ОСНОВЫ ЭКОНОМИИ СТАЛЬНЫХ ПОДКРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н

Экономия стали, является важнейшей проблемой при проектировании стальных конструкций. Однако необходимо отметить, что принцип экономии стали не должен находиться в противоречии с другими требованиями, предъявляемыми к конструктивной форме сооружений, – малой трудоемкости изготовления конструкций и возможности скоростного монтажа [1].

Снижение стоимости любой конструкции, это продолжительный срок эксплуатации при минимальных затратах на техническое обслуживание. Комплексный показатель экономичности подкрановой конструкции – стоимость (отражающий все три этапа создания конструктивной формы – проектирование, изготовление и монтаж).

Задача экономии стали, в областях применения стальных конструкций разрешается в основном при проектировании.

Одним из основных мероприятий по уменьшению затрат стали является повышение напряжений в конструкциях из стали обыкновенного качества, а также переход к сталям повышенной прочности, допускающим развитие более высоких напряжений и в соответствии с этим уменьшение сечений элементов конструкций. Такими сталями являются низколегированные стали 14Г2, 15ГС, 10Г2С и др., допускающие по сравнению с малоуглеродистой сталью, повышение напряжений примерно на 40%. Вследствие простоты легирования указанные стали должны быть немногим дороже Ст3 спокойной (на 10–12%), что даст возможность получить экономию стали до 17% без повышения стоимости. Это обстоятельство должно стимулировать широкий переход в строительстве на низколегированную сталь. Однако при переходе к сталям повышенной прочности необходимо помнить, что в сварных конструкциях это приводит к появлению дополнительных концентраторов напряжений. При использовании высокопрочных сталей необходимо применять прокатные элементы и соединения на клепках или болтах с гарантированным натягом.

Повышение напряжений в обычной стали, возможно, в результате ее термообработки, детального изучения работы конструкций и анализа коэффициента запаса. Поэтому для установления наиболее экономичной по весу конструктивной формы большое значение имеют экспериментальные исследования, позволяющие уточнить расчеты.

Стоимость стали зависит от размеров ее потребления и значительно снижается с увеличением последнего.

Экономия стали, получается также за счет улучшения эксплуатации и повышения долговечности стальных конструкций.

Большим недостатком применения стали является возможность поражения ее коррозией и связанный с этим преждевременный выход стальных конструкций из строя. Интенсивность коррозии зависит от влажностного режима помещения, обслуживаемого конструкцией, и, следовательно, от назначения здания или сооружения. В производствах, где потери веса конструкций от коррозии превосходят 0,4 мг/м² в год, применение стали требует специальных мер защиты [2].

Кроме того, конструкции можно придать форму, менее подверженную коррозии. Коррозия, прежде всего, зарождается в впадинах и в местах, доступных для скопления пыли и влаги; поэтому наружную поверхность элементов конструкции необходимо проектировать, возможно, более гладкой, хорошо обдуваемой со всех сторон. Тонкие элементы стальных конструкций в сооружениях, расположенных в неблагоприятных условиях (например, в окрестностях доменных печей), при отсутствии надлежащего ухода выходят из строя в течение 2–3 лет эксплуатации. В то же время срок службы металлических конструкций, за которыми имеется уход, превосходит сотни лет.

Таким образом, защита стальных конструкций от вредных атмосферных и других воздействий является, безусловно, необходимой. Эта защита производится окраской, а также покрытием лаками или другими коррозиеустойчивыми материалами. Защита необходима не только для обычных сталей, но и для более коррозиеустойчивых; однако окраску последних можно производить более редко. Стоимость периодической окраски через каждые 2–3 года составляет примерно 2% от стоимости конструкции.

Существенную экономию стали можно получить за счет увеличения срока службы сооружения и, следовательно, срока морального износа его. В некоторых случаях сооружение приходится возобновлять не потому, что конструкции его пришли в негодность, а потому, что новые условия производства требуют больших помещений, более тяжелого оборудования и т.п. Продление срока службы сооружения можно предусмотреть при проектировании, если задать его размеры и рассчитать его конструкции не по фактическим потребностям, а по плановым предположениям, т.е. в соответствии с планом развития данного производства. В этом случае, конечно, приходится при возведении сооружения затрачивать большее количество стали; однако это компенсируется увеличением срока службы сооружения и сокращением амортизационных расходов, что делает такой подход экономически оправданным.

Список используемой литературы:

1. Кузьмишкин А.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Выносливость металлических подкрановых конструкций при тяжелом режиме циклических нагружений . – Пенза, 2006. – 187с.

2. Обследовать состояние металлоконструкций объектов комбината и выдать техническую документацию по его усилению. Отчёт о НИР.
№ Гос. рег. 01900059585. Руководитель Нежданов К.К. – Пенза, 1990. – 146 с.