 |
Хим. эл-ты, применяемые при легировании:
|
|
|
|
История развития стальных конструкций. Область применения стальных конструкций.
Iэтап (от XIIв до нач XVIIв): применение металла в уникальных по тому времени сооружениях (дворцах, церквях) в виде затяжек и скреп для каменной кладки.
IIэтап (от нач XVIIв до нач XVIIIв): применение наслонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованых брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой.
IIIэтап (от нач XVIIIв до сер XIXв): освоение процесса литья чугунных стержней и деталей. Строятся чугунные мосты и конструкции перекрытия гражд. и пром. зданий. Соединения чугунных элементов на замках и болтах. Наслонные стропила трансформируются в смешанные железочугунные треугольные фермы.
IVэтап (от сер XIXв до 20гг XXв): новые способы получения железа (пудлингование, в мартеновских, конверторных печах). Появились заклепочные соединения. Освоение получения профильного металла и прокатного листа. Сталь почти полностью вытеснила чугун. Применение решетчатых каркасов рамно-арочной конструкции для зданий значительных пролетов. Развитие мостостроения и листовых конструкций. Появление мостовых кранов.
Vэтап (с 20гг XXв): клепанные конструкции почти полностью заменены сварными. Применение вместо малоуглеродистой стали низколегированной. Использование алюминиевых сплавов. Стремительное развитие всех сфер МК (номенклатура, проектирование и т.д.)
Область применения
- Одноэтажные поизводственные здания
-Многоэтажные поизводственные здания
-Высотные здания (>25 этажей)
-Большепролетные здания (общ-го и пром назначения)
-Мосты, эстакады
-Высотные сооружения (вышка связи)
|
|
|
-Листовые конструкции (резервуары для храненеия нефти)
-Прочие конструкции
Достоинства и недостатки строительных конструкций. Требования, предъявляемые к стальным конструкциям.
Достоинства
Надежность -близкое совпадение их действительной работы с расчитанными предположениями.
Легкость – металлические конструкции являются наиболее легкими. Определяется величиной показателя легкости с [м-1]
с=ρ/R (ρ- плотность материала; R- расчетное сопротивление)
Для Al c=1,0 ~0,00011 м-1
Сталь с=1,5…3,4 м-1
Дерево с=4,9 м-1
Бетон с=16,8 м-1
Непроницаемость – высокая плотность (7850кг/м2)
Плотность соединений обеспечивается с помощью сварки.
Индустриальность – МК изготавливают на заводах, оснащенных специальным оборудованием, а монтаж производят с использованием высокопроизводственной техники, что сокращает ручной труд.
Ремонтопригодность – наиболее просто решаются вопросы усиления, технического перевооружения и реконструкции.
Сохранность металлического фонда – МК в результате физического и морального старения изымается из эксплуатации, но затем возврашаются в отрасли промышленности в виде металлического лома.
Недостатки
Подверженность коррозии – Повышение коррозионной стойкости достигается включением в сталь специальных легирующих элементов (защитные покрытия, рациональная конструктивная форма)
Малая огнестойкость – повышение предела огнестойкости (подвесные потолки, огнестойкие облицовки, покрытие специальными составами)
Требования, предъявляемые к МК:
1) Пригодность к эксплуатации – пригодность конструкции к выполнению возложенных на ее функций; 2) Экономия металла - требование определяется большой потребностью в металле во всех отраслях промышленности и относительно высокой стоимостью; 3) Транспортабельность - возможность транспортировки целиком или по частям; 4 )Технологичность - проектирование с учетом требований технологии изготовления и монтажа с ориентацией на современные приемы, снижающие трудоемкость; 5) Скоростной монтаж – сборка в наименьшие сроки с учетом имеющегося монтажного оборудования; 6) Долговечность – определяется сроками физического и морального износа; 7) Эстетичность – определяется гармоничностью форм; 8) Типизация, унификация, стандартизация – разработка типовых решений, унифицированы размеры и сопряжения, разработаны стандарты.
|
|
|
Структура стали.Классификация строительных сталей.
Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий легирующие добавки, улучшающие качество металла и вредные примеси, которые попадают в металл из руды или образуются в процессе выплавки. Fe – 96-98%, C – 0.09-0.6%.
Структура стали: при нормальной температуре сталь состоит из феррита и цементита, присоединенных либо в виде отдельных включений, либо в виде тонкой механической смеси-перлита.
Феррит - пластичен и малочпрочен.
Цементит – таерд и хрупок.
Перлит обладает промышленными свойствами.
Прочность феррита повышается:
-Легированием (добавка специальных химических элементов)
- Термоупрочнением
Классификация сталей
По прочностным свойствам:
- стали обычной прочности (малоуглеродистые Ϭy<290Мпа – педел текучести)
- стали повышенной прочности (низколегрованные 290<Ϭy<400Мпа)
- стали высокой прочности (низколегрованные и термообработка 400<Ϭy<900Мпа)
По химическому составу в зависимости от %-ого содержания легирующих эл-ов:
-Углердистые ЛЭ<0,3%
-Низколегированные ЛЭ~0,3-0,5%
-Среднелегированные ЛЭ~5-10%
- Высоколегированные ЛЭ>10%
ЛЭ - легируемые элементы
Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода делятся:
- Малоуглеродистые с= 0,09-0,22%
- Среднеуглеродистые с=0,23-0,6%
- Высокоуглеродистые с> 0,6%
В строительных конструкциях используют в основном низколегированные и малоуглеродистые стали.
Легирование. Легирующие элементы. Вредные примеси.
Легирование – добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и химических свойств основного материала (изменение химического состава).
Хим. эл-ты, применяемые при легировании:
1. Углерод (С)=0.09…0.22%, ↑ прочность, но ↓ пластичность и ухудшает свариваемость;
|
|
|
2. Кремний Si=0.07…0.3% раскисляет сталь → ↑ прочность, но ↓ пластичность, ухудшает свариваемость и стойкость против коррозии, вредное влияние кремния компенсирует повышенное содержание марганца;
3. Марганец Mn=0.3…0.65%, ↑ прочность и вязкость стали, хороший раскислитель, нейтрализует вредное влияние серы, при содержании более 2% ↑ хрупкость стали;
4. Алюминий Al=0.2%,хороший раскислитель, ↑ ударную вязкость и пластичность, нейтрализует вредное влияние фосфора;
5. Медь Cu=0.2…0.4%, ↑ прочность и коррозионную стойкость, более 0,7% ↑ старение и хрупкость стали;
6. Хром Cr и никель Ni ↑прочность и коррозионную стойкость;
7. Ванадий V и молибден Mb ↑прочность, предупреждает разупрочнение термообработанной стали при сварке.
8. Азот N способствует старению стали делает ее хрупкой, в соединении с Al, V, Ti и др. эл-ми становится легирующим элементом, способствуя получению мелкозернистой структуры.
Другие хим. эл-ты: бор, титан, азот и др.
Хим. эл-ты, ухудшающие качество стали:
1. Сера S≤0.05%, ↓ прочность, пластичность и делает сталь красноломкой, т.е. склонной к образованию трещин при t=800…10000С;
2. Фосфор Р≤0.04%, придает хрупкость(при пониженных температурах) и хладоломкость, но Р и Al вместе образуют пленку, защищающую от коррозии в тонких конструкциях (мембранные конструкции);
3. Кислород О≤0.05% при выплавке, действует как сера, но в большей степени;
4. Азот N≤0.009% действует как фосфор.
|
|
|
