Основой для производства современных металлоконструкций служит сталь обычного и повышенного качества из углеродистых и низколегированных марок, а иногда титановые и алюминиевые сплавы. Более высокие эксплуатационные характеристики металлоизделий из прокатной стали постепенно снижают интерес к металлу, производимому по технологии чугунного и стального литья.
Особенности стали, используемой для металлоконструкций
При выборе стали для производства металлоконструкций учитывают такие характеристики исходного сырья:
Механические параметры
Для определения механических характеристик проводят специальные испытания нормальных образцов.
Пределом прочности при растягивающих нагрузках является такое напряжение, которое соответствует наибольшему значению нагрузки до разрушения образца. Это условный параметр, который рассчитывается по значению первоначальной площади сечения образца.
Предел текучести – это минимальное значение напряжения, при котором происходит удлинение образца без существенного увеличения параметров нагрузки. В большинстве случаев за предельный параметр текучести образца принимают напряжение, при котором остаточное значение удлинения составляет 0,2 % от его длины. Пределом текучести характеризует способность металла сопротивляться деформационным процессам.
Декоративная сталь — какая бывает, как применять
Относительным (предельным) удлинением при нагрузках на разрыв является отношение параметра приращения длины испытуемого образца к его начальной длине. На значение этого параметра также влияет отношение длины к площади образца. Для определения пластических свойств металла принято учитывать длину площадки текучести.
Ударная вязкость позволяет определить подверженность металла к хрупкости и старению и его динамическое сопротивление при пластических деформациях. На этот параметр могут влиять металлургические свойства металла:
- раскисленность;
- шлаковые включения и т.п.
Технологические параметры
Они позволяют определить способность металла деформироваться или принимать воздействия, которые будут характерны для металлоконструкции. При оценке качества учитывается внешний вид поверхности после проведенных испытаний.
При проверке параметров загиба определяется способность заготовки или сварного участка принимать требуемую по размеру форму. При пробах на осадку проверяется способность заклепочной стали выдерживать заданные параметры деформации на сжатие.
Химические элементы в составе стали
На свойства стали влияет и е химический состав:
Способ выплавки
Сталь по способу выплавки бывает:
По способу раскисления стали бывают:
- Спокойные.
- Кипящие.
- Полуспокойные.
В составе кипящей мартеновской стали большее количество газов, чем в спокойной, она имеет менее однородную структуру. Бессемеровская сталь по прочности не уступает мартеновской, но последняя менее подвержена старению и хрупкости.
Применение стали различных марок
При строительстве металлоконструкций широкое применение находят такие марки стали:
Применение высокопрочных марок стали и их преимущества в строительстве зданий и мостов
- Углеродистые обычного качества:
- мартеновские — Ст0, Ст2, СтЗкп, Ст3, Ст4, Ст5;
- бессемеровские – БСтЗкп.
- Углеродистые повышенного качества:
- мартеновская —М16, М18а, М31а.
- Низколегированные конструкционные стали:
- 15ХСНД (НЛ2, СХЛ1), 10ХСНД (СХЛ4), 14Г2, 15ГС, 10Г2СД (МК).
При строительстве несущих металлоконструкций используют такие марки стали:
- при высоких статических нагрузках — СтЗкп;
- при непосредственном динамическом воздействии подвижных вибрационных нагрузок — Ст3;
- при интенсивном действии подвижной нагрузки — М16, М18а;
- при подвижной нагрузке и температуре —25° и ниже — М16 и М18а;
- при тяжелой нагрузке и больших пролетах — 14Г2, 15ГС, 15ХСНД, 10ХСНД.
Для низколегированной стали характерна более высокая прочность, чем для обычной. Ее ограниченное использование в строительных конструкциях объясняется высокой стоимостью производства и недостаточным количеством промышленно освоенных марок этой стали.
Хорошими эксплуатационными параметрами обладают также алюминиевые и титановые сплавы. Они пластичны, легко поддаются обработке под давлением, хорошо свариваются и позволяют уменьшить вес металлоконструкций. Но их производство обходится дороже, и требует специфических условий.
Источник: pmkmetall.ru
Применение стали в строительстве
Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов).
Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. Кроме того, в них могут содержаться в большем или меньшем количестве и другие химические элементы (кремний, марганец, сера, фосфор). С целью придать черным металлам специфические свойства в их состав вводят улучшающие или легирующие добавки (никель, хром, медь и др.). Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяют на чугуны и стали.
Содержание работы
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………1
1. УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ……………………………………………. 4
1.1. Сталь углеродистая обыкновенного качества……………………….4
1.2. Сталь углеродистая качественная конструкционная……………….6
2. ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ……………………………………………..7
3. МАРКИРОВКА СТАЛИ……………………………………………….10
4. ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ……………………. 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………..15
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………. 19
Файлы: 1 файл
В зависимости от структуры, которую получают легированные стали после нормализации, их делят на пять классов: перлитная, мартенситная, аустенитная, феррит-ная, карбидная (ледебуритная).
Большинство конструкционных и инструментальных сталей относится к сталям перлитного класса. Такие стали содержат незначительное количество легирующих элементов (не более 5. 6 %), хорошо обрабатываются давлением и резанием.
После нормализации имеют структуру перлита (сорбита, троостита). После закалки и отпуска заметно повышают механические свойства.
Основным преимуществом легированных сталей по, является их большая прочность при сохранении достаточно высокой пластичности и свариваемости, что позволяет повысить допускаемые напряжения и уменьшить расход металла на изготовление конструкций, а также повышенная стойкость к атмосферной коррозии.
3. МАРКИРОВКА СТАЛИ.
Для маркировки стали каждому легирующему элементу присвоена определенная буква: Легирующие элементы обозначаются буквами:
С – кремний, Г – марганец, X – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Р – бор, Т – титан, Ю – алюминий, Ф – ванадий, Ц – цирконий, Б – ниобий, А – азот, Д – медь, К – кобальт, П – фосфор и т.д.
Буква А, стоящая в конце марки, означает, что сталь высококачественная. Например, сталь марки 35ХНЗМА – высококачественная, содержащая 0,35 % С, 1 % Сг, 3 % Ni, 1 % Mo.
4. ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
Благодаря высоким прочностным свойствам стали, в строительстве появилась возможность строить более высокие дома, более просторные помещения, и легкие но габаритные сооружения (мосты, стадионы и прочее). В химический состав стандартной стали, применяемой в строительстве, входят следующие элементы:
Кроме того, если соблюсти заданные пропорции элементов в сплаве, или добавить другие, можно получить сталь с уникальными физико-химическими свойствами. Например, при содержании хрома выше 10%, сталь приобретает высокую сопротивляемость ржавлению. Добавление в состав стали химических элементов, влияющих на ее свойства, называется легированием. Также, легирован ная сталь по сравнению с обычной, имеет повышенную прочность. Причем прочность можно увеличить более чем в 2 раза.
Конечно, все эти свойства не всегда находят применение в строительной отрасли, так как основной объем стали уходит на конструкции из металла и на арматуру для железобетонных конструкций, которые защищаются от коррозии оболочками из спецсоставов или бетона. А что касается прочности, то она обеспечивается за счет подбора соответствующего профиля, то-есть за счет увеличения площади сечения. Поэтому, высоколегированные стали редко применяются в строительстве из-за экономической нецелесообразности.
Достаточно зайти на любую металлобазу, чтобы увидеть что сталь, в основном, представлена в двух видах изделий — профиль и арматура. Из профилей очень востребованы трубы, квадрат и прямоугольный профиль, швеллер, уголок. Арматура подразделяется на проволоку, гладкую и ребристую арматуру, диаметром до 32 мм.
Арматура в основном применяется для армирования бетонных конструкций, а профиль для сборки металлических изделий (заборы, лестницы, балки, фермы). Сборка элементов из металла преимущественно выполняется на сварке, реже, на болтовых и клепочных соединениях. В железобетоне, каркасы и сетки либо свариваются, либо вяжутся при помощи вязальной проволоки.
Итак в строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный расход стали и успешную работу конструкции.
Для изготовления несущих (расчетных) сварных и клепаных конструкций рекомендуют следующие виды сталей:
— низколегированную (15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД);
— природно-легированную (15ХСНД, 10ХСНД);
Стали марок Ст4 и Ст5 рекомендуют для конструкций, не имеющих сварных соединений, и для сварных конструкций, воспринимающих лишь статические нагрузки.
Сталь для конструкций, работающих на динамические и вибрационные нагрузки и предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, должна дополнительно проверяться на ударную вязкость при отрицательных температурах.
К стали для мостовых конструкций предъявляют специальные требования (ГОСТ 6713-75) по однородности и мелкозернистости, отсутствию внешних дефектов, прочностным и деформационным свойствам.
Для армирования железобетонных конструкций сталь применяют в виде стержней, проволоки, сварных сеток, каркасов. Арматурная сталь может быть горячекатаная (стержневая) и холоднотянутая (проволочная). По форме сталь чаще всего бывает круглая, а для улучшения сцепления – периодического профиля. В отдельных случаях для повышения механических свойств сталь обрабатывают наклепом и применяют термическую обработку.
Стержневую арматуру в зависимости от механических свойств делят на классы: A-I, A-II, A-III, A-IV и др. При обозначении класса термически упрочненной арматурной стали добавляют индекс «т» (например, Ат-III), упрочненную вытяжкой – «в» (например, А-Шв).
Арматурная проволока может быть холоднотянутой класса B-I (низкоуглеродистой) для ненапрягаемой арматуры и класса В-II (углеродистой) для напрягаемой арматуры.
Для обычного армирования преимущественно применяют арматурную сталь классов A-III, А-II и обыкновенную арматурную проволоку. Для предварительно напряженного армирования используют высокопрочную проволоку, арматурные пряди и арматуру класса A-IV и другие низколегированные стали, а также упрочненную вытяжкой сталь класса А-IIIв.
Сортамент прокатного металла и металлоизделий в строительстве разнообразен: сортовая сталь, прокатная сталь листовая, уголки, швеллеры, двутавры, трубы и другие служат основой для изготовления металлических конструкций (балки, колонны, фермы и т.д.).
На сортаменты имеются ГОСТы наиболее рациональных типов профилей и частоты их градаций.
— круглая (диаметром 10- 210 мм) применяется для изготовления арматуры, скоб, болтов;
— квадратная (сторона квадрата 10-100 мм); полосовая (шириной 12-20 мм) – для изготовления связей, хомутов, бугелей.
— сталь листовая включает листы толщиной от 4 до 160 мм, шириной 600-3800 мм;
— тонколистовая кровельная – черная и оцинкованная толщиной до 4 мм;
толщиной 6. 60 мм, шириной 200. 1500 мм, длиной 5. 12 м.
Уголковые профили (равнополочные и неравнополочные) выпускают площадью сечения 1,0- 140 см 2 .
Швеллеры характеризуются сечением швеллеров и определяются его номером, который соответствует высоте стенки швеллера в сантиметрах.
Двутавры – основной балочный профиль – разнообразны по типам; обозначаются номером, соответствующим их высоте в сантиметрах. Трубы круглые имеют диаметр 8- 1620 мм. Трубы могут быть квадратного и прямоугольного сечения.
В строительстве также широко применяют специальные профили и металлические материалы: стальные канаты и проволоку, профилированные настилы и т.д.
Металлообрабатывающая промышленность выпускает обширную номенклатуру стальных изделий, применяемых в строительстве, в том числе прокатную листовую сталь для покрытия кровли.
Возможность применения вида стали в строительстве определяется не только ее свойствами, но и в значительной степени ее доступностью и рентабельностью. Качество стали регулируют легированием, вакуумированием при разливке и другими способами.
По химическому составу стали подразделяются на две основные группы:
Углеродистые стали по качеству и назначению разделяют на стали обыкновенного качества, качественные конструкционные и инструментальные.
Сталь углеродистая обыкновенного качества представляет собой сплав железа с углеродом.
Основными характеристиками углеродистой стали являются пределы текучести и прочности при растяжении, а также величина относительного удлинения.
Наиболее широко в строительстве используют углеродистую сталь Ст3, которая идет на изготовление металлических конструкций гражданских и промышленных зданий и сооружений, трубопроводов, а также арматуры железобетона.
Легированными называют стали, в состав которых специально вводят один или несколько элементов, улучшающих их физико-механические свойства. Легированные стали в зависимости от содержания легирующих элементов разделяют на высоколегированные, среднелегированные и низколегированные. В строительстве наибольшее применение нашли последние.
В составе низколегированных сталей содержится не менее 2,5 % легирующих элементов, таких, как марганец, кремний, хром, никель, медь, вводимые в небольшом количестве.
Среднелегированные и высоколегированные стали используются в строительстве для изготовления тех конструкций, которым необходимо обеспечить высокую коррозионную стойкость.
Применяемые в строительстве стали различают по качеству, способу обработки и назначению. По качеству стали подразделяют на обыкновенные (рядовые), качественные, высококачественные и особовысококачественные.
В маркировке углеродистых сталей буквы указывают на группу и способ производства стали, а цифры на ее маркировку.
Например, стали группы А маркируют буквами Ст и цифрами от 0 до 7, группы — Б — буквами МСт (мартеновская) или 5Ст (бессемеровская) и цифрами от 0 до 7, а сталь группы В — буквами ВСт.
В обозначении марок кипящей стали добавляют «кп», полуспокойной — «пс». Так сталь, полученную бессемеровским способом (кипящая), группы Б, обозначают БСт3кп, а сталь группы В, полученную в конвертерах с продувкой кислородом сверху, обозначают ВКСт3кп.
Основным преимуществом низколегированных сталей по сравнению со сталью Ст3 являются их большая прочность при сохранении достаточно высокой пластичности и свариваемости, что позволяет повысить допускаемые напряжения и уменьшить расход металла на изготовление конструкции, а также повышенная стойкость к атмосферной коррозии.
По техническим требованиям листы кровельной стали должны быть обрезаны под прямым углом, иметь гладкую поверхность, без трещин, плен и ржавых пятен. Пленка окалины должна быть плотной. Если листы по условиям поставки должны быть отожженными, то следы окалины не допускаются.
Листы кровельной стали могут иметь надрывы по краям кромки, не превышающие определенных размеров по глубине и количеству в зависимости от сорта листов. Коробоватость — одновременный изгиб листа в продольном и поперечном направлении, из-за чего лист приобретает корытообразную форму, также регламентируется сортом стали.
Кровельная сталь должна выдерживать испытание на двойной изгиб на 180°. Поставляют кровельную сталь в пачках. Хранить их нужно в сухом месте, под нижнюю пачку необходимо подкладывать деревянные прокладки. Сталь кровельная оцинкованная отличается от обычной кровельной стали двусторонним оцинкованным покрытием, предохраняющим сталь от коррозии.
Оцинкованная кровельная сталь может работать в условиях повышенной влажности. Листы оцинкованной кровельной стали должны быть обрезаны под прямым углом, иметь чистую и гладкую поверхность с характерным рисунком кристаллизации при горячем цинковании, без трещин, наплывов цинка, темных и ржавых пятен. По толщине металла листовую сталь подразделяют на толстолистовую (толщина листа от 4 мм и более) и тонколистовую (толщина листа до 3,9 мм включительно). Толстолистовая сталь применяется при устройстве кровельного покрытия и изготовлении деталей кровли. Для устройства стальной кровли используется листовая сталь неоцинкованная (черная), оцинкованная и легированная.
Источник: www.yaneuch.ru
Применение стали в строительстве
Без изделий из металла не обходится ни одно строительство. Даже при возведении домов из оцилиндрованного бревна для крыши могут использовать металлочерепицу. Сталь в зависимости от вида и свойств находит разное применение в строительстве. Давайте разберемся подробнее с этим нужным материалом.
Химический состав стали позволяет разделить ее на две большие группы: углеродистые и легированные. В свою очередь углеродистые стали бывают обыкновенные, качественные конструкционные и инструментальные стали.
Обыкновенная сталь представляет собой сплав углерода с железом. Для оценки свойств в основном обращают внимание на пределы прочности, текучести и величину относительного удлинения. Самая часто используемая в промышленности и строительстве сталь с обозначением Ст3.
Металлопрокат высококачественной стали
Легированная сталь – это улучшенная специальными (легирующими) компонентами сталь. Легированная сталь подразделяется на низколегированную, средне и высоколегированную.
Часто в строительстве применяют низколегированные стали. К легирующим компонентам относят медь, марганец, кремний, никель и хром.
Существует деление применяемой в строительстве стали на особовысококачественные, высококачественные и качественные и обыкновенные.
В строительстве низколегированные стали применяются там, где нужно сохранить высокую прочность при высокой пластичности. Если говорить о кровельной стали, то к ней выдвигаются следующие требования: она должна быть без трещин и ржавых пятен на поверхности, края листа должны быть обрезаны под прямым углом, а изгиб листа должен регламентироваться сортом стали. Почти всегда кровельная сталь имеет химическую обработку – оцинковку, что позволяет защитить ее на долгое время от воздействия атмосферных осадков.
Также разделяют кровельную сталь по толщине. Тонколистовая сталь имеет толщину до 3.9 мм, толстолистовая – более 4 мм.
Источник: stroy-dom.info