Виды металлов и их основные свойства

Для строительных конструкций применяют в основном сталь малоуглеродистую и низко легированную различных марок и профилей, чугун (для труб) и (в очень ограниченных масштабах) алюминиевые сплавы, которые особенно целесообразны для применения при строительству промышленных зданий и сооружений в отдаленных районах, иг имеющих ни железнодорожного, ни водного транспорта. Другие виды цветных металлов встречаются лишь в трубопроводной арматуре и других изделиях. Строительство является крупнейшим потребителем стали, расходуя до 20% проката (не считая рельсов и труб).

Наиболее важными для строительных целей свойствами стали являются ее:

  • прочность,
  • пластичность и
  • свариваемость.

Прочность стали определяет (хотя и не прямо пропорционально) расход стали в несущих элементах различных строительных конструкций: чем выше прочность, тем меньше размеры сечения, необходимого для восприятия того же усилия, и, значит, тем меньше вес.

Основной характеристикой прочности мягкой стали для строительных конструкций является предел текучести, так как появление значительных деформаций, обусловленных текучестью металла, делает конструкции непригодными для дальнейшей эксплуатации, если даже напряжения в металле еще не достигли временного сопротивления.

Для жестких сталей, не имеющих площадки текучести, основной характеристикой прочности служит временное сопротивление δвр.

Пластичность стали, характеризуемая величиной относительного удлинения образцов длиной 10 или 5 см (δ10 и δ5), определяет ее удобообрабатываемость (удобство резки, гибки, пробивки и сверления отверстий и т. д.). Кроме того, пластичность стали исключает возможность хрупкого ( внезапного) разрушения конструкций.

металлические швеллеры

Свариваемость, определяемая химическим составом стали, приобрела особое значение за последние десятилетия вследствии исключительно широкого распространения в строительстве сварки как способа соединения стальных элементов (взамен заклепок).

Стали различаются по маркам, а малоуглеродистые — также но способу выплавки и группам.

По способу выплавки малоуглеродистые стали делят на мартеновские, бессемеровские, кипящие и спокойные.

В зависимости от предъявляемых требований малоуглеродистые стали подразделяются на группы:

  1. группа А — сталь, поставляемая по механическим свойствам;
  2. группа Б — сталь, поставляемая по химическому составу;
  3. подгруппа В —сталь, поставляемая одновременно по механическим свойствам и химическому составу.

Низколегированные и термически обработанные стали имеют более высокие механические свойства и более высокую стоимость. Однако конструкции из них обходятся дешевле, так как отношение стоимости стали к ее прочности с возрастанием последней уменьшается.

сварочные работы по металлу

В последнее время в связи с широким промышленным освоением северных и северо-восточных районов  стал очень важным вопрос обеспечения хладностойкости сталей, т. е. стойкости их против хрупкого разрушения при низких температурах.

Сталь для цельнометаллических конструкций

Стальные (цельнометаллические) строительные конструкции изготовляют из стали различных марок, выпускаемой в виде прокатных профилей и профилей холодной формовки.

В стальных конструкциях в основном применяется мартеновская сталь марок ВСт.З (спокойная), ВСт.Зпс (полуспокойная) и ВСт.Зкп (кипящая), имеющая браковочный минимум предела текучести δ = 24 кг/мм2 и

δ10 >21%.

В последнее время в стальных конструкциях начали применять низколегированную сталь с пределом текучести 33—40 кг/мм2 и поставлен вопрос о поставке для строительства низколегированной стали с пределом текучести 50—75 кГ/мм2.

Марку, группу и способ выплавки стали устанавливают при проектировании по данным СНиПа.

Правильность этого выбора при проектировании, также как и правильность поставки стали в соответствии с требованиями проекта и стандарта имеют первостепенное значение, так как ошибки могут привести к авариям.

В строительстве распространены стержневые конструкции, изготовляемые из отдельных профилей. Это требует такой однородности металла, при которой завод гарантировал бы определенные показатели качества не только для партии металла в среднем, но и для каждого погонного метра каждого прокатного профиля.

Сортамент прокатных профилей для стальных конструкций включает:

  • толстолистовую сталь (толщиной 4 — 160 мм);
  • тонколистовую горячекатаную и холоднокатаную сталь (толщиной до 4 мм):
  • широкополосную универсальную сталь, прокатываемую между четырьмя валками (толщиной 4 — 60 мм и шириной 160 — 1050 мм);
  • уголковые равнобокие и неравнобокие профили;
  • швеллеры обыкновенные № 5 — № 40 и облегченные (с более тонкой стенкой) № 16 — № 30;
  • двутавры обыкновенные № 10 — № 70, облегченные № 16 — № 30 и широкополочные высотой до 1000 мм.

Облегченные швеллеры и двутавры, включенные в сортамент стандартных профилей, дают в легких балочных конструкциях экономию веса до 10—15%, так как при употреблении обыкновенных профилей напряжения в стенке оказываются неиспользованными.

Широкополочные профили (выгодные в тяжело нагруженных конструкциях), введенные в стандартный сортамент прокатываются редко.

Профили холодной формовки открытые и замкнутые (сварные) изготовляют по стандартному сортаменту штамповкой или холодной прокаткой из стального листа, ленты или полосы. Профили холодной формовки особенно эффективны в легких конструкциях, так как при малой площади сечения они отличаются большой жесткостью.

стальная сетка

Несмотря на большой объем и постоянное увеличение выплавки стали, экономия ее в строительстве является все еще актуальной задачей. Поэтому, даже несмотря на экономичекую целесообразность применения стальных конструкций, расходование стали для нужд строительства в настоящее время ограничивается.

Сталь для арматуры железобетонных конструкций.

На арматуру железобетонных конструкций расходуется в настоящее время около 50% прокатной стали, используемой в строительстве.

Для арматуры применяют:

  1. стержни горячекатаной стали,
  2. холоднотянутую проволоку,
  3. сварные сетки и
  4. пряди.

Горячекатаная арматурная сталь подразделяется на четыре класса, характеризуемых определенными механическими свойствами и геометрическими особенностями профиля. При этом допускается прокатка профилей одного и того же класса в разных странах из стали разных марок.

Арматурная сталь класса А—I (марки Ст. 3) прокатывается круглая, гладкая;

классов А—II, А—III и А—IV ( более высоких марок) — в виде круглых стержней с двумя продольными ребрами и выступами, расположенными по трехзаходным винтовым линиям;

для стали класса А—II — одинакового направления;

для стали класса А—III — «елочкой».

Профиль стали класса А—IV временно принят одинаковый с классом А— III (при условии окраски концов стержней красной краской).

В целях лучшего использования металла горячекатаные стали упрочняют вытяжкой в холодном состоянии (наклеп) и термичекой обработкой.

Вытяжка сталей классов А—II и А—III повышает их предел текучести.

Термическим упрочнением достигается перевод низколегированных сталей в более высокие классы с пределом прочности до 140 кг/мм2.

Холоднотянутая арматурная проволока выпускается диаметрами от 8 до 1,5 мм трех видов:

  1. низкоуглеродистая,
  2. высокопрочная гладкая и
  3. высокопрочная периодического профиля.

фото арматура

Все виды холоднотянутой проволоки отличаются от горячекатаных арматурных сталей значительно более высокими механическими свойствами (до 200 кг/мм2), достигаемых как за счет упрочнения при холодном волочении, так и за счет химического состава.

Рулонные и плоские сетки изготовляют из холоднотянутой проволоки (или из горячекатаной арматурной стали) при помощи контактной точечной сварки.

Семипроволочные нераскручивающиеся пряди свиваются из холоднотянутой гладкой высокопрочной проволоки диаметром от 1,5 до 5 мм (диаметр пряди соответственно от 4,5 до 15 мм).

Прочие виды прокатной стали

Кроме перечисленных выше, для строительных конструкций прокатываются и другие профили:

  • сталь специальных профилей для стальных переплетов окон и фонарей;
  • рельсы для железных дорог узкой и широкой колеи и специальные крановые (для путей мостовых кранов);
  • тавры и двутавры для путей подвесных кранов и кошек;
  • шпунты различного профиля, используемые при земляных работах для устройства прочных вертикальных ограждающих стенок большой высоты;
  • стальные трубы для водо-газо-паропроводов и материало-проводов различного назначения;
  • кровельная сталь (черная и оцинкованная) толщиной от 0,25 до 2 мм;
  • волнистая листовая сталь;
  • сталь листовая рифленая для настила площадок промышленных зданий и сооружений и др.

 

стальные профили

Очень широка сейчас освоен выпуск для строительных целей тонкого профилированного листа толщиной 1—2 мм, защищенного гальванизацией от коррозии. Такой лист широко применяется за рубежом для настила покрытий.

Добавить комментарий