Вопрос №15 .Стали для строительных конструкций. Маркировка сталей.

Классификация сталей:

По прочностным свойствам стали условно делят на три груп­пы: обычной прочности (σ_у < 29 кН/см²); повышенной прочности (29 кН/см² ≤σ_у < 40 кН/см²); высокой прочности (σ_у ≥ 40кН/см²). Повышение прочности стали достигается легированием и терми­ческой обработкой.

По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистые стали обыкновенного качества состоят из железа и углерода с некоторой добавкой кремния (или алюминия) и марганца. Прочие добавки (медь, хром и т.д.) специально не вво­дятся и могут попасть в сталь из руды. Углерод, повышая прочность стали, снижает ее пластичность и ухудшает свариваемость, поэтому для строительных металлических конструкций применяют только низкоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,22%.

В состав легированных сталей помимо железа и углерода входят специальные добавки, улучшающие их качество. Поскольку боль­шинство добавок в той или иной степени ухудшают свариваемость стали, а также удорожают ее, в строительстве в основном применяют низколегированные стали с суммарным содержанием легирующих добавок не более 5%.

Основными легирующими добавками являются кремний (С), марганец (Г), медь (Ц), хром (X), никель (Н); ванадий (Ф), молибден (М), алюминий (Ю), азот (А).

В зависимости от вида поставки стали подразделяют на горячека­таные и термообработанные (нормализованные или термически улучшенные). В горячекатаном состоянии сталь далеко не всегда об­ладает оптимальным комплексом свойств. При нормализации из­мельчается структура стали, повышается ее однородность, увеличи­вается вязкость, однако существенного повышения прочности не происходит. Термическое улучшение (закалка в воде и высокотемпе­ратурный отпуск) позволяют получить стали высокой прочности, хорошо сопротивляющиеся хрупкому разрушению. Существенное снижение затрат по термической отработке стали можно получить, если проводить закалку непосредственно с прокатного нагрева.

По степени раскисления стали могут быть кипящими, полуспокой­ными и спокойными.

Нераскисленные стали кипят при разливке вследствие выделения газов: такая сталь носит название кипящей и оказывается более за­соренной газами и менее однородной.

Механические свойства несколько изменяются по длине слитка ввиду неравномерного распределения химических элементов. Осо­бенно это относится к головной части, которая получается наиболее рыхлой (вследствие усадки и наибольшего насыщения газами), и в ней происходит наибольшая ликвация вредных примесей и углерода. Поэтому от слитка отрезают дефектную часть, составляющую при­мерно 5% массы слитка. Кипящие стали, имея достаточно хорошие показатели по пределу текучести и временному сопротивлению, ху­же сопротивляются хрупкому разрушению и старению.

Чтобы повысить качество низкоуглеродистой стали, ее раскис­ляют добавками кремния от 0,12 до 0,3% или алюминия до 0,1%. Кремний (или алюминий), соединяясь с растворенным кислородом, уменьшает его вредное влияние. Раскисленные стали не кипят при разливке в изложницы, поэтому их называют спокойными. От го­ловной части слитка спокойной стали отрезают часть, составляю­щую примерно 15%. Спокойная сталь более однородна, лучше сва­ривается, лучше сопротивляется динамическим воздействиям и хрупкому разрушению. Ее применяют при изготовлении ответствен­ных конст-рукций, подвергающихся статическим и динамическим воздействиям.

Однако спокойные стали примерно на 12% дороже кипящих, что наставляет ограничивать их применение и переходить, когда это выгодно по технико-экономическим соображениям, на изготовление конструкций из полуспокойной стали.

Полуспокойная сталь по качеству является промежуточной м/у кипящей и спокойной. Ее раскисляют меньшим количеством кремния - 0,05...0,15% (редко алюминием). От головной части слит­ки отрезают меньшую часть, равную примерно 8% массы слитка. По стоимости полуспокойные стали также занимают промежуточное положение. Низколегированные стали поставляют в основном спо­койной (редко полуспокойной) модификации.

Принципиальных различий между свойствами стали, имеющими одинаковый химический состав, но поставляемым по разным стандартам, нет. Разница в способах контроля и обозначениях. Так, по ГОСТ 380-88* в обозначении марки стали указываются группа поставки, способ раскисления и категория.

При поставке по группе А завод гарантирует механические свой­ства, по группе Б - химический состав, по группе В - механические свойства и химический состав.

Степень раскисления обозначается буквами: кп - кипящая; сп -спокойная; пс - полуспокойная.

Для низкоуглеродистых сталей в зависимости от вида испытаний на ударную вязкость установлено 6 категорий: категории 1,2 - испы­тания на ударную вязкость не проводят, 3 - проводят при t= +20⁰С, 4 - при -20⁰С, 5 - при -20⁰С и после механического старения, 6 - по­сле механического старения.

Все эти факторы указывают в марке стали. Так, например, ВСт3пс6 - это сталь 3, полуспокойная, с гарантией в пределах величин, установленных стандартом для этой стали, механических харак­теристик, химического состава и ударной вязкости после механиче­ского старения. В строительстве в основном используют стали марок ВСтЗкп2, ВСтЗпс6 и ВСтЗсп3, а также сталь с повышенным содер­жанием марганца ВСт3Гпс5.

Стали, поставляемые по разным стандартам, взаимозаменяемы. Так, сталь С235 соответствует стали ВСтЗкп2, сталь С245 — ВСтЗпс6, сталь С255 — ВСт3сп3. Рекомендации по такой замене приведены в нормах проектирования.

 

 

 

 

Вопрос №16 Расчет болтовых и заклепочных соединений. На срез: Несущая способность на срез – усилие, которое восприн. одним болтом.

d_отв=d_б+3 мм

R_bs – расч. сопр. болтов на срез (зависит от класса болта и его d)

γ_b - коэф. надежн. болтового соединения. (f от n болтов)

На смятие:

А_см=Σt_min*d Σt_min – сумма min толщин всех элементов сминаемых в одном направлении.

На растяжение:

(γ_b=1 – при растяжении)

Кол-во болтов:

, N_min – min значение из 3-х: N_bs, N_bp, N_bt

Max и min расст-е м/у болтами f от толщин соед. элементов и диаметров.

Вопрос №17. Классификация сварных соединений.

В зависимости от взаимного расположения св. элементов.

· стыковые: прямые и под углом

· угловые

· тавровые

· нахлесточные

· комбинированные

По назначению

· рабочие (восприним. усилия, кот. действ-т на элемент и явл. расчетн-и.)

· связующие (служат, чтобы предать элементу проектное положение, не расч.)

По месту выполнения:

· заводские

· монтажные (на стр. площадке)

По положению в пространстве:

· нижние

· горизонт.

· вертик-е

· потолочные

По протяженности:

· непрерывные

· прерывистые

По количеству слоев наложения при сварке:

· однослойн.

· многослойн.

По внешней форме:

· нормальной с плоской поверхн. шва

· выпуклые

· вогнутые

По направлению усилия:

· фланговые

· лобовые

По расчету:

· стыковые

· угловые