Применение стали в строительстве

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.

По стандарту марку углеродисто й стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 7. Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами, которые показывают содержание углерода в сотых долях процента (0,8; 25 и т. д.).

В обозначение марок кипящей стали добавляют «кп», полуспокойной — «пс», спокойной — «сп», например СтЗсп, СтЗпс, Ст2кп.

В отличие от маркировки углеродистых сталей буквы в марке низколегированны х сталей показывают наличие в стали легирующих примесей, а цифры — их среднее содержание в процентах; предшествующие буквам цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента.

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.

Цифры, стоящие перед буквами, показывают содержание углерода в конструкционных сталях в сотых долях процента, в инструментальных — в десятых долях процента.

Цифры, стоящие за буквами, показывают содержание легирующих элементов в процентах. Если содержание элементов не превышает 1,5 %, то цифры не ставят.

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.

12 стр., 5856 слов

Легированные стали

... в шихту вместе с металлоломом или чугуном при выплавке стали. Содержание этих элементов ниже тех пределов, когда их вводят ... элементы, характерные для углеродистой стали, марганец или кремний, а их количество должно превышать 1 %. В сталях легирование осуществляют с целью ... повышают стоимость стали, а некоторые из них к тому же являются дефицитными металлами, поэтому добавление их в сталь должно быть ...

Итак, первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода (в сотых долях процента для инструментальных и нержавеющих сталей); затем буквой указан легирующий элемент и последующими цифрами — его среднее содержание.

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

  • Железо
  • Углерод
  • Марганец
  • Кремний
  • Сера
  • Фосфор
  • Никель
  • Медь
  • Хром

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

Для изготовления несущих (расчетных) сварных и клепаных конструкций рекомендуют следующие виды сталей:

  • мартеновскую;
  • низколегированную (15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД);
  • природно-легированную (15ХСНД, 10ХСНД);
  • кислородно-конвертерную ( ВКСтЗсп).

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.

61 стр., 30274 слов

Арматурная сталь и металлоконструкции

... винтовой линии, диаметром 8 мм - по двухзаходной винтовой линии. 1.8 Арматурная сталь класса А-II (А300), изготовленная в обычном исполнении, профилем, приведенным на черт. 1а, и ... одной стороны профиля правый, а с другой - левый заходы. Арматурную сталь специального назначения класса Ас-II (Ас300) изготовляют профилями, приведенными на черт. 1а или 2а. Профиль, ...

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.

Сортовая сталь:

  • 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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

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.

7 стр., 3248 слов

Металлы в строительстве, металлические конструкции

... был освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа. В течение ста последующих лет все стальные конструкции изготовлялись клепаными. Сталь почти полностью вытеснила из строительных конструкций чугун, будучи материалом более ...

По химическому составу стали подразделяются на две основные группы:

  • углеродистые и
  • легированные.

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.

Эти виды различаются количеством вредных примесей: серы, снижающей механическую прочность и являющейся причиной красколомкости — хрупкости в горячем состоянии; фосфора, усиливающего хладноломкость — хрупкость при пониженных температурах; неметаллических включений. Буквенные обозначения марок низколегированных сталей указывают на входящие в их состав элементы, например, хром — X, алюминий — Ю, бор — Р, марганец — Г, медь — Д, молибден — М, никель — Н, кремний — С; а цифровые обозначения указывают на их среднее содержание в сотых долях процента.

Первая цифра обозначает содержание углерода, например, 35ХГ2С означает: сталь высококачественная, содержащая 0,35 % углерода, 1 % хрома, 2 % марганца, 1 % кремния.

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.

13 стр., 6040 слов

Кровельные материалы

... кровельного материала профилированные листы наиболее часто используются на объектах большой площади в промышленном и гражданском строительстве. В настоящее время, в связи с применением стали с полимерными покрытиями, которые придают листам ... и отрицательные свойства. Классификация кровельных материалов Прежде чем перейти к классификации современных кровельных материалов, обозначим основные типы ...

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.