Группы сталей по прочности. Выбор сталей для строительных конструкций. Сортамент для стальных конструкций
Номенклатура и область применения металлических конструкций. Основные особенности металлических конструкций. Достоинства и недостатки металлических конструкций. Принципы проектирования металлических конструкций. Организация проектирования. Требуемые свойства металлов и методы их оценки.
Применение металлических конструкций по виду конструктивной формы и назначению можно разделить на восемь областей.
1)Промышленные здания. 2)Большепролетные покрытия зданий. 3) Мосты, эстакады. 4) Листовые конструкции. 5) Башни и мачты. 6) Каркасы многоэтажных зданий.
7) Крановые и другие подвижные конструкции. 8) Прочие конструкции.
Основные особенности металлических конструкций
Разнообразие конструктивных форм и статических схем обусловлено назначением конструкций, особенностями эксплуатации и характерам действующих нагрузок. Все эти разнообразные конструкции объединены двумя основными факторами.
Во-первых, исходным материалом для всех МК является прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту
Во-вторых, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изготовления
МК обладают следующими достоинствами:
НадежностьМК обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями. Материал металлических конструкций (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры и достаточно близко соответствует расчетным предпосылкам об упругой или упругопластической работе материала.
|
|
|
Легкость.Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) МК являются наиболее легкими. Вес конструкции зависит от отношения объемного веса материала к его расчетному сопротивлению:
1/м
Чем меньше значение С, тем относительно легче конструкция.
Индустриальность.МК в основной своей массе изготовляются на заводах, оснащенных современным оборудованием, что обеспечивает высокую степень индустриальности их изготовления.
Непронициамость.Металлы обладают не только значительной прочностью, но и высокой плотностью, обеспечивающей непроницаемость для газов и жидкостей.
МК имеют и недостатки:
Коррозия.
Небольшая огнестойкость.
Принципы проектирования металлических конструкций
При проектированииМК, как и всяких других, должны учитываться следующие основные требования.
Условия эксплуатации. Экономия металла.
Транспортабельность. Технологичность.
Скоростной монтаж. Долговечность конструкций. ЭстетичностьТипизация конструктивных элементов и целых сооружений.
|
|
|
Субъективный фактор.
Организация проектирования
Проектирование зданий и сооружений производится на основании задания на проектирование. Проектирование выполняется в две стадии – проектное задание и рабочие чертежи.
В проектном задании устанавливается экономическая целесообразность и техническая возможность строительства. На этой стадии проектирования обосновывается применение МК, определяется основная конструктивная схема сооружения и подбираются соответствующие типовые конструкции.
Рабочий проект состоит из 2-х частей: КМ и КМД.
Проект КМ выполняет проектная организация. Пояснительная записка, расчеты, компоновочная схема, чертежи важных узлов, спецификация на металл.
Проект КМД выполняет КБ завода на основании КМ с учетом технологических особенностей завода.
Материалы металлических конструкций. Структура сталей. Классификация сталей. Механические свойства стали.
Сталь – это сплав железа с углеродом (углерода до 2 %) и незначительным количеством примесей (которые не вводятся преднамеренно, а попадают из руды или образуются в процессе выплавки) и легирующих компонентов (которые вводятся для улучшения свойств стали).
|
|
|
Группы стали
В зависимости от содержания легирующих компонентов стали, делятся на четыре группы: 1) углеродистые – легирующие элементы специально не вводятся; 2) низколегированные – суммарное содержание легирующих элементов до 2,5 %; 3) среднелегированные – легирующих компонентов 2,5-10 %; 4) высоколегированные – легирующих компонентов более 10 %.
Углеродистая сталь в зависимости от содержания углерода подразделяется на:
а) малоуглеродистую с содержанием углерода 0,09-0,25 % (в основном применяется в строительстве);
б) среднеуглеродистую с содержанием углерода 0,25-0,6 % (конструкционная, применяется в машиностроении);
в) высокоуглеродистую с содержанием углерода 0,6-2% (инструментальная).
В строительстве в основном применяются малоуглеродистая сталь, и низколегированные стали повышенной и высокой прочности, обладающие меньшей склонностью к хрупким разрушениям. По своей структуре низкоуглеродистая (малоуглеродистая) сталь является однородным кристаллическим телом, состоящим из зерен (кристаллов) феррита, занимающих почти весь объем стали, а также перлитовых и цементитовых включений между зернами феррита и по его граням. Вкрапления и прослойки перлита, обволакивая зерна феррита, создают как бы жесткую и упругую “сетку” (решетку, каркас) вокруг мягкого и пластичного феррита. Такое строение стали, объясняет её работу под нагрузкой и её пластические свойства (упругая стадия – 
s 
, кН/см2; 
|
|
|
Диаграмма работы малоуглеродистой стали при растяжении.
работа решетки перлита; площадка текучести – разрушение решетки перлита с включением в работу феррита).
Структура низколегированных и среднелегированных сталей похожа на структуру малоуглеродистой стали. Прочностные свойства низколегированных сталей повышается благодаря введению различных легирующих элементов, которые упрочняют сетку (решетку) между зернами феррита.
Механические свойства стали
Характеризуют следующие основные показатели.
1) Предел текучести sT характеризующий напряжение, до достижения которого можно считать металл работающим упруго и пользоваться методами расчета по упругой стадии материала. 2) Временное сопротивление (предел прочности) sB характеризующее условное напряжение разрыва растянутого образца (отношение разрушающей нагрузки к первоначальной площади сечения). Временное сопротивление характеризует прочность стали.
3) Относительное удлинениеe -отношение приращения длины образца после разрыва к ее исходному значению. Различают два относительных удлинения: для длинного круглого образца и для короткого. Относительное удлинение характеризует, пластические свойства стали.
4) Ударная вязкостьαн – работа, затраченная на разрушение специального образца ударным изгибом. Ударная вязкость характеризует склонность стали к переходу в хрупкое состояние. Порог хладноломкости - t°С при которой происходит спад ударной вязкости или снижение её ниже 0,03 
5) Изгиб в холодном состоянии на 180°С.Это испытание характеризует пластические свойства стали и склонность ее к трещинообразованию.
Нормирование сталей.
Основным стандартом, регламентирующим характеристики сталей для строительных конструкций, является ГОСТ 27772-88.
Согласно ГОСТ 27772-88:
- фасонный прокат изготавливается из сталей С 235, С 245, С 255, С 275, С 285, С 345, С 345 К, С 375;
- листовой, универсальный прокат и гнутые профили – также из стали С 390, С 390К, С 440, С 590, С 590К.
Прокат может поставляться как в горячекатаном, так и в термообработанном состоянии. Выбор варианта химического состава и вида термообработки определяется заводом. Главное – обеспечение требуемых свойств. Так листовой прокат С 345 может изготавливаться из стали с химическим составом С 245 с термическим улучшением. Обозначение стали в этом случае будит С 345 Т.
Стали С 345 и С 375 в зависимости от температуры эксплуатации конструкций и испытания на ударную вязкость поставляются 4-х категорий: С345-1; С345-2; С345-3; С345-4.
Прокат поставляется партиями. Партия состоит из проката одного размера, одной плавки-ковша, одного режима термообработки. При проверке качества металла от партии отбираются случайным образом 2 пробы. Из каждой пробы изготавливают :
1 образец – для испытания на растяжение
1 образец – для испытания на изгиб
по 2 образца – для определения ударной вязкости при каждой температуре (t° = -40°; -70°C; после механического старения)
Если результаты исследований не соответствуют требованиям ГОСТ, проводят повторные испытания на удвоенном числе образцов. Если опять неудовлетворительные результаты – партия бракуется.
Оценку свариваемости стали проводят по углеродному эквивалентуСэ, %, то есть по суммарной массовой доле углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия и фосфора в %. При Сэ ≤0,4%, сварка не вызывает затруднений, при 0.4<Сэ ≤0,55%, сварка возможна, но требует принятия специальных мер по предотвращению трещин. При Сэ≥0,55% опасность появления трещин резко возрастает.
Для проверки сплошности металла по требованию заказчика проводится ультразвуковой контроль.
Показатели прочности и др. свойств имеют определенный разброс. В стандартах приводятся показатели обеспеченностью не ниже 95%. При этом значительная часть металла (свыше 95%)имеет прочностные характеристики выше указанных в стандартах.
В целях более полного использования прочностных свойств стали и экономии металла можно по результатам испытаний дифференцировать прокат из одной стали на несколько групп прочности. В ГОСТ 277772-88 такой подход используется для проката толщиной до 20 мм из сталей С245, 255, 275, 285, 345, 375.
В строительстве используется также стали по ГОСТ 380-88 «Сталь углеродистая обыкновенного качества», ГОСТ 19281-73 «Сталь низколегированная листовая и фасонная» и др. Принципиальных различий между свойствами сталей, имеющих одинаковый химический состав, но поставляемых по разным стандартам, нет. Разница состоит в способах контроля и обозначениях .
по ГОСТ 380-88
Вст3кп2 Вст3пс6 Вст3сп5 Вст3Гпс5
По ГОСТ 19281-73, 19282-73 в обозначении марок низколегированных сталей указывается содержание основных элементов:
первые цифры – количество углерода в сотых долях %.
Буквы – наличие легирующих элементов (если легирующего компонента < 0,3 %, он в обозначение марки не вводится).
Цифры после букв обозначают количество легирующего элемента в целых %, цифра «1» не ставится.
Группы сталей по прочности. Выбор сталей для строительных конструкций. Сортамент для стальных конструкций
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 1333; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!