Виды производства стали, применяемой в

металлических конструкциях

Сталь в настоящее время производится мартеновским и кислородно-конвертерным способами. Последний способ выплавки стали дешевле и вытесняет мартеновский.

В зависимости от степени раскисления стали делятся на спокойные, полуспокойные и кипящие (нераскисленные).

Спокойная сталь наиболее дорогая (на 12% дороже кипящей), более однородна, хорошо сваривается и сопротивляется статическим и динамическим воздействиям, применяется в ответственных сооружениях.

Кипящая сталь кипит при разливке, рассыпая искры, она оказывается засоренной газами и менее однородной. Кипящая сталь, имея хорошие показатели по пределу текучести и временному сопротивлению, плохо сопротивляется хрупкому разрушению и старению.

Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение по своему качеству.

Малоуглеродистые стали

Из этого класса в строительстве находит применение сталь марок Ст3 и Ст3Гпс.

В зависимости от назначения сталь поставляется по трем группам:

А - механическим свойствам;

Б - химическому составу;

В - механическим свойствам и химическому составу.

Для несущих конструкций поставляется сталь по группе В.

Сталь марки Ст3 содержит углерода 0.14÷0.22%, марганца в кипящей стали 0.3÷0.6%, в спокойной и полуспокойной 0.4÷0.65%, кремния до 0.07% в кипящей стали, 0.05÷0.17% - в полуспокойной, 0.12÷0.3% - в спокойной.

Сталь марки Ст3Гпс содержит углерода также 0.14÷0.22%, марганца 0.8÷1.1%, кремния до 0.15%.

В зависимости от предъявляемых требований углеродистая сталь разделена на шесть категорий. Стали марок Ст3, Ст3Гпс поставляются по 2÷6 категориям. Кипящая сталь изготовляется по второй категории – ВСт3кп2, полуспокойная - по шестой категории – ВСт3псб, спокойная и полуспокойная с повышенным содержанием марганца - по пятой категории - ВСтЗпс5, ВСтЗГпс5.

Лекция №3

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Основные характеристики алюминия

Удельный вес алюминия 2.64÷2.8 т/м³, модуль упругости Е = 7100 кН/см². Алюминий не имеет площадки текучести. За предел текучести принимается напряжение, соответствующее относительному остаточному удлинению 0.2%. Алюминий очень пластичен, ε = 0.4÷0.6, σ_в = 7.5÷9.0 кН/см² , σ_т = 3.0÷4.О кН/см².

Вследствие весьма низкой прочности алюминий в чистом виде в конструкциях не применяют. Упрочняют алюминий:

1) легированием - сплавлением с другими металлами;

2) нагартовкой (вытяжкой);

3) термической обработкой и естественным или искусственным старением.

Состояние сплава может быть отожженное (М), полунагартованное (П), закаленное и естественно состаренное в течение 3÷6 суток при комнатной температуре (Т), нагартованное (Н), закаленное и искусственно состаренное при повышенной температуре в течение нескольких часов (Т1).

Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве

1. Сплавы алюминия с магнием (марки АМг5В и АМг6, где В - присадка ванадия) хорошо свариваются и весьма коррозиеустойчивы. Пониженные механические характеристики частично погашаются небольшой массой алюминия. АМг6 содержит 6÷7 % магния и 0.5÷0.8 % марганца. σ_т = 16 кН/см², σ_в = 32 кН/см², ε = 15%.

2. Сплавы алюминия с медью и магнием и небольшим количеством марганца - дюралюмины (наиболее дешевый сплав).

а) Д16-Т - прочный сплав, имеющий после термической обработки и естественного старения σ_в = 40÷52 кН/см², предел σ_т = 28÷38 кН/см², ε = (10÷15) %.

Д16-М (отожженное состояние) σ_в = 23 кН/см², ε = 13 %. Сплав содержит 4 % меди, 1.5% магния и 0.06 % марганца.

б) Д1-Т: σ_в = 36 кН/см², σ_т = 22 кН/см², ε = 12 %, сплав содержит 4 % меди и 0.6 % магния.

Дюралюмин плохо сваривается и склонен к образованию трещин при высоких температурах.

3. Сплавы алюминия с кремнием и магнием АВ - авиаль. Содержание кремния около 1 %, магния 0.7 %, меди 0.4 %, марганца или хрома 0.25 %; σ_в = 28÷33 кН/см², σ_т = 23÷28 кН/см², ε=12 % (АВ-Т1).

Авиаль очень стоек против коррозии, но более дорог, хорошо сваривается. Сплав АВМ имеет σ_в = 12 кН/см², ε = 24 %. Сплав АД33 содержит кремния 0.6 %, магния 1 %, имеет прочностные характеристики такие же, как и у сплава АВ.

Высокопрочные сплавы (марки В). Основными компонентами являются: цинк, медь и марганец, σ_в = 50÷55 кН/см², σ_т = 40÷45 кН/см², ε = 6 % (марки В95-Т1).

Диаграммы растяжения алюминиевых сплавов

Диаграммы растяжения алюминиевых сплавов представлены на рис.1.

Обычно в конструкциях применяются сплавы после термической обработки и старения (марки Т), отожженные (марки 3VT) применяются для ограждений. Для сварных конструкций применяют магниевые сплавы и авиаль, для клепаных - дюралюмин и авиаль.

Конструкции из алюминиевых сплавов имеют малый вес, коррозиеустойчивы, хладостойки, антимагнитны, не способны к искрообразованию, долговечны, имеют хороший вид, поэтому широко применяются в труднодоступных, сейсмических и северных районах страны.

Рис.1. Диаграмма растяжения алюминиевых сплавов

Области применения алюминиевых конструкций

Рационально применять алюминий при перекрытии больших пролетов арками, куполами, складками. Он применяется в башнях и мачтах, затворах плотин, резервуарах, в сборно-разборных перевозимых конструкциях. Большое применение алюминий получил в переплетах, витражах и изделиях для внутренней и внешней отделки зданий.

Лекция №4