Область применения МК.
Номенклатура стальных конструкций:
- Одноэтажные производственные здания
Могут быть однопролетными и многопролетными, с пролетами разной высоты.
- Малоэтажные здания
Используют сталь и алюминиевые сплавы из которых делают каркас, обшивку утепленных стен, оконные переплеты, двери, встроенные шкафы, обрешетку перегородок.
- Высотные здания
20-30 этажей и выше. Их обычно проектируют с разделением конструкций на несущие и ограждающие. Несущих конструкций выполняет стальной каркас, а ограждающих- легкие стеновые панели из эффективных теплоизоляционных материалов.
- Большепролетные здания
50…150м и более спортивных сооружений, крытых рынков, выставочных павильонов и некоторых производственных зданий (ангары, авиасборочные цехи и др.)
- Мосты, эстакады
Мосты и эстакады имеют разнообразные системы: балочные, арочные, висячие. В балочных системах часто применяют сталежелезобетонные балки.
- Башни, матчи
к ним относятся антенные устройства (высотой 400…500м), опоры воздушных линий электропередачи (высота опор составляет 20..40 м, а при переходе линии через напряжения может достигать 150 м и более), вытяжные башни (высота- 80…600м), башни морских станционарных платформ (глубина 200..300 м и более, при ширине 70 м.)
- Листовые конструкции
Резервуары, газгольдеры
- Другие виды конструкций
Стальные конструкции – мостовые краны, башенные краны, кранов-перегружателей, отвальных мостов, крупных экскаваторов, строительных и дорожных машин, радиотелескопов, антенн космической связи и др.
Особенности МК. Их достоинства и недостатки.
Исходным материалом МК является (стальные листы, уголки, швеллеры, двутавры и др.)
Изготавливают металлические конструкции на основе холодной обработки металла (резка, гибка, образование отверстий и др.) полуфабрикатов и соединение отдельных деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборка, сварка и др.)
«+» - надежность,
- легкость,
- непроницаемость,
- индустриальность,
- простота технического перевооружения, ремонта и реконструкции.
Надежность.
Сталь имеет однородную мелкозернистую структуру с одинаковыми свойствами по всем направлениям, напряжения связаны с деформациями линейной зависимостью в большом диапазоне, а при некотором значении напряжений может быть реализована идеальная пластичность в виде площадки текучести.
Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций металлические являются самыми легкими. За показатель легкости принимают отношение плотности материала к его прочности (ККК – коэффициент конструктивного качества).
Непроницаемость.
Металлы обладают высокой плотностью - непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность стали и ее соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления резервуаров, газгольдеров, трубопроводов, различных сосудов и аппаратов.
Индустриальность.
Стальные конструкции изготовляют на заводах, оснащенных специальным оборудованием, а монтаж производят с использованием высокопроизводительной техники. Это исключает или до минимума сокращает тяжелый ручной труд.
«-» подверженность коррозии;
сравнительно малая огнестойкость.
Стали. Общие сведения. Служебные свойства.
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.
В твердом состоянии сталь является поликристаллическим телом, состоящим из множества различно ориентированных кристаллов (зерен).
Для стали характерны кубические кристаллические решетки:
объемно-центрированная (ОЦК)
гранецентрированная (ГЦК)
Структура стали зависит от условий кристаллизации, химического состава, режима термообработки и прокатки.
На механические свойства стали существенно влияет размер зерна (чем мельче зерно, тем выше качество металла).
Механизм действия легирующих добавок:
1. Увеличивают число очагов кристаллизации и способствуют образованию мелкозернистой структуры;
2. Растворяясь в феррите, упрочняют его.
Под влиянием термической обработки изменяются:
1. Структура;
2. Величина зерна;
3. Растворимость легирующих элементов.
Это приводит к изменению свойств стали.
Механическая обработка стали
Прокатка (обжатие нагретого металла) – обеспечивает размельчение зерен и анизотропию (однородность)свойств.
Важные характеристики - температура прокатки и скорость охлаждения. Чем толще прокат, тем меньше степень обжатия, скорость охлаждения и прочностные характеристики.
Служебные свойства стали
1. Прочность - сопротивление стали внешним силовым воздействиям без разрушения.
2. Упругость - свойство стали восстанавливатьсвою исходную форму после снятия внешних нагрузок.
3. Пластичность - свойство сохранять несущую способность в процессе деформирования.
4. Хрупкость - склонность к разрушению при малых деформациях.
5. Ползучесть - свойство металла непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки.
6. Твердость - свойство поверхностного слоя металла сопротивляться деформации или разрушению при внедрении в него индентора из более твердого материала.
7. Коррозионная стойкость - сопротивляемость стали коррозионному разрушению;
8. Свариваемость (оценивают по химическому составу, также путем применения специальных технологических проб);
9. Технологические свойства (по химическому составу).
