Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июль 2009 г. ) |
Конструкционная сталь - это категория стали, используемой для изготовления строительных материалов самых разных форм. Многие профили конструкционной стали имеют форму удлиненной балки, имеющей профиль определенного поперечного сечения . Профили конструкционной стали, размеры, химический состав , механические свойства, такие как прочность, методы хранения и т. Д., Регулируются стандартами в большинстве промышленно развитых стран.
Большинство конструкционных стальных профилей , таких как двутавровые балки , имеют высокий второй момент площади , что означает, что они очень жесткие по отношению к площади их поперечного сечения и, таким образом, могут выдерживать высокие нагрузки без чрезмерного провисания.
Доступные формы описаны во многих опубликованных стандартах по всему миру, а также доступен ряд специализированных и патентованных поперечных сечений.
В то время как многие секции изготавливаются путем горячей или холодной прокатки , другие изготавливаются путем сварки вместе плоских или гнутых пластин (например, самые большие круглые полые секции изготавливаются из плоской пластины, согнутой по кругу и сваренной швом). [1]
Термины угловое железо , швеллер и листовое железо широко использовались еще до того, как кованое железо было заменено сталью в коммерческих целях. Они пережили эпоху коммерческого кованого железа и до сих пор иногда слышны неофициально в отношении стальных уголков, швеллеров и листов, несмотря на то, что они используются неправильно (сравните «оловянная фольга», до сих пор иногда неофициально используемая для алюминиевая фольга). В формальном письме для контекстов металлообработки используются точные термины, такие как угловая заготовка , канальная заготовка и лист .
Большинство сталей, используемых в Европе, соответствуют европейскому стандарту EN 10025 . Однако многие национальные стандарты также остаются в силе. [ необходима цитата ]
Типичные марки обозначаются как «S275J2» или «S355K2W». В этих примерах «S» обозначает конструкционную, а не конструкционную сталь; 275 или 355 обозначает предел текучести в ньютонах на квадратный миллиметр или эквивалентных мегапаскалях ; J2 или K2 обозначают ударную вязкость материала со ссылкой на значения ударных испытаний по Шарпи ; а буква «W» обозначает стойкую к атмосферным воздействиям сталь . Для обозначения мелкозернистой стали могут использоваться другие буквы («N» или «NL»); закаленная и отпущенная сталь (Q или QL); и термомеханически прокатанная сталь («M» или «ML»).
1. Спецификация S275JOH S275JOH - это марка стали в соответствии со спецификацией EN 10219, стандартом EN 10210. И наиболее широко используемой спецификацией является стандарт EN10219, который представляет собой холодногнутые сварные полые профили из нелегированных и мелкозернистых сталей.
EN10219-1 определяет технические условия поставки для холодногнутых сварных полых профилей круглой, квадратной или прямоугольной формы и применяется к конструкционным полым профилям, формованным холодным способом без последующей термообработки.
Требования к допускам трубы S275JOH, размерам и характеристикам сечения трубы s275 содержатся в EN 10219-2.
2. Процесс производства стальных труб S275JOH
Процесс производства стали остается на усмотрение производителя стали. Трубы из углеродистой стали S275JOH могут изготавливаться методом ERW, SAW или бесшовным способом. Все стальные материалы S275JOH и трубы S275JOH должны соответствовать стандартам EN10219.[2]
Доступны классы нормального предела текучести 195, 235, 275, 355, 420 и 460, хотя некоторые марки используются чаще, чем другие, например, в Великобритании почти вся конструкционная сталь относится к сортам S275 и S355. Более высокие сорта доступны из закаленного и отпущенного материала (500, 550, 620, 690, 890 и 960 - хотя в настоящее время сорта выше 690 практически не используются в строительстве).
Набор евронорм определяет форму набора стандартных структурных профилей:
В сталях, используемых для строительства зданий в США, используются стандартные сплавы, определенные и определенные ASTM International . Эти стали имеют обозначение сплава, начинающееся с буквы А, а затем с двух, трех или четырех цифр. Марки стали AISI с четырьмя номерами, обычно используемые для машиностроения, машин и транспортных средств, представляют собой совершенно другую серию спецификаций.
Стандартные обычно используемые конструкционные стали: [3]
Концепция маркировки CE для всей строительной продукции и стальных изделий введена Директивой по строительной продукции (CPD) . CPD - это европейская директива, которая гарантирует свободное перемещение всей строительной продукции в пределах Европейского Союза.
Поскольку стальные компоненты являются «критически важными для безопасности», маркировка CE не допускается, если только система заводского производственного контроля (FPC) , в соответствии с которой они производятся, не была оценена соответствующим органом по сертификации, утвержденным Европейской комиссией. [4]
В случае стальных изделий, таких как профили, болты и сборные стальные конструкции, маркировка CE демонстрирует, что продукт соответствует соответствующему гармонизированному стандарту. [5]
Для стальных конструкций основными гармонизированными стандартами являются:
Стандарт, который распространяется на маркировку CE стальных конструкций, - EN 1090-1 . Стандарт вступил в силу в конце 2010 года. После двухлетнего переходного периода маркировка CE станет обязательной в большинстве европейских стран где-то в начале 2012 года. [6] Официальная дата окончания переходного периода - 1 июля 2014 года.
Эта статья читается как учебник и может потребовать очистки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, чтобы сделать ее нейтральной по тону и соответствовать стандартам качества Википедии . ( Июнь 2018 г. ) |
Большинство строительных проектов требуют использования сотен различных материалов. Они варьируются от бетона с различными характеристиками, конструкционной стали с различными характеристиками, глины, строительного раствора, керамики, дерева и т. Д. Что касается несущей конструкции каркаса, они обычно состоят из конструкционной стали, бетона , кирпичной кладки и / или древесины, используя подходящую комбинацию каждого из них для создания эффективной структуры. Большинство коммерческих и промышленных сооружений в основном строятся из конструкционной стали или железобетона.. При проектировании конструкции инженер должен решить, какой материал, если не оба, больше всего подходит для конструкции. При выборе строительного материала учитывается множество факторов. Стоимость обычно является контролирующим элементом; однако другие соображения, такие как вес, прочность, конструктивность, доступность, устойчивость и огнестойкость, будут приняты во внимание до принятия окончательного решения.
Сегодня самые высокие структуры (обычно называемые « небоскребы » или высотные ) построены с использованием конструкционной стали из - за ее конструктивности, а также его высокой прочности к весу. Для сравнения, бетон, будучи менее плотным, чем сталь, имеет гораздо более низкое отношение прочности к весу. Это связано с тем, что бетонный элемент конструкции требует гораздо большего объема, чтобы выдержать такую же нагрузку; сталь, хотя и более плотная, не требует такого количества материала, чтобы выдержать нагрузку. Однако для малоэтажных и малоэтажных домов это преимущество становится несущественным . Малоэтажные дома распределяют гораздо меньшие нагрузки, чем высотные.конструкции, делающие бетон экономичным выбором. Это особенно актуально для простых конструкций, таких как гаражи, или любого здания простой прямолинейной формы. [14]
Конструкционная сталь и железобетон не всегда выбирают исключительно потому, что они являются наиболее идеальным материалом для конструкции. Компании полагаются на способность получать прибыль от любого строительного проекта, как и проектировщики. Цена на сырье (сталь, цемент, крупный заполнитель, мелкий заполнитель, пиломатериалы для опалубки и т. Д.) Постоянно меняется. Если конструкция может быть построена из любого материала, наиболее дешевый из двух, вероятно, будет лучше. Еще одна важная переменная - местоположение проекта. Ближайший завод по производству металлоконструкций может быть намного дальше от строительной площадки, чем ближайший поставщик бетона. Высокая стоимость энергии и транспортировки также повлияет на выбор материала. Все эти затраты будут учтены до начала концептуального проектирования строительного проекта.[9]
В конструкциях, состоящих из обоих материалов, используются преимущества конструкционной стали и железобетона. Это уже обычная практика для железобетона, когда стальная арматура используется для обеспечения прочности на растяжение стали для бетонного элемента конструкции. Типичный пример - гаражи. Некоторые гаражи построены из конструкционных стальных колонн и железобетонных плит. Бетон будет заложен для основания фундамента, чтобы у гаража появилась поверхность для застройки. Стальные колонны будут соединены с плитой путем их прикручивания и / или приваривания к стальным шпилькам, выступающим с поверхности залитой бетонной плиты. На строительную площадку могут быть доставлены сборные бетонные балки для установки на втором этаже, после чего может быть залита бетонная плита для участка тротуара.Это можно сделать для нескольких историй.[14] Автостоянка этого типа - лишь один из возможных примеров многих конструкций, которые могут использовать как железобетон, так и конструкционную сталь.
Инженер-строитель понимает, что существует бесконечное количество проектов, которые позволят построить эффективное, безопасное и доступное здание. Работа инженера - работать вместе с владельцами, подрядчиками и всеми другими вовлеченными сторонами для создания идеального продукта, отвечающего потребностям каждого. [9] При выборе конструкционных материалов для их конструкции инженер должен учитывать множество переменных, таких как стоимость, соотношение прочности и веса, устойчивость материала, конструктивность и т. Д.
Свойства стали широко варьируются в зависимости от ее легирующих элементов.
Температура аустенизации, температура, при которой сталь превращается в кристаллическую структуру аустенита , для стали начинается с 900 ° C (1650 ° F) для чистого железа, затем, по мере добавления углерода, температура падает до минимума 724 ° C ( 1335 ° F) для эвтектической стали (сталь с содержанием углерода всего 0,83% по весу). По мере приближения к 2,1% углерода (по массе ) температура аустенизации снова поднимается до 1130 ° C (2070 ° F). Точно так же температура плавления стали изменяется в зависимости от сплава.
Самая низкая температура, при которой обычная углеродистая сталь может начать плавиться, ее солидус , составляет 1130 ° C (2070 ° F). Сталь никогда не превращается в жидкость ниже этой температуры. Чистое железо («сталь» с 0% углерода) начинает плавиться при 1492 ° C (2718 ° F) и становится полностью жидким при достижении 1539 ° C (2802 ° F). Сталь с 2,1% углерода по массе начинает плавиться при 1130 ° C (2070 ° F) и полностью расплавляется при достижении 1315 ° C (2399 ° F). «Сталь» с более чем 2,1% углерода больше не является сталью, а известна как чугун . [15]
Сталь теряет прочность при достаточном нагреве. Критическая температура стального элемента является температура , при которой он не может безопасно поддерживать свою нагрузку. [16] Строительные нормы и стандарты проектирования конструкций определяют различные критические температуры в зависимости от типа, конфигурации, ориентации и характеристик нагрузки структурных элементов. Критической температурой часто считается температура, при которой его предел текучести снижается до 60% от предела текучести при комнатной температуре. [17] Чтобы определить рейтинг огнестойкости стального элемента, можно использовать принятую практику расчетов [18] или испытание на огнестойкость.могут выполняться, критическая температура которых устанавливается стандартом, принятым уполномоченным органом, например, строительными нормами. В Японии это ниже 400 ° C [ необходима цитата ] . В Китае, Европе и Северной Америке (например, ASTM E-119) это примерно 1000–1300 ° F [19] (530–810 ° C). Время, необходимое для того, чтобы испытываемый стальной элемент достиг температуры, установленной стандартом испытаний, определяет продолжительность определения огнестойкости . Передача тепла к стали может быть замедлена за счет использования огнезащитных материалов , что ограничивает температуру стали. Общие методы противопожарной защиты конструкционной стали включают вспучивание., эндотермические и штукатурные покрытия, а также гипсокартон, облицовка из силиката кальция и изоляционные покрытия из минеральной ваты. [20]
Бетонные строительные конструкции часто соответствуют требуемым нормам огнестойкости, поскольку толщина бетона над стальной арматурой обеспечивает достаточную огнестойкость. Однако бетон может раскалываться , особенно если он имеет повышенное содержание влаги. Хотя дополнительная противопожарная защита не часто применяется к бетонным строительным конструкциям, она иногда используется в транспортных туннелях и местах, где возгорание углеводородного топлива более вероятно, поскольку при возгорании легковоспламеняющейся жидкости элемент конструкции нагревается сильнее, чем при возгорании обычных горючих материалов. тот же пожарный период. Огнезащитные материалы для конструкционной стали включают вспучивающиеся, эндотермические и гипсовые покрытия, а также гипсокартон ,облицовка из силиката кальция и одеяла из минеральной или высокотемпературной изоляционной ваты. Внимание уделяется соединениям, так как тепловое расширение элементов конструкции может поставить под угрозу сборки с номинальной огнестойкостью.
Обрезка заготовок по длине обычно выполняется ленточной пилой . [ необходима цитата ]
Линия сверления балок (буровая линия) долгое время считалась незаменимым средством для сверления отверстий и фрезерования пазов в балках, швеллерах и элементах из быстрорежущей стали. Сверлильные линии с ЧПУ обычно оснащены подающими конвейерами и датчиками положения для перемещения элемента в положение для сверления, а также возможностью измерения для определения точного места, где должно быть вырезано отверстие или паз.
Для вырезания отверстий неправильной формы или неоднородных концов на размерных (непластинчатых) элементах обычно используется резак. Кислородно-топливные резаки являются наиболее распространенной технологией и варьируются от простых ручных резаков до автоматических копировальных машин с ЧПУ, которые перемещают головку резака вокруг структурного элемента в соответствии с инструкциями по резке, запрограммированными в машине.
Изготовление плоской пластины выполняется в центре обработки пластин, где пластина укладывается на стационарный «стол», а различные режущие головки пересекают пластину с помощью портального манипулятора или «моста». Режущие головки могут включать пуансон, дрель или резак.
В Wikiquote есть цитаты, связанные с: Конструкционная сталь |
Викискладе есть медиафайлы по теме конструкционной стали . |