ЗАГОТОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ ДЛЯ ЛЕГКИХ СТАЛЬНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (ЛСТК)

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к строительству из легких стальных конструкций (ЛСТК) жилых и нежилых зданий и сооружений.
Известна предварительно-напряженная ферма из легких стальных тонкостенных конструкций, состоящая из предварительно напряженного верхнего пояса фермы из легких стальных тонкостенных стержней, раскосов из легких стальных тонкостенных стержней, и нижнего пояса фермы из легких стальных тонкостенных стержней. Она изготавливается из холодногнутых профилей из оцинкованной стали. Конструкция фермы и ее геометрические характеристики могут быть различными в зависимости от конструктивных особенностей, требований к несущей способности, жесткости и устойчивости фермы из ЛСТК (ПМ №137311, МПК Е04С 3/10, опубл. 10.02.2014 г.).
Известны наиболее бликие к предложенному стальные тонкостенные конструкции, которые производятся методом холодного проката из заготовки - оцинкованного листа, поставляемого в рулонах (http://fb.ru/article/187073/chto-takoe-konstruktsii-lstk-raschet-otzyivyi-foto). В основе конструкций профили, сечение которых может быть открытым или замкнутым.
Недостатком тонкостенных конструкций является склонность к явлению редукции, когда при упругой деформации под нагрузкой происходит резкое выключение части сечения из работы и общая потеря устойчивости сечения, что, в свою очередь, приводит к возникновению в оставшейся части сечения нагрузок, превышающих расчетные и, как следствие, аварийное разрушение конструкции.
Ввиду необходимости удовлетворения критерия местной устойчивости, конструктор при расчете ЛСТК вынужден применять более крупные сечения и более толстые стенки. При этом значительное количество элементов конструкции нагружены несимметрично, соответственно возникает необходимость применения несимметричных профилей.
Задачей полезной модели является возможность изготовления из заготовки профиля, обладающего пониженной массой при сохранении характеристик по устойчивости к изгибу и кручению.
Задача достигается тем, что предлагается заготовка для изготовления профилей для легких стальных тонкостенных конструкций, состоящая из комбинации металлических полос количеством не менее двух, соединенных между собой лазерной сваркой, при этом полосы имеют различную толщину и выполнены из сталей различных групп, при этом толщина полос не превышает 12,0 мм, а в качестве сталей для соединяемых полос выбраны стали из углеродистых, низколегированных, высокопрочных групп сталей.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, на которых изображено: на фиг. 1 - сечение сварной заготовки, произведенной из полос различной толщины, различных марок стали, а на фиг. 2 - упрощенное сечение профиля, изготовленного из такой сварной заготовки; на фиг. 3 - несимметричное сечение сварной заготовки, произведенной из полос различной ширины, различных марок стали, на фиг. 4 - упрощенное сечение профиля, изготовленного из такой сварной заготовки; на фиг. 5 - упрощенное сечение профиля несимметричного сечения, имеющего дополнительную полку, изготовленного из сварной заготовки, произведенной из полос различной толщины и различных марок стали.
Результатом применения заготовки и изготовленного из нее профиля (фиг. 1 и фиг. 2) является снижение массы и металлоемкости профиля при сохранении необходимого уровня прочностных свойств и устойчивости за счет снижения толщины в зоне меньших изгибных и крутящих нагрузок с одновременной заменой марки стали для сохранения прочностных свойств, например, использование профиля из полученной лазерной сваркой заготовки из стали марки 08 пс толщиной 4 мм в зоне наименьшей нагрузки и стали марки S460MC толщиной 3 мм в зоне наибольшей нагрузки вместо профиля из известной заготовки из стали марки 08 пс толщиной 4 мм, при этом снижение массы и металлоемкости профиля из предлагаемой заготовки по сравнению с профилем из известной заготовки из стали марки 08пс толщиной 4 мм составит 12,5%. Обеспечение прочностных характеристик и устойчивости профиля осуществляется различными зонами сечения, например, обеспечение прочностных свойств профиля происходит за счет использования проката из стали марки S460MC толщиной 3 мм, а обеспечение устойчивости осуществляется за счет использования более толстого проката из стали марки 08пс толщиной 4 мм, соединенных между собой лазерной сваркой в заготовку для получения профиля для ЛСТК.
Предлагаемая заготовка для получения профиля для ЛСТК позволяет применить марки сталей с различными потребительскими свойствами, например, сталь с высокими прочностными свойствами в комбинации со сталью, пригодной для образования отверстий (сверления, пробивки, перфорации), нанесения дополнительных ребер жесткости, выштамповки, пуклевок или закручивания саморезов, например, применить для производства профиля сварной заготовки из стали повышенной прочности марки S420MC для зоны наибольшей нагрузки и стали марки 08пс, пригодной для пробивки отверстий и закручивания саморезов, для зоны монтажа внутренней отделки здания.
Предлагаемая заготовка может быть использована для получения несимметричной в сечении заготовки из полос разной толщины (фиг. 3) и получаемого из нее профиля (фиг. 4). Результатом является снижение массы при сохранении прочностных характеристик профиля, повышение жесткости сечения и местной устойчивости. Производят комбинацию металлических полос количеством не менее двух, соединяемых между собой лазерной сваркой в заготовку по ширине в зависимости от расчетной схемы нагружения профиля, например, сварная заготовка для производства профиля выполнена из следующих составляющих: сталь марки S460MC толщиной 3 мм и шириной 150 мм и сталь марки 08пс толщиной 4 мм и шириной 250 мм.
Все указанные комбинации полос заготовки и вариантов ее применения могут быть применены для производства профилей различного сечения: П-образные, Г-образные, Z-образные, Сигма-образные и любых других.
Для обеспечения жесткости профиля при снижении толщины его части могут быть использованы дополнительные элементы сечения (фиг. 5) по сравнению с сечением известных П-образных, Г-образных, Z-образных, Сигма-образных и любых других профилей. В этом случае достигается компенсация жесткости сечения и устойчивости профиля изменением геометрии его сечения (дополнительные полки, изменение радиусов, углов) при снижении толщины одной из составляющих сварной заготовки со снижением массы и металлоемкости, например, использование сварной заготовки из стали марки S460MC толщиной 3 мм и стали марки 08пс толщиной 4 мм с дополнительной полкой профиля для сохранения устойчивости при снижении толщины.
В качестве материала соединяемых полос применяются углеродистые, высокопрочные, низколегированные стали, а также стали микролегированные, двухфазные и многофазные, рефосфорированные, стали с эффектом термического упрочнения.
Толщина полос, соединяемых между собой в заготовку лазерной сваркой, не превышает 12 мм, т.к. при толщине полосы более 12 мм это экономически нецелесообразно. Лазерная сварка позволяет создать тонкий шов при толщине полосы до 12 мм с минимальным температурным воздействием на нее, обеспечивая глубокий провар без наплывов с обратной стороны свариваемых полос. Лазерная сварка позволяет соединить трудносвариваемые материалы, в т.ч. тонкие и разнородные.
Легкие стальные тонкостенные конструкции имеют низкую собственную огнестойкость, а огнезащита требуется при строительстве зданий из ЛСТК для жилых, административных зданий, где постоянно находятся люди. Для выполнения требований по огнезащите на заготовку перед началом гибки можно наннсти защитное, например, оцинкованное покрытие, а поверх его огнестойкое покрытие, например, «Синтосил С-61». Это позволит сократить процесс получения огнестойкой защиты соооружений, собранных из профилей, полученных из предлагаемой заготовки. Огнестойкое покрытие может быть нанесено непосредственно на металлическую поверхность заготовки, полученной после лазерной сварки полос. Затем заготовке с помощью профилегибочного оборудования придается заданная форма. Нанесение огнезащитного покрытия позволяет расширить спектр применения профилей, получаемых из предлагаемой заготовки.
Предложенное решение предназначено для производства профилей для ЛСТК, используемых для изготовления каркасов зданий и сооружений, а также стеллажных конструкций, стоек, профилей ограждений, профилей кабеленесущих систем, легких рамных профилей оборудования, бандажей силосных емкостей и др.