− Организация проектирования

 

Проектирование зданий и сооружений производится на основании задания на проектирование, которое составляется на базе перспектив­ных планов развития народного хозяйства.

Проектирование выполняется в две стадии: проектное задание н рабочие чертежи.

В проектном задании устанавливаются экономическая целесообраз­ность и техническая возможность предполагаемого строительства. На этой стадии проектирования обосновывается целесообразность примене­ния металлических конструкций, определяется основная конструктивная схема сооружения и подбираются соответствующие типовые конструк­ции.

Рабочий проект металлических конструкций состоит из двух частей: КМ (конструкции металлические) и КМД (конструкции металлические, деталировка).

Проект КМ выполняется проектной организацией на основании утвержденного проектного задания. В проекте КМ решаются все вопро­сы компоновки металлических конструкций и увязки их с технологиче­ской, транспортной, архитектурно-строительной и другими частями про­екта.

В состав проекта КМ входят: пояснительная записка, данные о на­грузках, статические и в необходимых случаях динамические расчеты, общие компоновочные чертежи, схемы расположения частей конструк­ций с таблицами сечений элементов, расчеты и чертежи наиболее важ­ных узлов конструкций и полная сводная спецификация металла по про­филям.

По чертежам КМ заказывается металл и разрабатываются деталиро-вочные чертежи КМД.

Проект КМД разрабатывается, как правило, в конструкторском бюро завода металлических конструкций на основе проекта КМ с уче­том технологических особенностей завода (станки, поточные линии, сва­рочное оборудование).

 




читать далее »

− Конструкционные стали

 

Общие сведения. Качество стали, применяемой при изготовлении металлических конструкций, определяется ее механическими свойства­ми: сопротивлением статическим воздействиям — временным сопротив­лением и пределом текучести при растяжении; сопротивлением дина­мическим воздействиям и хрупкому разрушению — ударной вязкостью при различных температурах; показателями пластичности — относи­тельным удлинением; сопротивлением расслоению — загибом в холод­ном состоянии. Значения этих показателей устанавливаются ГОСТ (см. ниже). Кроме того, качество стали определяется ее сваривае­мостью, которая гарантируется соответствующим химическим составом стали и технологией ее производства.

По прочности стали делятся на три группы:

малоуглеродистые стали обычной прочности, имеющие бра­ковочное значение предела текучести ат=23 кН/см2 и временное сопро­тивление ав=38 кН/см2;

стали повышенной прочности — от=29 ... 40 кН/см2 и ов = =44 ... 52 кН/см2;

стали высокой прочности (низколегированные и термически упрочненные)—от=45...75 кН/см2 и более и ав=60...85 кН/см2 и более.

В новом СНиП П-В.3-72 по показателям временного сопротивления и предела текучести стали разделены на семь классов (табл. 11.1). Каж­дому классу стали присвоен индекс С, в числителе указывается наи­меньшее значение временного сопротивления, а в знаменателе — преде­ла текучести в кН/см2 (например, С 38/23).

Механические свойства стали и ее свариваемость зависят от хими­ческого состава, термической обработки и технологии прокатки


читать далее »

− Структура стали

Основу стали составляет феррит. Феррит имеет малую прочность и очень пластичен, поэтому в чистом виде в строительных конструкциях не применяется. Прочность его повышают добавками углерода — ма­лоуглеродистые стали обычной прочности; легированием мар­ганцем, кремнием, ванадием, хромом и другими элементами — низколе­гированные стали повышенной про-чности; легированием и термическим упрочнением стали высокой прочности.

Структура малоуглеродистой стали, определяющая ее механические свойства, зависит от температуры. Температура плавления чистого же-

леза равна 1535° С. При охлаждении ниже 1535° С в процессе кристал­лизации образуется так называемое б-железо, имеющее кристал­лическую решетку объемно-центрированного куба [ОЦК-решетка (рис. 11.1,6)].
При температуре 1400° С, когда железо находится уже в твердом состоянии, в процессе охлаждения происходит новое превра­щение и из б-железа образуется у-железо, обладающее гранецентриро-ванной кубической решеткой (ГЦК-решетка). При температуре 910° С кристаллы с гранецентрированной кубической решеткой (у-Ре) вновь при охлаждении превращаются в объемно-центрированные, и это со­стояние сохраняется вплоть до комнатной и отрицательных температур. Последняя модификация железа называется а-железом.

 


Температура плавления железоуглеродистых сплавов зависит от со­держания углерода. По мере увеличения содержания углерода в стали температура ее плавления снижается. При остывании образуется твер­дый раствор углерода в у-железе, называемый аустенитом, в котором атомы углерода располагаются в центре кубической гранецентрирован­ной решетки (рис. 11.1,а).
При температурах, лежащих ниже 910°С, из аустенита начинают выделяться кристаллы твердого раствора углерода в а-железе, называемого ферритом; а-железо в отличие от у-железа плохо растворяет углерод, и поэтому его в феррите содержится незна­чительное количество.
По мере выделения феррита из аустенита послед­ний все более обогащается углеродом и при температуре 723° С превра­щается в перлит (рис. 11.2, б) — смесь, состоящую из перемежающихся пластин феррита и карбида железа Ре3С, называемого цементитом. Таким образом, структура охлажденной до комнатной температуры ста­ли состоит из двух фаз — цементита и феррита, который образует само­

стоятельные зерна, а также входит в перлит в виде пластинок (рис. 11.2, а: светлые зерна — феррит, Тем­ные — перлит).

Феррит весьма пла­стичен и малопрочен, цементит очень тверд и хрупок. Перлит обла­дает свойствами, про­межуточными между свойствами феррита и цементита.

 

Зерна феррита и перлита в зависимости Рис. П.З. Карбидные включения (Х50 000) ох числа очагов кри-

сталлизации получа­ются различной величины. Величина зерен оказывает существенное вли­яние на механические свойства стали (чем мельче зерна, тем выше ка­чество стали).


читать далее »

− Легированные стали

Структура низколегированных сталей аналогична структуре малоуг­леродистой стали. Низколегированные стали тоже содержат мало угле­рода, повышение их прочности достигается легированием — добавками, которые, как правило, находятся в твердом растворе с ферритом и этим его упрочняют; некоторые из них образуют карбиды, также упрочняю­щие фирритовую основу (рис. П.З) и прослойки между зернами.

Основные химические элементы, применяемые при легировании ма­лоуглеродистой стали, стали повышенной и высокой прочности1.

Углеродистая сталь обыкновенного качества состоит из железа и уг­лерода с некоторой добавкой кремния или алюминия, марганца, меди.

Углерод (У), повышая прочность стали, снижает пластичность и ухудшает ее свариваемость; поэтому в строительных сталях, которые должны быть достаточно пластичными и хорошо свариваемыми, угле­род допускается в количестве не более 0,22%.

Кремний (С), находясь в твердом растворе с ферритом, повышает прочность стали, но ухудшает ее свариваемость и стойкость против коррозии. В малоуглеродистых сталях кремний применяется как хоро­ший раскислитель; в этом случае кремний в малоуглеродистых сталях добавляется в пределах до 0,3%, в низколегированных сталях — до 1%.

Алюминий (Ю) входит в сталь в виде твердого раствора феррита н в виде различных нитридов и карбидов, хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, повышает ударную вязкость.

Марганец (Г) растворяется как в феррите, так и в цементите; образует тугоплавкие карбиды, что приводит к повышению прочности и вязкости стали. Марганец служит хорошим раскислителем, а соеди­няясь с серой, снижает вредное ее влияние. В малоуглеродистых сталях


читать далее »

− Маркировка сталей

В связи со сложным и разнообразным составом легированной стали и желанием в обозначении марки стали отразить ее химический состав каждому химическому эле­менту присвоена буква русского алфавита (указана в скобках около каждого элемен­та), содержание каждого элемента в процентах с округлением до целых значений ука­зывается после буквы, обозначающей данный элемент; элемент, содержащийся в преде­лах 1%, цифрами не указывается. Поскольку углерод содержится во всех сталях, то его обозначение (буква У) не ставится, а количественное содержание указывается в сотых долях процента в начале обозначения марки.

Так, марка стали 15 Г2СФ обозначает, что в этой стали среднее содержание уг­лерода 0,15%, марганца — в пределах 1—2%. кремния и ванадия — в пределах 1% каждого.

марганца содержится до 0,64%, а в легированных — до 1,5%; при содер­жании марганца более 1,5% сталь становится хрупкой.

Медь (Д) несколько повышает прочность стали и увеличивает стойкость ее против коррозии. Избыточное ее содержание (более 0,7%) способствует старению стали.

Повышение механических свойств низколегированной стали осуще­ствляется присадкой металлов, уступающих в соединение с углеродом и образующих карбиды, а также способных растворяться в феррите и замещать атомы железа. Такими легирующими металлами являются марганец (Мп), хром (X), ванадий (Ф), вольфрам (В), молибден (М), титан (Т). Прочность низколегированных сталей также повышается при введении никеля, меди, кремния и алюминия, которые входят в сталь в виде твердых растворов (феррита).

 




читать далее »

− Полезные и вредные примеси

 

Вольфрам и молибден, значительно повышая твердость, снижают пластические свойства стали: никель повышает прочность стали и пла­стические ее свойства.

Молибден (М) и бор (Р) обеспечивают высокую устойчивость аустенита при охлаждении и тем самым облегчают получение закалоч­ных структур (так называемых бейнита и мартенсита), что очень важна для получения высокопрочного проката больших толщин. После закал­ки и высокого отпуска (улучшения) сталь становится мелкозернистой, насыщенной карбидами; такая сталь обладает высокой прочностью, удовлетворительной пластичностью и почти не разупрочняется при сварке.

Азот (А) в несвязанном состоянии способствует старению стали и делает ее хрупкой, особенно при низких температурах. Поэтому его не должно быть более 0,008%.
В химически связанном состоянии с алю­минием, ванадием, титаном или ниобием азот, образуя нитриды, стано­вится легирующим элементом, способствующим измельчению структуры и улучшению механических свойств; однако ударная вязкость стали при низких температурах получается низкой.
Увеличение сопротивления стали хрупкому разрушению обеспечивается простейшей термической обработкой — нормализацией.

Вредные примеси. К ним в первую очередь относятся:
фосфор, кото­рый, образуя раствор с ферритом, повышает хрупкость стали особенно при пониженных температурах (хладноломкость) и снижает пластич­ность при повышенных;
сера, делающая сталь красноломкой (склонной к образованию трещин при температуре 800—1000° С) вследствие обра­зования легкоплавкого сернистого железа. Поэтому содержание серы и фосфора в стали ограничивается; так, в углеродистой стали СтЗ серы до 0,05% и фосфора до 0,04%.

Вредное влияние на механические свойства стали оказывает насы­щение ее газами, которые могут попасть из атмосферы в металл, нахо­дящийся в расплавленном состоянии. Кислород действует подобно сере, но в более сильной степени и повышает хрупкость стали. Несвязанный азот также снижает качество стали.
Водород хотя и удерживается в не­значительном количестве (0,0007%), но, концентрируясь около вклю­чений в межкристаллических областях и располагаясь преимущественно по границам блоков, вызывает в микрообъемах высокие напряжения, что приводит к снижению сопротивления стали, хрупкому разрушению, временного сопротивления и пластических свойств стали. Поэтому рас­плавленную сталь (например, при сварке) необходимо защищать от воздействия атмосферы.

 




читать далее »

− Термическая обработка

 

Значительного повышения прочности, де­формационных и других свойств стали помимо легирования достигают термической обработкой благодаря тому, что под влиянием температу­ры, а также режима нагрева и охлаждения изменяются структура, ве­личина зерна и растворимость легирующих элементов стали.

Простейшим видом термической обработки является нормализа­ция. Она заключается в повторном нагреве проката до температуры образования аустенита и последующего охлаждения на воздухе.
После нормализации структура стали получается более упорядоченной, сни­маются внутренние напряжения, что приводит к улучшению прочност­ных и пластических свойств стального проката и его ударной вязкости. Поэтому нормализация, являясь простейшим видом термического улуч­шения стали, применяется довольно часто.

При быстром остывании стали, нагретой до температуры, превосхо­дящей температуру фазового превращения, получается закалка. Для закалки необходимо, чтобы скорость остывания была выше скорости превращения фаз. Из переохлажденного аустенита, имеющего углерод в твердом растворе, образуется или бейнит, или мартенсит.
Углерода при быстром охлаждении выделяется очень немного, и успевает по­явиться только первая часть фазового превращения — замена решетки аустенита решеткой феррита; в результате получается структура ферри­та, перенасыщенная углеродом, называемая мартенситом. Такая структура оказывается неустойчивой, причем углерод стремится выде­ляться.

 




читать далее »

− Закалка

 

Структуры, образующиеся после закалки, придают стали высо­кую прочность. Однако пластичность ее снижается, а склонность к хруп­кому разрушению повышается. Для регулирования механических свойств закаленной стали и образования желаемой структуры произво­дится ее отпуск, т. е. нагрев до температуры, при которой происходят желательное структурное превращение, выдержка при этой температу­ре в течение необходимого времени и затем медленное остывание.
По мере нагрева стали при достаточно высоких температурах отпуска (600—680° С) образуется благоприятная структура, представляющая -собой мелкозернистую ферритную основу, в которой распределены мел­кие карбиды. Такая структура называется сорбитом отпуска. Она обладает оптимальным сочетанием прочностных и пластических харак­теристик, высокой стойкостью против хрупкого разрушения и минималь­ным разупрочнением при сварке.
Производить отпуск при температурах, превышающих 723° С, нет смысла, так как при этом наступает полная или частичная перекристаллизация стали и эффект термической обра­ботки снимается.

Малоуглеродистая и низколегированная стали повышенной и высо­кой прочности подвергаются термическому упрочнению.


читать далее »
 «[1][2][3][4][5][6]» 
« Список меток