Войти
Сталь холодной штамповки (CFS ) - это общий термин для изделий из стали, формованных холодная деформация, выполняемая при температуре, близкой к комнатной, например прокатка, прессование, штамповка, гибка, Пруток и листы холоднокатаной стали (CRS ) обычно используются во всех сферах производства. Эти термины противопоставляются горячеформованной стали и горячекатаной стали.
Холоднокатаная сталь, особенно в виде тонких листов, используется обычно в строительной отрасли. для структурных или неструктурных элементов, таких как колонны, балки, балки, стойки, настил пола, сборные секции и другие компоненты. Такие применения становятся все более и более популярными в США после их стандартизации в 1946 году.
Стальные конструкции, полученные методом холодной штамповки, Стальные элементы, изготовленные методом холодной штамповки, также использовались в мостах, стеллажах для хранения, зерновых бункеров, кузова, железнодорожные вагоны, шоссейные изделия, опоры ЛЭП, опоры ЛЭП, дренажные сооружения, огнестрельное оружие, различное оборудование и др. Эти типы профилей формуются холодным формованием из стального листа, полосы, пластины или плоского прутка на профилегибочных машинах с помощью листогибочного пресса (машинный пресс ) 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 стержни толщиной до 1 (25,4 мм) также могут быть успешно подвергнуты холодной штамповке в конструкционные формы (AISI, 2007b).
Использование холодного Формованные стальные элементы начали строить в 1850-х годах как в Соединенных Штатах, так и в Организации Объединенных Наций. В 1920-х и 1930-х годах использование холодногнутой стали в качестве строительного материала все еще было ограниченным, в строительных нормах и правилах строительства не было адекватных стандартов проектирования и ограниченной информации об использовании материалов. Одним из первых документально подтвержденных случаев использования стали холодной штамповки в качестве строительного материала является Баптистская больница Вирджинии, построенная примерно в 1925 году в Линчбурге, Вирджиния. Стены были несущими каменными кладками, но система перекрытий была обрамлена двойными стыковочными стальными выступами с выступами холодной штамповки. По словам Чака Грина, П.Е., из компании Nolen Frisa Associates, балки были адекватны, чтобы выдерживать начальные нагрузки и пролеты, исходя из современных методов анализа. Грин спроектировал недавнюю реконструкцию конструкции и сказал, что по большей части балки все еще работают хорошо. Наблюдение за строением во время 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, каркас, отделку, шкафы и мебель сделаны из стали холодной штамповки.
Стандарты проектирования для горячекатаной стали (см. конструкционная сталь ) были приняты в 1930-х годах, но не применялись к холодногнутым профилям, поскольку их относительно тонких стальных стенок, которые были подвержены короблению. Стальные элементы, имеют точную штамповку, постоянную толщину по всему поперечному сечению, как горячекатаные профили обычно имеют сужение или скругление. Сталь холодной штамповки формы, которые сильно отличались от классических горячекатаных профилей. Материал легко обрабатывался; его можно было деформировать во преступника форм. Даже небольшое изменение геометрии привело к значительным изменениям прочностных характеристик сечения. Необходимо было установить некоторые минимальные требования и законы для контроля характеристик продольного изгиба и прочности. Также было замечено, что тонкие стенки подвергаются локальному короблению под небольшие нагрузки в некоторых секциях, и эти элементы в этом случае были способны выдерживать более высокие нагрузки даже после местного изгиба элементов.
В США первое издание Спецификации проектирования стальных конструктивных элементов малого калибра было опубликовано Американским институтом железа и стали (AISI) в 1946 году (AISI, 1946).). Первая спецификация расчета допустимого напряжения (ASD) была основана на исследовательской работе, спонсируемой AISI в Корнельском университете под руководством покойного профессора Джорджа Винтера [2] с 1939 г. В результате этой работы Джордж Винтер теперь считается родоначальником конструкции из холодногнутой стали. Спецификация ASD была пересмотрена в 1956, 1960, 1962, 1968, 1980 и 1986 годах, чтобы отразить технические разработки и результаты исследований в Корнельском и других университетах (Yu et al., 1996). В 1991 году AISI опубликовала издание в спецификации расчета нагрузки и сопротивления, разработанной в Университета Миссури Ролла и Вашингтонском университете под руководством Вей- Вэнь Ю [ 3] и Теодор В. Галамбос (AISI, 1991). Спецификации ASD и LRFD были объединены в единую спецификацию в 1996 г. (АИСИ, 1996).
В 2001 г. AISI, Технического комитета Канадской ассоциации стандартов (CSA) по элементам конструкций из холодногнутой стали и Camara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero (CANACERO) первая редакция Североамериканских спецификаций для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали.) в Мексике (AISI), 2001). Он включал 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 и заменяет спецификацию AISI 1996 года и стандарт CSA 1994 года. После использования Североамериканской спецификации 2001 года в течение шести лет она была пересмотрена и расширена в 2007 году.
Эта обновленная спецификация включает новые и пересмотренные проектные положения с добавлением метода прямого сопротивления прочности в Приложении. 1 и анализ структурных систем второго порядка в Приложении 2.
Помимо спецификаций AISI, Американский институт черной металлургии также опубликованы комментарии к различным редакциям спецификаций, руководства по проектированию, стандарты проектирования каркасов, различные руководства по проектированию и вспомогательные средства для использования холодногнутой стали. Подробную информацию см. На веб-сайте AISI [4].
В США, Мексике и Канаде используются Североамериканские спецификации для проектирования холодногнутых стальных конструкционных элементов, 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 проекты, перечисленные на AISI S-100, как это принято в строительных нормах, перечисленных. Другой список международных норм и стандартов для холодногнутой стали (и может быть изменен с разрешением) по адресу Нормы и стандарты холодногнутой стали в мире.
Эфиопия Строительные нормы: EBCS-1 Основы проектирования и воздействие на конструкции EBCS-3 Проектирование стальных конструкций
Южная Африка Спецификация состояния: SANS 10162 - Использование стали в конструкциях: Часть 2 - Расчет по предельнымм холодногнутых стальных конструкций Строительные нормы: Национальное строительство Положения Южной Африки
США Технические условия: Американские спецификации для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали, номер документа AISI S100-2007, опубликованный Американским институтом черной металлургии в Октябрь 2007 г. Строительный кодекс: IBC и / или NFPA могут использовать правила, но оба применяются на AISI S100.
Канада Спецификация: Североамериканские стандарты проектирования элементов конструкции из холодногнутой, номер документа CAN / CSA S136-07, опубликованный Канадской ассоциацией который, совпадает с AISI S100, кроме крышки. Строительный кодекс: Национальный строительный кодекс Канады - это типовой кодекс, принятый с поправками в отдельных провинциях и территориях. Федеральное правительство находится вне юрисдикции провинциальных / территориальных властей.
Бразилия Спецификация: NBR 14762: 2001 Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio - Процедура (Проектирование холодной штамповки - Процедура, последнее обновление 2001 г.) и NBR 6355: 2003 Perfis estruturais de aço formados a frio - Padronização (Холодногнутые стальные конструкционные профили, последнее обновление 2003 г.) Строительный кодекс: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas (www.abnt.org.br)
Чили NCH 427 - приостановлено, потому что оно было написано на 1970-е годы. Холодногнутые стальные профили частично были основаны на AISI (США). Местный институт строительных норм INN указывает в последних Кодексах для сейсмического проектирования, проектировщики должны использовать последнее издание Спецификации AISI для холодногнутой стали и AISC для горячекатаной стали в их исходной версии на английском языке до тех пор, пока не будет выпущена некоторая приведенная адаптация. Вот.
Аргентина CIRSOC 303 для легких стальных конструкций, в которых включена холодногнутая сталь. Эта Спецификация, которая 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.
Филиппины Национальный структурный кодекс Филиппин 2010 г., том 1, Здания, башни и другие вертикальные конструкции, глава 5, часть 3 Проектирование элементов конструкций из холодногнутой стали на основе AISI S100 -2007
Индия Спецификация: 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. - код модели Национальный строительный кодекс Индии
Китай Спецификация: Технический кодекс холодногнутых тонкостенных стальных конструкций Строительный кодекс: GB 50018-2002 (текущая версия)
Япония Технические условия: 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 регистрируется AS4600 (из Австралии).
Страны ЕС Спецификация: EN 1993-1-3 (такой же, как Еврокод 3, часть 1-3), Проектирование стальных конструкций - холодногнутые тонкие элементы и листы. Каждая европейская страна получает 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; Версия для Германии
Италия Спецификация: UNI CNR 10022 (национальный документ) EN 1993-1-3 (не обязательно)
Великобритания Еврокод для холодногнутой стали в Великобритании. BS EN 1993-1-3: 2006: Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила.
Австралия Спецификация: AS / NZS 4600 AS / NZS 4600: 2005 Аналогичен 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
Новая Зеландия Спецификация: AS / NZS 4600 (такой же, как Австралия)
В строительстве существует два основных типа конструкционной стали: горячекатаный стальной профиль и холодногнутый стальной профиль. Горячекатаные стальные профили формуются при повышенных температурах, а стальные холодногнутые формуются при комнатной температуре. Стальные конструкционные элементы, изготовленные холодной штамповкой, обычно изготавливаемые из стального листа, листового металла или полосы. Производственный процесс включает формование материала посредством гибки на или холодной прокатки для достижения желаемой формы.
Когда сталь формуют прессованием или холодной прокаткой, происходит изменение механических свойств 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 увеличиваются в результате холодной обработки, особенно в изгибах профиля.
Некоторые из основных свойств холодногнутой стали:
Широкая классификация форм холодной штамповки, используемой в строительной индустрии, может быть представлена в виде отдельных элементов каркаса или панелей и настилов.
Некоторые из популярных приложений и предпочтительных секций:
Профнастил CFS
Прогоны CFS
Стеновая система с X-образными распорками CFS
Крепление стен к стойке / балке CFS
Спецификация AISI допускает использование стали в соответствии со спецификациями ASTM, приведенными в таблице ниже:
| Обозначение стали | Обозначение ASTM | Продукт | Пределучести Fy (тыс. Фунтов / кв. Дюйм) | Предел прочности при растяжении Fu (тыс. Фунтов / кв. Дюйм) | Fu / Fy | Минимальное удлинение (%) в 2-дюйм. Калибр |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Углеродистая конструкционная сталь | A36 | 36 | 58-80 | 1,61 | 23 | |
| A36 | 50 | 70 | 1,4 | 21 | ||
| Конструкционная сталь высокопрочная низколегированная | А242 | 46 | 67 | 1,46 | 21 | |
| Листы из углеродистой стали с низким и промежуточным пределом прочности | A283 | |||||
| A | 24 | 45-60 | 1,88 | 30 | ||
| B | 27 | 50-65 | 1,85 | 28 | ||
| C | 30 | 55-75 | 1,83 | 25 | ||
| D | 33 | 60-80 | 1,82 | 23 | ||
| Холодногнутые сварные и бесшовные углеродные стальные конструкционные трубы круглого сечения и фасонные | A500 | Круглые трубы | ||||
| A | 33 | 45 | 1, 36 | 25 | ||
| B | 42 | 58 | 1,38 | 23 | ||
| C | 46 | 62 | 1,35 | 21 | ||
| D | 36 | 58 | 1,61 | 23 | ||
| Формованные трубки | ||||||
| A | 39 | 45 | 1,15 | 25 | ||
| B | 46 | 58 | 1,26 | 23 | ||
| C | 50 | 62 | 1,24 | 21 | ||
| D | 36 | 58 | 1,61 | 23 | ||
| Высокопрочная углеродисто-марганцевая сталь | A529 Gr. 42 | 42 | 60-85 | 1,43 | 22 | |
| A529 Gr. 50 | 50 | 70-100 | 1,40 | 21 | ||
| Горячекатаные листы и полосы из углеродистой стали конструкционного качества | A570 | |||||
| Гр. 30 | 30 | 49 | 1,63 | 21 | ||
| Gr. 33 | 33 | 52 | 1,58 | 18 | ||
| Gr. 36 | 36 | 53 | 1,47 | 17 | ||
| Gr. 40 | 40 | 55 | 1,38 | 15 | ||
| Gr. 45 | 45 | 60 | 1,33 | 13 | ||
| Gr. 50 | 50 | 65 | 1,30 | 11 | ||
| Высокопрочные низколегированные колумбий-ванадиевые стали конструкционного качества | A572 | |||||
| Гр. 42 | 42 | 60 | 1,43 | 24 | ||
| Gr. 50 | 50 | 65 | 1,30 | 21 | ||
| Gr. 60 | 60 | 75 | 1,25 | 18 | ||
| Gr. 65 | 65 | 80 | 1,23 | 17 | ||
| Высокопрочная низколегированная конструкционная сталь с минимальным пределом текучести 50 тыс. Фунтов / кв. Дюйм | A588 | 50 | 70 | 1,40 | 21 | |
| Горячекатаный и холоднокатаный лист и полоса из высокопрочной низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью | A606 | Горячекатаный прокат, отрезок длиной | 50 | 70 | 1,40 | 22 |
| Горячекатаный в виде рулонов | 45 | 65 | 1,44 | 22 | ||
| Горячекатаный отожженный | 45 | 65 | 1,44 | 22 | ||
| Холоднокатаный | 45 | 65 | 1,44 | 22 | ||
| Горячекатаные и холоднокатаные высокопрочные листы и полосы из низколегированной колумбиевой и / или ванадиевой стали | A607 Class I | |||||
| Gr.45 | 45 | 60 | 1,33 | Горячекатаный (23) Холоднокатаный (22) | ||
| Группа 50 | 50 | 65 | 1,30 | Горячекатаный (20) Холоднокатаный (20) | ||
| Gr.55 | 55 | 70 | 1,27 | Горячекатаный (18) Холоднокатаный (18) | ||
| Gr.60 | 60 | 75 | 1,25 | Горячекатаный (16) Холоднокатаный (16) | ||
| Группа 65 | 65 | 80 | 1,23 | Горячекатаный (14) Холоднокатаный (15) | ||
| Gr.70 | 70 | 85 | 1,21 | Горячекатаный (12) Холоднокатаный (14) | ||
| A607 Класс II | ||||||
| Группа 45 | 45 | 55 | 1,22 | Горячекатаный (23) Холоднокатаный (22) | ||
| Группа 50 | 50 | 60 | 1,20 | Горячекатаный (20) Холоднокатаный (20) | ||
| Gr.55 | 55 | 65 | 1,18 | Горячекатаный ( 18) Холоднокатаный(18) | ||
| Gr.60 | 60 | 70 | 1,17 | Горячекатаный (16) Холоднокатаный (16) | ||
| Gr.65 | 65 | 75 | 1,15 | Горячекатаный (14) Холоднокатаный (15) | ||
| Gr.70 | 70 | 80 | 1,14 | Горячекатаный (12) Холоднокатаный (14) | ||
| Холоднокатаный лист из углеродистой конструкционной стали | A611 | |||||
| A | 25 | 42 | 1,68 | 26 | ||
| B | 30 | 45 | 1,50 | 24 | ||
| C | 33 | 48 | 1,45 | 22 | ||
| D | 40 | 52 | 1,30 | 20 | ||
| Стальной лист с цинковым или железо-цинковым покрытием | A653 SS | |||||
| Gr. 33 | 33 | 45 | 1,36 | 20 | ||
| Gr. 37 | 37 | 52 | 1,41 | 18 | ||
| Gr. 40 | 40 | 55 | 1,38 | 16 | ||
| 50 Класс 1 | 50 | 65 | 1,30 | 12 | ||
| 50 Класс 3 | 50 | 70 | 1,40 | 12 | ||
| HSLAS типа A | ||||||
| 50 | 50 | 60 | 1,20 | 20 | ||
| 60 | 60 | 70 | 1,17 | 16 | ||
| 70 | 70 | 80 | 1,14 | 12 | ||
| 80 | 80 | 90 | 1,13 | 10 | ||
| HSLAS типа B | ||||||
| 50 | 50 | 60 | 1,20 | 22 | ||
| 60 | 60 | 70 | 1,17 | 18 | ||
| 70 | 70 | 80 | 1,14 | 14 | ||
| 80 | 80 | 90 | 1,13 | 12 | ||
| Горячекатаные и холоднокатаные листы из высокопрочной низколегированной стали и полоса с улучшенной формуемостью | A715 | |||||
| Gr. 50 | 50 | 60 | 1.20 | 22 | ||
| Gr. 60 | 60 | 70 | 1,17 | 18 | ||
| Gr. 70 | 70 | 80 | 1,14 | 14 | ||
| Gr. 80 | 80 | 90 | 1,13 | 12 | ||
| Стальной лист с 55% покрытием из алюминиево-цинкового сплава методом горячего погружения | A792 | |||||
| Gr. 33 | 33 | 45 | 1,36 | 20 | ||
| Gr. 37 | 37 | 52 | 1,41 | 18 | ||
| Gr. 40 | 40 | 55 | 1,38 | 16 | ||
| Gr. 50A | 50 | 65 | 1,30 | 12 | ||
| Холодногнутые сварные и бесшовные высокопрочные низколегированные конструкционные трубы с повышенной стойкостью к атмосферной коррозии | A847 | 50 | 70 | 1,40 | 19 | |
| Стальной лист, покрытый цинком-5% алюминиевым сплавом, методом горячего погружения | A875 SS | |||||
| Gr. 33 | 33 | 45 | 1,36 | 20 | ||
| Gr. 37 | 37 | 52 | 1,41 | 18 | ||
| Gr. 40 | 40 | 55 | 1,38 | 16 | ||
| 50 Класс 1 | 50 | 65 | 1,30 | 12 | ||
| 50 Класс 3 | 50 | 70 | 1,40 | 12 | ||
| HSLAS типа A | ||||||
| 50 | 50 | 60 | 1,20 | 20 | ||
| 60 | 60 | 70 | 1,17 | 16 | ||
| 70 | 70 | 80 | 1,14 | 12 | ||
| 80 | 80 | 90 | 1,13 | 10 | ||
| HSLAS типа B | ||||||
| 50 | 50 | 60 | 1,20 | 22 | ||
| 60 | 60 | 70 | 1,17 | 18 | ||
| 70 | 70 | 80 | 1,14 | 14 | ||
| 80 | 80 | 90 | 1,13 | 12 |
Основное свойство Сталь, которое используется для описания ее поведения, представляет собой график «напряжение - деформация». Графики зависимости деформации холодногнутого стального листа в основном делятся на две категории. Они имеют резкую и отслеженную 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 подвергался холодному обжатию (жесткой прокатке) в процессе производства, поэтому он не показывает предел текучести с плато текучести. Начальный наклон кривой может быть уменьшен в предварительных работах. В отличие от рисунка 1, зависимость напряжения от деформации на рисунке 2 представляет поведение отожженного стального листа. Для этого типа стали предел текучести уровень, на котором кривая напряжение-деформация становится горизонтальной.
Холодная штамповка приводит к увеличению предела текучести стали, причем это увеличение приводит к увеличению предела деформационного упрочнения. Это изображение в диаграмме деформации 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 30 000 тысяч фунтов на квадратный дюйм (от 200 до 207 ГПа) . Значение 29 500 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (203 ГПа) рекомендовано AISI в своих технических характеристиках для целей проектирования. Предел прочности при растяжении 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 напряжения продольного изгиба, которые меньше, чем предел текучести стали, особенно для тех элементов сжатия, которые имеют относительно большие отношения плоской ширины, и для элементов сжатия, относительно большие коэффициенты гибкости. Исключение составляют болтовые и сварные, прочность которых зависит не только от предела текучести, но и от предела прочности материала на разрыв. Исследования эффектов холодной обработки формованных стальных элементов в степени зависят от разницы между пределом прочности на растяжение и предел текучести исходного материала.
Пластичность определяет как «степень, в которой материал может выдерживать пластическую деформацию без разрушения». Это требуется не только в процессе формования, но и для пластика. перераспределение напряжения в элементах и связях, где может происходить напряжение напряжения. Критерии пластичности и характеристиккопластичных сталей для холодногнутых элементов и соединений изучались Дхалла, Винтер и Эррера в Корнелл. Университет. Было обнаружено, что измерение пластичности в стандартном испытании на растяжение включает в себя локальную пластичность и равномерную пластичность. Локальная пластичность определяет как локальное удлинение в зоне возможного разрушения. Равномерная пластичность - это способность растяжения претерпевать основные пластические деформации по всей своей длине до образования шейки. Это исследование также показало, что для исследуемых сталей с пластичностью удлинение в 2 дюйма. (50,8 мм) измерительная длина не корровала удовлетворительно ни с локальным, ни с равномерной пластичностью материала. Чтобы иметь возможность иметь возможность перераспределять в пластическом диапазоне сетки, чтобы избежать преждевременного хрупкого разряда и достичь полной прочности сечения в растянутом элементе с допустимыми напряжениями, предлагается следующее:
Свариваемость означает способность стали сваривать удовлетворительное, без трещин, прочное соединение в условиях изготовления без каких-либо затруднений. Сварка возможна для холодногнутых стальных элементов, но она должна соответствовать согласно стандартам AISI S100-2007, раздел E .
1.Если толщина меньше или равна 3/16 дюйма (4,76 мм):
Различные возможные сварные швы в холодногнутых стальных профилях, где толщина самого тонкого элемента в соединении на 3/16 дюйма или меньше следующих:
2.При толщине больше или равной 3/16 дюйма (4,76 мм):
Сварные соединения, в которые толщина самой тонкой соединенной дуги длиной 4,76 мм (3/16 дюйма) должна соответствовать ANSI / AISC-360 . Позиции сварных швов указаны в соответствии с AISI S100-2007 (Таблица E2a)
| Применение | Магазин или Поле Изготовление | Электрод Метод | Рекомендуемая минимальная толщина CFS |
|---|---|---|---|
| CFS до Конструкционная сталь | Изготовление на месте | Сварка палкой | От 54 до 68 мил |
| CFS на Конструкционная сталь | Заводское производство | Сварка карандашом | от 54 до 68 мил |
| CFS на CFS | Изготовление на месте | сварка карандашом | 54-68 мил |
| CFS по CFS | Производство на месте | Сварка MIG (металлический инертный газ) с подачей проволоки | от 43 до 54 мил |
| CFS по CFS | Производство | Сварка MIG (металл в инертном газе) с подачей проволоки | 33 мил |
Каркас (CFSF) касается легких, в частности, к элементам каркасных строител ьных 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 «Z», «C», трубчатая, «шляпа» и другие и варианты. Элементы здания, которые чаще всего обрамляют холодногнутую сталь, представляют собой полы, крыши и стены, хотя другие строительные элементы, а также конструктивные и декоративные узлы могут иметь стальную каркас.
Хотя холоднокатаная сталь используется для изготовления некоторых изделий в строительстве, изделия для каркаса отличаются тем, что обычно используются для изготовления стоек, балок перекрытий, стропил и элементов ферм. Примеры холодногнутой стали, которая 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 или большими изменениями расстояния в зависимости от нагрузок и покрытий. Стеновые элементы обычно заменяют собой элементы «шпильки» с вертикальными выступами канала, которые вставляются в секции «дорожки» без прорезей вверху и внизу. Аналогичные конфигурации используются для балок перекрытий, так и для стропил, но в горизонтальном исполнении для полов и в горизонтальном или наклонном исполнении для конструкции крыши. К дополнительным элементам системы каркаса крепежи и соединители, раскосы и связи, зажимы и соединители.
В Северной Америке типовые элементы разделены на пять основных категорий, и номенклатура продуктов на основе этих категорий.
В многоэтажном коммерческом и многоквартирном жилом строительстве CFSF обычно используется для внутренних перегородок и наружных облицовок. Во многих средне- и малоэтажных зданиях вся структурная система может быть обрамлена CFSF.
Соединители используются в холодногнутых стальных конструкциях для крепления элементов (например, шпилек, балок ) друг к другу или к основной конструкции с целью передачи нагрузки и поддержки. Прочность сборки зависит от ее самого слабого компонента, чтобы оно соответствовало требованиям к производительности. Существует два основных типа соединения: Фиксированное и Допускающее движение (Скольжение). 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 движение, 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 в вертикальном и 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 активной сейсмической зоне, могут использоваться соединения, допускающие вертикальное и горизонтальное перемещение, для компенсации как вертикального отклонения, так и горизонтального отклонения конструкции.
Соединители могут быть прикреплены к стальным элементам, полученным методом холодной штамповки, и основной конструкции с помощью сварных швов, болтов или саморезов. Эти методы крепления признаны в Североамериканских спецификациях Американского института чугуна и стали (AISI) 2007 г. для проектирования элементов конструкций из холодногнутой стали, глава E. Другие методы крепления, такие как зажимы, крепежные элементы с силовым приводом (PAF), механические анкеры., клеевые анкеры и конструкционный клей, используются на основе тестов производителя на основе предков.
| Горячекатаный прокат | Холоднокатаный прокат | ||
|---|---|---|---|
| Свойства материала | Предел текучести | Материал не деформируется ; в материале отсутствует начальная деформация, следовательно, текучесть начинается с фактического значения текучести исходного материала. | Из-за предварительной обработки (начальная деформация) предел текучести увеличивается на 15–30%. |
| Модуль упругости | 29000 тысяч фунтов на квадратный дюйм | 29500 тысяч фунтов на квадратный дюйм | |
| Вес блока | Вес блока сравнительно огромен. | Он намного меньше. | |
| Пластичность | Более пластичный по своей природе. | Менее пластичный. | |
| Расчет | В большинстве случаев мы учитываем глобальную устойчивость стержня. | Необходимо обеспечить местное продольное изгибание, деформационное изгибание, глобальное изгибание. | |
| Основные области применения | Несущие конструкции, обычно тяжелые несущие конструкции, и где пластичность более важна (Пример сейсмоопасных зон) | Применение во многих случаях различных нагружения. Сюда входят строительные рамы, автомобили, самолеты, бытовая техника и т. Д. Использование ограничено в случаях, когда требования к пластичности высоки. | |
| Гибкость форм | Соблюдаются стандартные формы. Высокое значение удельного веса ограничивает гибкость изготовления самых разнообразных форм. | Из листов можно вылепить любую желаемую форму. Небольшой вес расширяет возможности использования. | |
| Экономия | Высокий Вес устройства увеличивает общие затраты - материалы, подъем, транспортировку и т. Д. С ним трудно работать (например, подключение). | Небольшой удельный вес сравнительно снижает стоимость. Легкость конструкции (например, подключение). | |
| Возможности исследования | В настоящее время на продвинутой стадии. | Больше возможностей, поскольку концепция относительно нова, а материал находит широкое применение. |
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.
Метод прямой прочности (DSM) альтернативный метод проектирования, приведенный в Приложении 1 к Североамериканскими техническими условиями на проектирование конструкций из холодногнутой стали 2007 г. (AISI S100-07). DSM может установить номинальную численность участников. Конкретные преимущества без ограничений ширины и итераций при использовании только свойств общего сечения. Повышение достоверности предсказаний связано с принудительной совместимостью между полками секций и стенкой в анализе упругого продольного изгиба. Такое повышение точности прогнозирования для любой геометрии обеспечивает прочную основу для рационального расширения и воспроизведения поперечной оптимизации. Можно уверенно использовать DSM или основную спецификацию, поскольку были разработаны коэффициенты Φ или Ω для обеспечения точности обоих методов. В настоящее время DSM предоставляет решения только для балок и колонн и должен сообщить вместе с спецификацией полного проекта.
Рациональный анализ разрешен при использовании оптимизированных форм холодной штамповки, которые выходят за рамки основных характеристик и не прошли предварительную квалификацию для использования в DSM. В этих не прошедших предварительную раздел квалификаций 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 установка в качестве расчетной секции.
Может существовать несколько действий, в которые можно использовать приложение DSM для рационального анализа. Как правило, они включают: (1) определение упругого продольного изгиба и (2) использование формулы DSM в Приложении 1 для определения номинальной изгибной и осевой прочности, Mn и Pn. Схема DSM сама по себе является примером рационального анализа. Он использует упругого изгиба для определения предельной прочности с помощью эмпирических кривых прочности. Это дает дизайнерам методого анализа в нескольких случаях.
В некоторых случаях использования DSM может быть таким же простым методом, как наблюдаемого режима продольного изгиба, трудно идентифицировать, и использовать этот режим. Но его также можно использовать, чтобы заставить инженеру учесть эффекты градиентов момента, влияние различных конечных условий или влияние деформации кручения на все режимы устойчивости.
В настоящее время в DSM нет положения, относящихся к сдвигу, повреждению стенки, появлению отверстий в элементе или прочности из-за холодной штамповки. Исследования по нескольким из этих тем были завершены или находятся в следующем процессе обновления в спецификации AISISI. DSM также ограничен в прочности 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 методов ширины в спецификации, которая разбивает поперечное сечение на несколько эффективных элементов. Один элемент вызовет низкую прочность в DSM, чего нельзя сказать в текущем методе спецификации. Метод конечных полос с использованием CUFSM является наиболее часто используемым подходом для определения упругих нагрузок продольного изгиба. Программа также ограничивает возможности DSM, потому что учитываются только поддерживаемые граничные условия, которые не могут быть легко различимы.
Другие связанные ссылки можно найти на следующих страницах:
