Применение современных сталей в мостостроении Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 624.21

Макаров А.В.

к.т.н., доцент ВолгГТУ, г. Волгоград Павлова М.А. студент ВолгГТУ, г. Волгоград

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ СТАЛЕЙ В МОСТОСТРОЕНИИ

Аннотация

Использование обычных мостовых сталей приводит к увеличенным размерам поперечных сечений пролетных строений. В развитых странах выпускаются высокопрочные конструкционные стали. Использование таких сталей в мостостроении позволит проектировать экономичные поперечные сечения и повысит эффективность строительства.

Ключевые слова

высокопрочная сталь, расчетное сопротивление, обычная сталь, несущая способность, надежность.

В настоящее время в России ведется крупное мостовое строительство. Строятся как обычные небольшие мосты на районных дорогах в городах, так и уникальные мостовые сооружения, такие как вантовый мост на остров Русский, балочный с судоходным пролетом комбинированной системы Крымский мост, мост через Босфор Восточный.

Мосты обычно строятся как железобетонные, так и металлические. Традиционно металлические мосты выполняются из мостовых конструкционных сталей, таких как 16Д, 15ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФД. Эти стали хорошо себя зарекомендовали и выпускаются нашей металлургической промышленностью. В таблице 1 приведены данные химического состава этих сталей [1].

Таблица 1

Химический состав обычных сталей

Марка C Si Mn Ni S P Cr N Cu

16Д 0.1-0.18 0.12-0.25 0.4-0.7 0.3 0.04 0.035 0.3 0.008 0.2 - 0.35

15ХСНД 0.12 -0.18 0.4 - 0.7 0.4-0.7 0.3-0.6 0.04 0.035 0.6-0.9 0.008 0.2 - 0.4

10ХСНД 0.120.18 0.3- 0.6 1.2-1.6 0.3 0.035 0.03 0.04 0.0150.025 0.15- 0.3

14Г2АФД 0.14 0.3- 0.6 1.2-1.6 0.3 0.035 0.03 0.04 0.015 0.2- 0.3

Важнейшими механическими характеристиками этих сталей являются предел текучести и временное сопротивление, которые приведены в таблице 2.

Таблица 2

Механические характеристики сталей.

Марка Размер Ов от Д5 KCU

мм Мпа Мпа % кДж / м2

16Д 21-40 375-510 215-235 26 340-390

15ХСНД 5 - 9 500 350 21 290

10-32 470-685 335-345 19-21 290

10ХСНД 5 - 9 540 400 19 290

33-40 510-685 390 19 290

14Г2АФД 5 - 9 550 400 12 290

50 510 390 19 290

В настоящее время металлические мостовые переходы проектируются большепролетными. Для того что бы они выдерживали современные нагрузки А14 и Н-14 необходимо проектировать увеличенную высоту поперечного сечения мостов. Этот путь относится к экстенсивным путям развития большепролетного мостостроения. Но есть и другой путь, при котором используется высокопрочные стали. Мировая металлургическая промышленность давно выпускает конструкции из сталей повышенной прочности, которые можно использовать в российском мостостроении. В развитых странах имеется своя номенклатура высокопрочных сталей. Швеция выпускает такие стали как Strenx™ 960, Strenx 1100; в Японии - JFE-HiTen61U2-590, JFE-HiTen 980; Германия производит марки Fe360B, S235J2G3; китайская промышленность поставляет стали Q235A, Q235B-Z [2]. Химический состав этих сталей приведен в таблице 3.

Таблица 3

Химический состав высокопрочной стали.

Марка C Si Mn P S Cr Cu Ni

Strenx™ 960 0.20 0.50 1.60 0.020 0.010 0.80 0.3 2.0

Strenx 1100 0.21 0.50 1.40 0.020 0.005 0.80 0.30 3

JFE-HiTen 980 0,09 0,25 1,14 0,005 0,001 0,80 0,70 2,00

S235J2G3 0,17 1,40 0,030 0,03 0,55

Fe360B 0,17 0,15 1,40 0,04 0,045 0,3 0,3 0,3

Q235A 0,22 0,35 1,4 0,045 0,05 0,3 0,3 0,3

Прочностные характеристики высокопрочных сталей гораздо выше, аналогичных характеристик отечественных мостовых сталей. В таблице 4 приведены физико-механические характеристики высокопрочных сталей.

Таблица 4

Физико механические характеристики высокопрочной стали.

Марка Толщина, мм Предел текучести Яр0.2 1(Мпа) Предел прочности1) Rm(Mn а) Относительное удлинение А5(тт %)

Strenx™ 960 4.0 - 53.0 960 980 - 1150 12

Strenx 1100 5.0 - 40.0 1100 1250 - 1550 10

JFE-HiTen 980 6-120 930 977 25

S235J2G3 20-40 205-255 370-490 23-26

Fe360B 4-20 235 365-490 26

Q235A 20 - 375-510 26

Используя высокопрочные стали в наиболее напряженных элементах металлического пролетного строения позволит проектировать сечения прочными и вместе с тем меньшими по размерам и легкими.

При расчете пролетного строение моста [3] нормальные напряжения определяются из выражения:

М

а =-< Rym, (1)

где Wнт- момент сопротивления сечения нетто; х - коэффициент, учитывающий ограниченное развитие пластических деформаций; Ry - расчетное сопротивление стали растяжению.

Проектируя сечения из обычного металла при больших действующих моментах, сечения выполняется с развитым нижним поясом. Такой пояс, представленный на рисунке 1,а, может состоять из нескольких стальных прокатных листов, объединенных сваркой. В случае использования высокопрочных сталей [4] пояс изготавливается из одного листа (рисунок 1,б).

а) б)

Рисунок 1 - Металлическое пролетное строение: а) из обычной стали, б) из высокопрочной стали. Здесь 1 - кроющий лист, 2 - стринги, 3 - стенка, 4 - составной пояс, 5 - пояс из высокопрочной стали.

Использование высокопрочных сталей позволяет: экономить металл, уменьшать собственный вес пролетного строения, упрощать технологию изготовления и уменьшать трудозатраты.

Так как, расчетное сопротивление высокопрочной стали в два раза больше, то в соответствии с выражением (1), момент сопротивления нетто может быть уменьшен до двух раз. При этом несущая способность сечения будет соответствовать требуемому уровню надежности.

Таким образом, использование современных высокопрочных сталей позволяет создавать экономичные металлические стали.

Список использованной литературы:

1. Марочник стали и сплавов. URL: splav-kharkov.com/choose_type _class.php?type_id=3

2. Henan HZZ Iron and Steel Co., LTD URL: ru.steel-gradeplate.com/carbon-and-low-anoy-high-strength-steel-plate/en- 10025-6/en-10025-6-

s890ql-carbon-and-low-alloy-high-st.html.

3. Корнеев М.М. Стальные мосты: теоретическое и практическое пособие по проектированию. - К., 2003. - 547 с.

4. Макаров А.В., Купрещенков А.Э. К вопросу о проектировании биметаллических мостов // Инженерный вестник Дона, 2018, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4961

© Макаров А.В., Павлова М. А., 2018

УДК 004.056

Чернигин О.С.

студент 1 курса магистратуры кафедры «Информационная безопасность» НИУ «МИЭТ»

г. Зеленоград, РФ E-mail: [email protected] Научный руководитель: В.А. Щербаков кандидат технических наук, кафедры «Информационная безопасность» НИУ «МИЭТ»,

г. Зеленоград, РФ E-mail: [email protected]

РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ УЧЕТА ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ СИСТЕМ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАШУМЛЕНИЯ

Аннотация

В статье рассматривается направление, позволяющее исключить влияние «человеческого» фактора

010201047266010201000100