Для  студентов архитектурных специальностей

Металлические конструкции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Основные материалы, применяемые в строительстве,— сталь обыкновенного качества и алюминиевые сплавы. Работа металла в конструкциях характеризуется прочностью, упругостью, пластичностью, свариваемостью и другими механическими свойствами,  которьге  в   свою очередь зависят от химического состава, способа выплавки и степени раскисления.

Один из главных признаков, определяющих применение стали в строительных конструкциях,— процентное содержание углерода в ней.

По этому признаку сталь делится на малоуглеродистую (0,09—0,22 %). применяемую в строительных конструкциях, среднеуглеродистую (0,25—0,5%)—в машиностроении, и высокоуглеродистую (0,6—1,2%)—в инструментальной промышленности. Малоуглеродистая сталь обладает большой пластичностью, высокой ковкостью, хорошей свариваемостью, отсутствием тенденций к хрупкому разрушению —все эти свойства в полной мере отвечают высоким требованиям, предъявляемым к строительным сталям.

Для повышения механических свойств конструкционных сталей при их изготовлении строго контролируют содержание вредных элементов — фосфора, серы, кислорода и азота, увеличивающих хрупкость, и легирующих — никеля, хрома, титана, молибдена и других элементов, повышающих прочность, пластичность и способность материала к свариваемости и закаливаемости. .

По степени раскисления сталь делится на кипящую, полуспокойную и спокойную. Кипящей называют сталь, в процессе получения которой происходит бурное выделение газов (кипение), способствующее образованию мелких газовых пузырей и концентрации вокруг них различных неметаллических включений и примесей, значительно снижающих качество стали.

Спокойная сталь, остывающая без бурного выделения газов, получается путем введения в нее различных раскислителей в виде добавок кремния, марганца, алюминия и" др., в результате чего на поверхности слитка (15 %) образовывается шлак, идущий на переплавку, а в остальной части слитка высококачественная однородная сталь.

В строительстве преимущественное применение находит полуспокойная сталь (компромиссный вариант между кипящей и спокойной), обладающая высокими технико-экономическими показателями и более низкой стоимостью, чем спокойная сталь. Однако стали повышенной и высокой прочности выполняются главным образом из спокойной стали, обладающей более высокой однородностью н способностью сопротивляться хрупкому разрушению.

Промышленная поставка стали в зависимости от нормируемых свойств осуществляется по трем группам — А, Б и В. Учитывая большую ответственность строительных стальных конструкций, для их изготовления используется сталь группы В с гарантией по механическим свойствам и химическому составу, с поставкой по 2—6-й категориям в отношении гарантии ударной вязкости.

Категории стали для каждой марки характеризуют ее химический состав, временное сопротивление, относительное удлинение и другие характеристики, которые учитывают при проектировании конструктивных форм.

В зависимости от механических свойств конструкционные стали подразделяются на стали обычной прочности (обыкновенного качества), высокой прочности и повышенной прочности. К наиболее употребительным конструкционным сталям обыкновенного качества относятся углеродистые стали ВСтЗспб, ВСтЗГпсб, ВСтЗпсб и ВСтЗкп2; низколегированные маргандовистые стали 09Г2 и 14Г2; кремнемарганцовистые стали 10Г2С1 и 09Г2С; хромокремненикелевые с медью 15ХСНД и 10ХСНД; низколегированные стали с ванадием и медью 15Г2СФ и 15ХГ2СФД; низколегированные стали с нит-ридным упрочнением 14Г2АФ, 16Г2АФ, 18Г2АФпс и 15Г2АФДпс, а также термически упрочненные легированные стали 12Г2СМФ, 12ХГ2СМФ, 15ХГ2СМФР, 12ХГН2МД и др.

В обозначении углеродистых сталей (например, ВСтЗпсб): буква В определяет группу поставки; СтЗ— собственно марку стали; пс — полуспокойную со степенью раскисления; цифра 6 — категорию поставки. Для низколегированных сталей вводят буквенное обозначение легирующих элементов (Г — марганец, С'—кремний, X — хром, Н — никель, Д — медь, А — азот, Ф — ванадий, П — фосфор, Т — титан, М — молибден, Р — бор) и цифры, указывающие количественное содержание элемента в процентах. Так, низколегированная сталь марки 15Г2СФ расшифровывается следующим образом: содержание углерода 0,15%, марганца 2%, кремния и ванадия 0,3—1 % (буква без цифры обозначает содержание элемента 0,3—1 %).

Для изготовления конструкций применяют профили из деформируемых алюминиевых сплавов, получаемых обработкой давлением — прессованием, вытяжкой, прокаткой и штамповкой. В зависимости от химического состава различают пять групп алюминиевых сплавов, применяемых в архитектуре и строительстве: алюминиево-марганцевые (АМцМ); алюминиево-магниевые (АМг2М, АМг21/2Н); кремнемагниевые (АД31Т, АД31Т1, АД31Т5); цинкомагниевые (1915, 1915Т, 1925, 1925Т); медномагниевые (Д1, Д6, Д16, Д18 и т. д.).

Характер обработки алюминиевого сплава фиксируется в обозначении марки сплава введением дополнительных букв и цифр: М — мягкий (отожженный); Н — нагартованный, 1/2Н — полунагартованный; Т — закаленный и естественно состаренный; Т1—закаленный и искусственно состаренный; ТН — нагартованный после закалки и искусственного старения. Обозначения крем-немагниевых сплавов марок АД и АД31 и цинкомагние-вых сплавов (1915, 1925) соответствуют международному стандарту. В первых следует читать: А — алюминиевый сплав, Д — деформируемый, 31—номер сплава; во-вторых: цифра 1 — алюминиевый сплав, цифра 9 указывает на содержание цинка, последние две цифры — номер сплава.

Марки сталей и алюминиевых сплавов применительно к проектируемым конструкциям выбирают в соответствии с СНиП П-23-81 и СНиП 11-24-74.