Холоднокатаная сталь

Примеры и перспективы в этой статье относятся в первую очередь к Соединенным Штатам и не отражают общемировой взгляд на предмет . Вы можете улучшить эту статью , обсудить проблему на странице обсуждения или при необходимости создать новую статью . ( Декабрь 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Холоднокатаная сталь ( CFS ) - это общий термин для стальных изделий, формованных с помощью процессов холодной обработки, выполняемых при температуре около комнатной, таких как прокатка , прессование , штамповка , гибка и т. Д. Пруток и листы из холоднокатаной стали ( CRS ) широко используются во всех сферах производства. Условия противопоставляются горячекатаной стали и горячекатаной стали .

Сталь, подвергнутая холодной штамповке, особенно в виде тонких листов, обычно используется в строительной отрасли для изготовления конструкционных и неструктурных элементов, таких как колонны, балки, балки, стойки, настил пола, сборные секции и другие компоненты. Такое использование становится все более популярным в США после их стандартизации в 1946 году.

Здание из холодногнутой стали

Стальные элементы, изготовленные методом холодной штамповки, также использовались в мостах, стеллажах для хранения, зерновых бункерах , кузовах автомобилей, железнодорожных вагонах, шоссейных изделиях, опорах электропередач, опорах электропередач, дренажных сооружениях, огнестрельном оружии, различном оборудовании и др. ^{[1] [2]} Эти типы профилей формуются в холодном состоянии из стального листа, полосы, листа или плоского прутка на профилегибочных машинах с помощью листогибочного пресса ( пресса ) или операций гибки. Толщина материала для таких тонкостенных стальных элементов обычно составляет от 0,0147 дюйма (0,373 мм) до примерно ¼ дюйма (6,35 мм). Стальные пластины и прутки толщиной до 1 дюйма (25,4 мм) также могут быть успешно подвергнуты холодной штамповке в конструкционные формы (AISI, 2007b). ^[3]

История [ править ]

Использование холодногнутых стальных элементов в строительстве началось в 1850-х годах как в Соединенных Штатах, так и в Великобритании. В 1920-х и 1930-х годах применение холодногнутой стали в качестве строительного материала все еще было ограниченным, поскольку в строительных нормах и правилах строительства не было адекватных стандартов проектирования и ограниченной информации об использовании материалов. Одним из первых задокументированных случаев использования холодногнутой стали в качестве строительного материала является Баптистская больница Вирджинии ^[4], построенная примерно в 1925 году в Линчбурге, штат Вирджиния. Стены были несущими каменными кладками, но система перекрытий была обрамлена двойными стыковочными стальными каналами с выступами холодной штамповки. По словам Чака Грина, ЧП из Nolen Frisa Associates, ^[5]балки были адекватны, чтобы выдерживать начальные нагрузки и пролеты, исходя из текущих методов анализа. Грин спроектировал недавний ремонт конструкции и сказал, что по большей части балки все еще работают хорошо. Наблюдение за строительной площадкой во время этой реконструкции подтвердило, что «эти балки из« ревущих двадцатых »все еще выдерживают нагрузки более 80 лет спустя!» В 1940-х годах компания Lustron Homes построила и продала почти 2500 домов со стальным каркасом с каркасом, отделкой, шкафами и мебелью из стали холодной штамповки.

История стандартов проектирования AISI [ править ]

Нормы проектирования горячекатаной стали (см. Конструкционная сталь) были приняты в 1930-х годах, но неприменимы для холодногнутых профилей из-за их относительно тонких стальных стенок, подверженных короблению. Стальные элементы, полученные холодной штамповкой, имеют постоянную толщину по всему поперечному сечению, тогда как горячекатаные профили обычно имеют сужение или скругление. Сталь холодной штамповки допускала формы, которые сильно отличались от классических горячекатаных профилей. Материал легко обрабатывался; его можно было деформировать во множество возможных форм. Даже небольшое изменение геометрии привело к значительным изменениям прочностных характеристик сечения. Необходимо было установить некоторые минимальные требования и законы для контроля характеристик потери устойчивости и прочности.Также было замечено, что тонкие стенки подвергались локальному короблению под действием небольших нагрузок в некоторых секциях, и что эти элементы затем были способны выдерживать более высокие нагрузки даже после местного изгиба элементов.

В США первое издание Спецификаций для проектирования стальных конструкционных элементов легкой толщины было опубликовано Американским институтом чугуна и стали (AISI) в 1946 году (AISI, 1946). ^[6] Первая спецификация допустимого напряжения (ASD) была основана на исследовательской работе, спонсируемой AISI в Корнельском университете под руководством покойного профессора Джорджа Винтера [2] с 1939 года ^[7].В результате этой работы Джордж Винтер теперь считается родоначальником конструкции из холодногнутой стали. Спецификация ASD была впоследствии пересмотрена в 1956, 1960, 1962, 1968, 1980 и 1986 годах, чтобы отразить технические разработки и результаты продолжающихся исследований в Корнельском и других университетах (Yu et al., 1996). ^[8] В 1991 году AISI опубликовала первое издание Спецификации расчета факторов нагрузки и сопротивления, разработанной в Университете Миссури в Ролла и Вашингтонском университете под руководством Вэй-Вена Ю [3] и Теодора В. Галамбоса (AISI, 1991). . ^[9] Спецификации ASD и LRFD были объединены в единую спецификацию в 1996 году (AISI, 1996). ^[10]

В 2001 году совместными усилиями Комитета по спецификациям AISI и Технического комитета Канадской ассоциации стандартов (CSA) по элементам конструкций из холоднокатаной стали была разработана первая редакция Североамериканских спецификаций для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали. и Камара Насиональ де ла Индустрия дель Йерро-и-дель-Асеро (КАНАСЕРО) в Мексике (AISI, 2001). ^[11] В него включены методы ASD и LRFD для США и Мексики вместе с методом расчета предельных состояний (LSD) для Канады. Эта Североамериканская спецификация была аккредитована Американским национальным институтом стандартов ( ANSI) в качестве стандарта ANSI, заменившего спецификацию AISI 1996 г. и стандарт CSA 1994 г. После успешного использования Североамериканской спецификации 2001 г. в течение шести лет она была пересмотрена и расширена в 2007 г. ^[12]

Эта обновленная спецификация включает новые и пересмотренные проектные положения с добавлением метода прямой прочности в Приложении 1 и анализа структурных систем второго порядка в Приложении 2.

В дополнение к спецификациям AISI Американский институт черной металлургии также опубликовал комментарии к различным редакциям спецификаций, руководствам по проектированию, стандартам проектирования каркасов, различным руководствам по проектированию и вспомогательным средствам проектирования для использования стали холодной штамповки. Подробности см. На сайте AISI [4] .

Международные нормы и стандарты [ править ]

США, Мексика и Канада используют Североамериканские спецификации для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали, номер документа AISI S100-2007. Страны-члены Европейского Союза используют разделы 1-3 Еврокода 3 (EN 1993) для проектирования стальных холодногнутых элементов. В других странах используются различные проектные спецификации, многие из которых основаны на AISI S-100, как это принято в строительных нормах и правилах, перечисленных ниже. Еще один список международных норм и стандартов по холодногнутой стали поддерживается (и может быть изменен с разрешения) на сайте Cold-Formed Steel Codes Around the World .

Африка [ править ]

Строительные нормы и правила Эфиопии : EBCS-1 Основы проектирования и действия на конструкции EBCS-3 Проектирование стальных конструкций

Спецификация Южной Африки : SANS 10162 - Использование стали в конструкциях: Часть 2 - Расчет по предельным состояниям холодногнутых стальных конструкций Строительные нормы и правила: Национальные строительные нормы Южной Африки

Америка [ править ]

Спецификация США : Североамериканские спецификации для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали, номер документа AISI S100-2007, опубликованный Американским институтом железа и стали в октябре 2007 года. Строительные нормы: IBC и / или NFPA могут применяться, но оба ссылка AISI S100.

Спецификация Канады : Североамериканская спецификация для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали, номер документа CAN / CSA S136-07, опубликованная Канадской ассоциацией стандартов, аналогична AISI S100, за исключением крышки. Строительный кодекс: Национальный строительный кодекс Канады - это типовой кодекс, принятый с поправками отдельными провинциями и территориями. Федеральное правительство находится вне юрисдикции провинциальных / территориальных властей, но обычно подчиняется законодательным требованиям в пределах провинции / территории строительной площадки.

Спецификация для Бразилии : NBR 14762: 2001 Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio - Procedure (Проектирование холодногнутой стали - Процедура, последнее обновление 2001 г.) и NBR 6355: 2003 Perfis estruturais de aço formados a frião - Padronizaço (Cold- гнутые стальные конструкционные профили, последнее обновление 2003 г.) Строительный кодекс: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas (www.abnt.org.br)

Chile NCH ​​427 - приостановлено, так как было написано в 1970-х годах. Холодногнутые стальные профили частично были основаны на AISI (США). Местный институт строительных норм INN указал в последних Кодексах для сейсмического проектирования, что проектировщики должны использовать последнее издание Спецификации AISI для холодногнутой стали и AISC для горячекатаной стали в их исходных версиях на английском языке до тех пор, пока не будет выпущена некоторая приведенная адаптация. здесь .

Аргентина CIRSOC 303 для легких стальных конструкций, в которые включена сталь холодной штамповки. Эта Спецификация, которой уже более 20 лет, заменяется новой, которая будет, в общем, адаптацией текущей спецификации AISI. Бывший CIRSOC 303 был адаптацией канадского кодекса того времени. В то время CIRSOC 303 был очень старым, теперь CIRSOC 301 совершил революцию, чтобы соответствовать американским нормам (дизайн LRFD). В ближайшее время оба кода будут согласованы также в обозначениях и терминологии.

Азия [ править ]

Филиппинский национальный структурный кодекс Филиппин 2010 г., том 1, Здания, башни и другие вертикальные конструкции, глава 5, часть 3 Проектирование элементов конструкций из холодногнутой стали основано на AISI S100-2007.

Спецификация Индии : IS: 801, Индийский стандартный свод правил использования холодногнутых легких стальных конструкционных элементов в общем строительстве, Бюро индийских стандартов, Нью-Дели (1975). (в настоящее время пересматривается) Строительный кодекс: см. - модельный код Национальный строительный кодекс Индии

Спецификация Китая : Технический кодекс холодногнутых тонкостенных стальных конструкций Строительный кодекс: GB 50018-2002 (текущая версия)

Спецификация Японии : Руководство по проектированию легких стальных конструкций Строительный кодекс: Уведомление о техническом стандарте № 1641, касающееся легких стальных конструкций

Малайзия Малайзия использует британский стандарт BS5950, особенно BS5950: Часть 5; Также упоминается AS4600 (из Австралии).

Европа [ править ]

Спецификация стран ЕС : EN 1993-1-3 (такой же, как Еврокод 3, часть 1-3), Проектирование стальных конструкций - холодногнутые тонкие элементы и листы. Каждая европейская страна получит свои собственные Национальные дополнительные документы (NAD).

Германия Спецификация: Немецкий комитет по стальным конструкциям (DASt), DASt-Guidelines 016: 1992: Расчет и проектирование конструкций с тонкостенными элементами холодной штамповки; В Строительных нормах Германии: EN 1993-1-3: 2006 (Еврокод 3, часть 1-3): Проектирование стальных конструкций - Общие правила - Дополнительные правила для холодногнутых элементов и листов; Немецкая версия prEN 1090 2: 2005 (prEN 1090 часть 2; проект): Выполнение стальных и алюминиевых конструкций - Технические требования к исполнению стальных конструкций; Версия для Германии EN 10162: 2003: Профили стальные холоднокатаные - Технические условия поставки - Допуски на размеры и поперечное сечение; Немецкая версия

Спецификация Италии : UNI CNR 10022 (национальный документ) EN 1993-1-3 (не обязательно)

Еврокод Соединенного Королевства для холодногнутой стали в Великобритании. BS EN 1993-1-3: 2006: Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила.

Океания [ править ]

Спецификация для Австралии : AS / NZS 4600 AS / NZS 4600: 2005 Аналогично NAS 2007, но включает высокопрочные стали, такие как G550, для всех секций. (Грег Хэнкок) Строительный кодекс: Строительный кодекс Австралии (национальный документ) называет AS / NZS 4600: 2005.

Спецификация Новой Зеландии : AS / NZS 4600 (такая же, как в Австралии)

Общие профили разделов и приложения [ править ]

В строительстве используются в основном два типа конструкционной стали: стальной горячекатаный профиль и стальной холодногнутый профиль. Горячекатаные стальные профили формуются при повышенных температурах, а стальные холодногнутые профили формуются при комнатной температуре. Стальные конструкционные элементы, полученные холодной штамповкой, представляют собой профили, обычно изготавливаемые из стального листа, листового металла или полосы. Производственный процесс включает в себя формование материала прессованием или холодной прокаткой для достижения желаемой формы.

Когда сталь формуют пресс-тормозом или холодной прокаткой, механические свойства материала меняются в результате холодной обработки металла. Когда стальной профиль формуют в холодном состоянии из плоского листа или полосы, предел текучести и, в меньшей степени, предел прочности повышаются в результате этой холодной обработки, особенно в изгибах профиля.

Некоторые из основных свойств стали холодной штамповки следующие: ^[13]

• Легкость в весе
• Высокая прочность и жесткость
• Простота изготовления и серийного производства
• Быстрый и легкий монтаж и установка
• Существенное устранение задержек из-за погоды
• Более точная детализация
• Без усадки и ползучести при температуре окружающей среды
• Опалубка не требуется
• Защита от термитов и гниения
• Единое качество
• Экономия на транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах
• Негорючесть
• Перерабатываемый материал
• Панели и настилы могут обеспечивать закрытые ячейки для трубопроводов.

Широкая классификация холодногнутых профилей, используемых в строительной отрасли, может быть представлена ​​как отдельные элементы несущего каркаса или панели и настилы.

Некоторые из популярных приложений и предпочтительные разделы:

• Кровельные и стеновые системы (промышленные, коммерческие и сельскохозяйственные здания)
• Стальные стеллажи для поддержки складских поддонов
• Конструктивные элементы для плоских и космических ферм
• Безрамные конструкции с напряженной обшивкой: гофрированные листы или листовые профили с усиленными краями используются для небольших конструкций с пролетом до 30 футов без внутреннего каркаса.

• Профнастил CFS

• КФС прогоны

• CFS X-образная стеновая система

• Стеновое соединение шпильки / балки CFS

Спецификация AISI допускает использование стали в соответствии со следующими спецификациями ASTM в таблице ниже: ^[14]

Типичные механические свойства [ править ]

Основным свойством стали, которое используется для описания ее поведения, является график «напряжение – деформация». Графики зависимости деформации холодногнутого стального листа в основном делятся на две категории. Они имеют резкую и постепенную податливость, показанные ниже на рисунках 1 и 2, соответственно.

Эти две кривые "напряжение-деформация" типичны для холодногнутого стального листа во время испытания на растяжение. Второй график представляет собой стальной лист, который подвергся холодному обжатию (жесткой прокатке) в процессе производства, поэтому он не показывает предел текучести с плато текучести. Начальный наклон кривой может быть уменьшен в результате предварительных работ. В отличие от рисунка 1, зависимость напряжения от деформации на рисунке 2 представляет поведение отожженного стального листа. Для этого типа стали предел текучести определяется уровнем, на котором кривая напряжения-деформации становится горизонтальной.

Холодная штамповка приводит к увеличению предела текучести стали, причем это увеличение является следствием холодной обработки в диапазоне деформационного упрочнения. Это увеличение наблюдается в зонах деформации материала при изгибе или работе. Можно предположить, что предел текучести был увеличен на 15% или более для расчетных целей. Предел текучести холодногнутой стали обычно составляет от 33 до 80 фунтов на квадратный дюйм. Измеренные значения модуля упругости, основанные на стандартных методах, обычно находятся в диапазоне от 29000 до 30000 тысяч фунтов на квадратный дюйм (от 200 до 207 ГПа).. Значение 29 500 ksi (203 ГПа) рекомендовано AISI в своих технических характеристиках для целей проектирования. Предел прочности на разрыв стальных листов в секциях имеет мало прямого отношения к конструкции этих элементов. Несущая способность холодногнутых стальных элементов на изгиб и сжатие обычно ограничивается пределом текучести или напряжениями продольного изгиба, которые меньше, чем предел текучести стали, особенно для тех элементов сжатия, которые имеют относительно большие отношения плоской ширины, и для элементов сжатия, имеющих относительно большие коэффициенты гибкости. Исключение составляют болтовые и сварные соединения, прочность которых зависит не только от предела текучести, но и от предела прочности материала на разрыв.Исследования показывают, что эффекты холодной обработки формованных стальных элементов в значительной степени зависят от разброса между пределом прочности на растяжение и пределом текучести исходного материала.

Критерии пластичности [ править ]

Пластичность определяется как «степень, в которой материал может выдерживать пластическую деформацию без разрушения». Это не только требуется в процессе формования, но также необходимо для пластического перераспределения напряжения в элементах и ​​соединениях, где может происходить концентрация напряжений. Критерии пластичности и характеристики сталей с низкой пластичностью для холодногнутых элементов и соединений изучались Дхаллой , Винтером и Эррерой в Корнельском университете . Было обнаружено, что измерение пластичности в стандартном испытании на растяжение включает в себя локальную пластичность и равномерную пластичность. Локальная пластичность определяется как локальное удлинение в зоне возможного разрушения. Равномерная пластичность - это способность купона на растяжениеподвергаться значительным пластическим деформациям по всей длине до образования шейки. Это исследование также показало, что для исследуемых сталей с различной пластичностью удлинение в 2 дюйма. (50,8 мм) измерительная длина не коррелировала удовлетворительно ни с локальной, ни с равномерной пластичностью материала. Чтобы иметь возможность перераспределять напряжения в пластическом диапазоне, чтобы избежать преждевременного хрупкого разрушения и достичь полной прочности сечения сетки в растянутом элементе с концентрациями напряжений, предлагается следующее:

• Минимальное местное удлинение на калибровочной длине - 1/2 дюйма (12,7 мм) стандартного купона на растяжение, включая шейку, должно составлять не менее 20%.
• Минимальное равномерное удлинение в 3 дюйма. (76,2 мм) измерительная длина минус удлинение в 1 дюйм. (25,4 мм) измерительная длина, содержащая шейку и излом, должна быть не менее 3%.
• Отношение предела прочности к пределу текучести Fu / Fy должно быть не менее 1,05.

Свариваемость [ править ]

Свариваемость относится к способности стали без труда сваривать удовлетворительное, без трещин, прочное соединение в условиях изготовления. ^[1] Сварка возможна в стальных элементах холодной штамповки, но оно должно соответствовать стандартам , приведенным в AISI S100-2007, раздел Е .

1. Если толщина меньше или равна 3/16 дюйма (4,76 мм):

Возможны следующие варианты сварных швов холодногнутых стальных профилей, в которых толщина самого тонкого элемента соединения составляет 3/16 дюйма или меньше.

• • Стыковые швы в стыковых соединениях
  • Точечная дуговая сварка
  • Дуговые швы
  • Угловые швы
  • Сварные швы с развальцовкой и канавкой

2. Если толщина больше или равна 3/16 дюйма (4,76 мм):

Сварные соединения, в которых толщина самой тонкой соединенной дуги превышает 3/16 дюйма (4,76 мм), должны соответствовать стандарту ANSI / AISC-360 . Положения сварных швов указаны в соответствии с AISI S100-2007 (таблица E2a) ^[12]

Минимальная толщина материала, рекомендуемая для сварных соединений [ править ]

^[15]

Применение в зданиях [ править ]

Каркас из холодногнутой стали [ править ]

Холодногнутый стальной каркас (CFSF) относится, в частности, к элементам легких каркасных строительных конструкций, которые полностью изготовлены из листовой стали и имеют различные формы при температуре окружающей среды. Наиболее распространенной формой для элементов CFSF является канал с выступом, хотя использовались буквы «Z», «C», трубчатые, «шляпки» и другие формы и вариации. Элементами здания, которые чаще всего обрамляют холодногнутую сталь, являются полы, крыши и стены, хотя другие строительные элементы, а также конструктивные и декоративные узлы могут иметь стальной каркас.

Хотя холоднокатаная сталь используется для изготовления нескольких изделий в строительстве, каркасные изделия отличаются тем, что обычно используются для изготовления стоек, балок перекрытий, стропил и элементов фермы. Примеры холодногнутой стали, которая не считается каркасом, включает металлическую крышу, настил крыши и пола, композитный настил, металлический сайдинг, а также прогоны и фермы на металлических зданиях.

Элементы каркаса обычно располагаются на расстоянии 16 или 24 дюймов по центру, с меньшими и большими интервалами в зависимости от нагрузок и покрытий. Стеновые элементы обычно представляют собой элементы «стойки» с вертикальными выступами канала, которые входят в секции «дорожки» без прорезей вверху и внизу. Аналогичные конфигурации используются как для балок перекрытий, так и для стропил, но в горизонтальном исполнении для полов и в горизонтальном или наклонном варианте для конструкции крыши. К дополнительным элементам каркасной системы относятся крепежи и соединители, раскосы и связи, зажимы и соединители.

В Северной Америке типы участников были разделены на пять основных категорий, и номенклатура продуктов основана на этих категориях.

• S-образные элементы представляют собой швеллеры с выступами, которые чаще всего используются для стеновых стоек, балок перекрытий, а также стропил потолка или крыши.
• Т-образные элементы представляют собой каналы без проемов, которые используются для верхних и нижних пластин (направляющих) в стенах и балок обода в напольных системах. Гусеницы также образуют верхнюю часть и подоконники окон и обычно закрывают верхнюю и нижнюю часть заголовков, помещенных в рамку или спина к спине.
• U-образные элементы представляют собой каналы, которые имеют меньшую глубину, чем направляющие, но используются для крепления элементов, а также для систем поддержки потолка.
• F-образные элементы представляют собой каналы «обшивки» или «шляпки», обычно используемые горизонтально на стенах или потолках.
• L-образные элементы представляют собой уголки, которые в некоторых случаях могут использоваться для коллекторов через проемы, чтобы распределять нагрузки на соседние стойки откоса.

В многоэтажном коммерческом и многоквартирном жилом строительстве CFSF обычно используется для внутренних перегородок и поддержки наружных стен и облицовки. Во многих средне- и малоэтажных зданиях вся структурная система может быть обрамлена CFSF.

Соединители и крепеж в обрамлении [ править ]

Соединители используются в стальных конструкциях холодной штамповки для крепления элементов (например, шпилек , балок ) друг к другу или к основной конструкции с целью передачи нагрузки и поддержки. Поскольку прочность сборки зависит от ее самого слабого компонента, важно спроектировать каждое соединение таким образом, чтобы оно отвечало указанным требованиям к производительности. Существует два основных типа подключения: фиксированное и с возможностью перемещения.(Соскальзывать). Неподвижные соединения элементов каркаса не допускают перемещения соединяемых частей. Их можно найти в стенах, несущих осевые нагрузки, ненесущих стенах, фермах, крышах и полах. Соединения, допускающие перемещение, предназначены для обеспечения возможности отклонения основной конструкции в вертикальном направлении из-за временной нагрузки или в горизонтальном направлении из-за ветра или сейсмических нагрузок, или как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Одно из применений соединения, допускающего вертикальное перемещение, - это изоляция неосевых несущих стен (гипсокартон) от вертикальной временной нагрузки конструкции и предотвращения повреждения отделки. Обычным зажимом для этого применения является L-образный зажим для верхней части стены для стен, которые заполняются между этажами. Эти зажимы имеют прорези, перпендикулярные изгибу зажима.Другой распространенный зажим - это байпасный зажим для стен, выходящих за край конструкции пола. Когда эти зажимы имеют L-образную форму, они имеют прорези, параллельные изгибу зажима. Если конструкция находится в активномСейсмическая зона , соединения, допускающие вертикальное и горизонтальное перемещение, могут использоваться для компенсации как вертикального, так и горизонтального отклонения конструкции.

Соединители могут быть прикреплены к стальным элементам, полученным методом холодной штамповки, и к основной конструкции с помощью сварных швов, болтов или саморезов. Эти методы крепления признаны в Североамериканских спецификациях Американского института чугуна и стали (AISI) 2007 года для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали, глава E. , клеевые анкеры и конструкционный клей, используются на основании испытаний, проведенных производителем.

Горячекатаный прокат по сравнению с холоднокатаной и влияние отжига [ править ]

Отжиг , также описанный в предыдущем разделе, является частью процесса производства холодногнутого стального листа. Это метод термообработки , который изменяет микроструктуру стали холодного восстановления для восстановления ее пластичности .

Альтернативные методы проектирования [ править ]

Метод прямой прочности (DSM) - это альтернативный метод расчета, указанный в Приложении 1 к Североамериканским техническим условиям для расчета элементов конструкций из холодногнутой стали.2007 (AISI S100-07). DSM может использоваться вместо основной спецификации для определения номинальной численности участников. Конкретные преимущества включают отсутствие эффективной ширины и итераций при использовании только известных свойств общего сечения. Повышение достоверности прогнозов связано с принудительной совместимостью между полками секций и стенкой в ​​ходе анализа упругого продольного изгиба. Это повышение точности прогноза для любой геометрии сечения обеспечивает прочную основу для расширения рационального анализа и способствует оптимизации сечения. Либо DSM, либо основная спецификация могут использоваться с уверенностью, поскольку коэффициенты Φ или Ω были разработаны для обеспечения точности обоих методов. В настоящее время DSM предоставляет решения только для балок и колонн и должен использоваться вместе с основной спецификацией для полного проекта.

Рациональный анализ разрешен при использовании оптимизированных форм холодной штамповки, которые выходят за рамки основной спецификации и не прошли предварительную квалификацию для использования DSM. В этих неквалифицированных разделах используются коэффициенты безопасности ϕ и Ω, связанные с рациональным анализом (см. AISI 2001, раздел A1.1 (b)). Результат рационального анализа, умноженный на соответствующий коэффициент безопасности, будет использоваться в качестве расчетной прочности секции.

Могут существовать несколько ситуаций, когда можно использовать приложение DSM для рационального анализа. Как правило, они включают: (1) определение значений упругой потери устойчивости и (2) использование уравнений DSM в Приложении 1 для определения номинальной прочности при изгибе и осевой нагрузке, Mn и Pn. Предпосылка DSM сама по себе является примером рационального анализа. Он использует результаты упругого изгиба для определения предельной прочности с помощью эмпирических кривых прочности. Это дает дизайнерам метод для проведения рационального анализа в ряде уникальных ситуаций.

В некоторых случаях расширение рационального анализа для DSM может быть столь же простым, как рассмотрение наблюдаемого режима продольного изгиба, который трудно идентифицировать, и вынесение суждения о том, как классифицировать режим. Но его также можно использовать, чтобы позволить инженеру учесть эффекты градиентов момента, влияние различных конечных условий или влияние деформации кручения на все режимы потери устойчивости.

В настоящее время в DSM нет положений, относящихся к сдвигу, повреждению стенки, образованию отверстий в элементах или увеличению прочности из-за холодной штамповки. Исследования по некоторым из этих тем были завершены или находятся в процессе завершения и должны быть включены в следующее обновление Спецификации AISI. DSM также ограничен в определении прочности секций, в которых используются очень тонкие элементы. Это происходит из-за того, что прочность поперечного сечения в целом прогнозируется с помощью DSM вместо использования метода эффективной ширины спецификации, который разбивает поперечное сечение на несколько эффективных элементов. Один тонкий элемент вызовет низкую прочность в DSM, чего нельзя сказать о текущем методе спецификации. Метод конечных полосИспользование CUFSM является наиболее часто используемым подходом для определения упругих нагрузок продольного изгиба. Программа также ограничивает DSM, потому что отверстия не могут быть учтены, нагрузки должны быть одинаковыми вдоль элемента, учитываются только просто поддерживаемые граничные условия, а формы потери устойчивости взаимодействуют и в некоторых случаях не могут быть легко различимы.

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Организации [ править ]

• Американский институт чугуна и стали (AISI) [5]
• Ассоциация производителей металлоконструкций (SFIA) [6]
• Steel Framing Alliance (SFA) [7]
• Ассоциация производителей стальных шпилек (SSMA) [8]
• Институт инженеров холодной штамповки стали (CFSEI) [9]
• Совет по исследованиям структурной стабильности (SSRC) [10]
• Ассоциация производителей металлических конструкций (MBMA) [11]
• Институт стальных балок (SJI) [12]
• Институт стальных настилов (SDI) [13]
• Институт рециклинга стали [14]

Другие ссылки по теме можно найти на следующих страницах:

• Стальные звенья [15]
• Члены, компании-члены и ассоциации, являющиеся союзниками Ассоциации производителей металлоконструкций (SFIA) SFIA
• Члены, компании-члены и ассоциации, которые являются союзниками CFSEI [16]
• Стальные звенья каркаса [17]