимально растворимого при обычной температуре, тогда компоненты выделяются Е виде упрочняющих включений. Ввиду относителйой проч1юстн включений и прослоек между зерна.ми под действием нагрузки происходят более плавные деформации, и в отличие от малоуглеродистой стали площадки текучести в сплавах не получается.

На рис, 11.17 приведены диаграммы работ некоторых алюминиевых сплавов на растяжение (там же для сравнения дана кривая для стали 3), Наиболее существенные отличия в работе алюм.ишевых сплавов и стали заключаются в меньшем угле наклона первоначальной прямолинейной части диаграммы алюминиевых сплавов, характеризующем модули упругости материалов (2,1 10 кН/см для сталей и 0,71-Ю* кН/см для алюминиевых сплавов), в отсутствии площадки текучести у алюминиевых сплавов (поэтому предел текучести От здесь определяется как условное напряжение при остаточном относительном удлинении Рост =0,2%), а также в меньшем относительном удлинении термически обработанных сплавов.

Рис. 11.17. Диаграммы работы алюминиевых сплавов на растяжение

/ - технический алюминий АД1-М; г-сплав АМгб; - сплав Д16-Т; 4 - Сталь 3

Работа сплавов при других видах силовых воздействий и процессе разрушения во многом аналогична работе сталей, так как имеется сходство структур (пластичные зерна алюминия и упрочняюш,ие включения) и у обоих материалов большой запас пластической работы до разрушения.

Неравномерное распределение напряжений и концентраторы напряжений способствуют переходу алюминиевых сплавов в более хрупкое состояние (снижению относительных удлинений при разрушении). Это явление зависит от марок сплавов и состояния их поставки; менее склонны к переходу в хрупкое состояние мягкие сплавы.

Вибрационная прочность алюминиевых сплавов также уменьшается при увеличении циклов нагрузки, но относительно меньше, чем у стали. Наличие концентраторов напряжений снижает вибрационную прочность и предел выносливости.

Алюминиевые сплавы менее устойчивы к воздействию высоких температур, чем сталь (температура плавления их около 600-700° С). При нагреве алюминиевых сплавов падают значения предела текучести и предела прочности, одновременно с этим увеличивается относительное удлинение, поэтому конструкции из алюминиевых сплавов менее огнестойки и могут работать при температурах примерно до 150-200° С. При отрицательных температурах алюминиевые сплавы работают хорошо; большим их достоинством является малая склонность к переходу в хрупкое состояние при пониженных температурах. Ударная вязкость, оценивающая эту склонность при температурах - 100 и --100°С, практически одинакова.

Изменение механических свойств алюминиевых сплавов при старении происходит более иитеисивно, чем у стали, и увеличение пределов текучести и прочности значительно выше. Увеличение прочности алюминиевых сплавов при старении учитывают при пазиачении их расчетных сопротивлений.

Потеря устойчивости элементов конструкций из алюминиевых сплавов качественно имеет много общего с потерей устойчивости в стальных конструкциях ввиду схожести структур и работы под нагрузкой. В количественном отношении различие существенно; зависит оно прежде всего от меньшего (в 3 раза) значения модуля упругости алюминиевых сплавов и формы диаграммы работы материалов. Аналогично стальным конструкциям устойчивость проверяют сравнением расчетных напряжений в элементах конструкции с критическими, поэтому расчетные формулы проверки устойчивости при различных силовых воздействиях имеют такой же вид, как и для стальных конструкций. Значения коэффициентов принимают в зависимости от марок сплавов по нормам проектироваиня алюминиевых конструкций СНиП П-24-74

Глава III СОРТАМЕНТ

Металлические конструкции формируют из профилен различной формы, которые изготовляют на металлургических заводах. Каталоги поставляемых металлургическими заводами листов и профилей с указанием их формы, размеров, геометрических характеристик, массы называют сортаментом и оформл5пот в виде государственных стандартов.

Форма профилей сортамента должна отвечать ряду требований: простоте и технологичности изготовления, универсальности и удобству при компоновке сечений, рациональному распределе-

нию материала по сечению. Сортамент не должен быть чрезмерно обширным, но в то же время должен давать большие возможности проектировщику для целесообразного и экономичного подбора сечений различных конструкций. В результате многолетнего развития металлических конструкций и работ по теории сортамента в настоящее время есть большой универсальный набор профилей, позволяющий сооружать рациональные металлические конструкции самого разнообразного назначения.

§ 9. СОРТАМЕНТ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В стальных конструкциях применяется листовая и профильная прокатная сталь. Профильная сталь разделяется на сортовую (круг, квадрат, полоса, уголки) и фасонную (двутавры, швеллеры, шпунтовые и другие фасонные профили).

Кроме этого, широко применяется сортамент вторичных профилей: сварных, профиль которых образован соединением на сварке отдельных полос или листов, и гнутых, образованных холодной гибкой стальных полос и листов. Наиболее дешевы прокатные профили. Они непосредственно с металлургического завода кдут на изготовление металлоконструкций. Для образования сварных и гнутых профилей требуется дополнительная операция - изготовление профиля из прокатного листа.

При проектировании металлических конструкций необходимо знать основные параметры существующего сортамента металла.

/. ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ

Сталь прокатная толстолистовая, ГОСТ 5681-57*. Стальные листы прокатывают толщиной 4-160 мм, однако в строительных конструкциях листы толщиной более 40 мм применяют редко, так как качество толстой стали снижается и усложняется изготовление конструкций. Градация рекомендуемых для применения в строительных конструкциях толщин листовой стали следующая: от 4 до 6 мм - через 1 мм, от 6 до 22 мм - через 2 мм и далее 25, 28, 30, 32, 36, 40, 50, 60, 80, 100 мм. Ширина листовой стали имеет размеры 600-3600 мм при длине 2-12 м. Ходовая ширина листов не превышает 2400 мм, а длина 8 м. Толстолистовую сталь применяют в листовых конструкциях и сплошностепчатых сечениях отдельных элементов.

Сталь прокатная широкополосная универсальная, ГОСТ 82-70. Толщина полос универсальной стали 4-60 мм с той же градацией, что и для толстолистовой стали, ширина полос 200- 1050 мм, ходовая длина полос 5-12 м. Универсальную сталь применяют для полок и стенок сплошных балок, колонн и дру-ги.х конструкций. При изменении универсальной стали не требу-