Металлические изделия в строительстве

Обновлено: 18.05.2024

С развитием металлургической промышленности растет объем и номенклатура металлических изделий в строительстве и особенно ассортимент из алюминия. Из стального проката возводят каркасы промышленных и гражданских зданий, мосты, изготовляют арматуру для железобетона, кровельную сталь, трубы, а также различные металлические изделия, заклепки, болты, гвозди, шурупы. Различный профиль алюминия используют для изготовления несущих и ограждающих конструкций, ф Широкому использованию металлов в строительстве способствует ряд их ценных технических свойств: высокая прочность, пластичность, повышенная теплопроводность, электропроводность и свариваемость. Наряду с этим металлы, и особенно сталь и чугун, при действии различных газов и влаги сильно корродируют и требуют специальной защиты.

Вопросы экономии металла в отрасли сборного железобетона наряду с проблемой снижения трудоемкости изготовления изделий арматуры имеют большое значение.

К перерасходу металла в строительстве ведут следующие причины: замена арматуры проектных диаметров и классов, а также профилей проката, имеющимися в наличии; технологические потери, обусловленные особенностями производства (отходы концов напрягаемых стержней, используемых для установки захватов, отходов прядей на длинном стенде, на участках между формами и т. д.); отходы при заготовке арматуры и изделий из нее и раскрое проката; прокат арматуры с положительными допусками: брак; разрушение конструкций при контрольных испытаниях.

Причинами перерасхода стали являются нерациональный раскрой металлопроката по чертежам, замена проектных профилей и листов на имеющиеся в наличии больших сечений и толщин, применение стали повышенной и высокой прочности без соответствующего перерасчета конструкций, недостатки в организации поставки металлопроката металлургическими заводами.

Сложившийся удельный вес в строительной индустрии при производстве железобетона и строительных конструкций составляет (%): завышение номинального диаметра арматурной стали— 62,4; плюсовые допуски проката— 12,0; немерные длины свариваемых марок стали — 25,6.

Значительная доля металлических изделий, используемых в строительстве, приходится на стальную арматуру.

Потери металла при производстве арматурных работ обусловлены прежде всего уровнем технологического оборудования и оснастки, особенностями технологии.

Основные причины потерь арматурной стали (удельный вес в общем расходе, %): отходы напрягаемой арматуры — 7,5; отходы при р.аскрое стержней в резке бухт — 2,6; отступления от проекта— 1,0; выпуск бракованной продукции — 0,5.

Разработка и внедрение линий для безотходной сварки и резки арматурных стержней всех классов,

Для предотвращения от коррозии до применения арматура должна быть защищена от атмосферных осадков и других источников увлажнения. Высокопрочную арматуру следует хранить в сухих закрытых складских помещениях с относительной влажностью воздуха не выше 60%. Не допускается хранение такой арматуры на земляном полу, агрессивных или загрязненных агрессивными веществами подкладках, а также вблизи местонахождения или выделения агрессивных веществ (соли, газы, аэрозоли). Допускается хранение без ограничения относительной влажности воздуха высокопрочной арматуры в атмосфере, насыщенной парами летучих ингибиторов, которая может быть создана под герметизированными колпаками, во временных хранилищах, защищенных от атмосферных осадков.

Допустимым коррозионным поражением арматуры считается такое, при котором налет ржавчины может быть удален протиркой .сухой ветошью. При невыполнении указанного условия высокопрочную арматуру подвергают специальной проверке на склонность к хрупкому коррозионному разрушению.

При использовании арматуры с цинковым алюминиевым покрытием не допускается ее правка с помощью станков, вызывающих механическое разрушение покрытия, а при контактной сварке режим должен быть подобран из условия наименьшего повреждения покрытия. Дуговая сварка указанной арматуры не допускается.

Для защиты арматуры, используемой в ячеистых и силикатных бетонах автоклавного твердения, используют защитные покрытия (обмазки) в виде холодной цементно-битумной мастики, горячей ингибированной битумно-цементной или латексно-минеральной и других видов обмазок.

Толщина высушенного защитного покрытия на арматуре должна быть 0,3…0,4 мм при использовании холодной цементно-битумной мастики и не менее 0,5 мм при использовании цементно-полистирольной. При нанесении покрытий в электрическом поле толщина их может быть уменьшена соответственно до 0,2…0,3 мм и 0,4 мм.

Защита арматуры от коррозии, т. е. ее длительная сохранность в процессе эксплуатации железобетонной конструкции, в значительной мере зависит от технологии ее изготовления, за исключением тех случаев, когда используются специальные защитные покрытия, наносимые на поверхность арматуры.

Общая характеристика и основы проектирования металлических конструкций

Номенклатура стальных конструкций

Стальные конструкции используют в различных инженерных сооружениях, которые в зависимости от конструктивной формы и назначения можно разделить на следующие виды.

1. Одноэтажные производственные здания. Такие здания могут быть однопролетными и многопролетными, в том числе с пролетами разной высоты, со встроенными рабочими площадками и многоэтажными вставками. Размеры в плане их весьма разнообразны: от нескольких десятков метров до 1 км и более. Производственные здания обычно оборудуют встроенными транспортными средствами в виде конвейеров, подвесных или мостовых опорных кранов. В бескрановых зданиях используют напольный транспорт (электрокары, погрузчики и пр.).

До недавнего времени стальной каркас разрешалось применять в производственных зданиях при пролетах 24 м и более, высоте более 18 м и при грузоподъемности кранов более 50 т. Сейчас эти ограничения сняты и стальные конструкции находят широкое применение для создания ремонтных мастерских, укрытий для сельхозтехники, навесов, складских помещений и других зданий при пролетах 12 … 18 м. Получили распространение здания-модули полной заводской готовности на основе арочных конструкций, сводов из объемно-формованного тонкого листа, структурных конструкций (пространственных решетчатых систем).

Наряду со стальными применяют смешанные каркасы, в которых по железобетонным колоннам устанавливают стальные конструкции покрытия и подкрановые пути.

2. Малоэтажные здания. Прежде такие здания строили из кирпича, железобетона, дерева и других традиционных строительных материалов. Сейчас в подобных зданиях используют также сталь и алюминиевые сплавы, из которых делают каркас, обшивку утепленных стен, оконные переплеты, двери, встроенные шкафы, обрешетку перегородок. Освоено изготовление цельнометаллических зданий комплектной поставки «под ключ».

3. Высотные здания. Многоэтажные здания (20 … 30 этажей и выше) используют главным образом в гражданском строительстве, в условиях плотной застройки больших городов. Их обычно проектируют с четким разделением конструкций на несущие и ограждающие. Функции несущих конструкций выполняет стальной каркас, а ограждающих — легкие стеновые панели из эффективных теплоизоляционных материалов, в том числе панели с обшивками из сталиили алюминиевых сплавов.

4. Большепролетные здания. Большие пролеты (50 … 150 м и более) имеют спортивные сооружения, крытые рынки, выставочные павильоны и некоторые производственные здания (ангары, авиасборочные цехи и др.). Для перекрытия таких пролетов, как правило, используют стальные конструкции. Системы и конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, купольные, висячие и комбинированные системы, причем как плоские, так и пространственные.

Основной нагрузкой в большепролетных зданиях является собственный вес, для снижения которого рационально применять облегченные ограждающие конструкции, стали повышенной и высокой прочности, различные способы регулирования усилий, .в том числепредварительное напряжение.

5. Мосты, эстакады. Пролетные строения мостов на железных и автомобильных дорогах выполняют из металла при больших (до 1 км и более), а также средних (30…60 м) пролетах. В последнем случае стальным мостам отдают предпочтение при сжатых сроках возведения и при строительстве на стратегических дорогах, учитывая возможность их быстрого восстановления.

Мосты и эстакады имеют разнообразные системы: балочные, арочные, висячие. В балочных системах часто применяют сталежеле-зобетонные балки, объединяя стальные главные балки пролетного строения с железобетонной плитой проезжей части для совместной работы на изгиб.

6. Башни и мачты. Большую группу подобных конструкций составляют антенные устройства для телевидения, радиовещания и многоканальной телефонной связи. При передаче средних волн мачта высотой 200 … 500 м может выполнять функции излучателя. В иных случаях башни и мачты служат для размещения на определенной высоте проволочной сети или специальных антенных устройств.

Опоры воздушных линий электропередачи служат для передачи электроэнергии по проводам, прикрепленным к опорам через гирлянды изоляторов. Для защиты от молнии над проводами размещают грозозащитные тросы. Высокое напряжение электрического тока, передаваемого по проводам, требует значительного удаления проводов друг от друга и от земли, поэтому высота опор составляет 20 … 40 м, а при переходе линии через препятствия может достигать 150 м и более.

Вытяжные башни служат для поддержания газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб. Высота башни, определяемая экологическими требованиями, обычно составляет 80 … 150 м, хотя имеются башни высотой 600 м.

Применение металлических изделий в строительстве

Применение металлических изделий в строительстве сейчас развито на очень высоком уровне. Без этих изделий тяжело создавать прочные и надежные конструкции. Например, металлы очень активно используются для создания каркасов гражданских, промышленных и прочих зданий, во время обустройства конструкций ограждающего типа, мостов, кровельных покрытий и многого другого. Активней всего в данной сфере используется сталь, потому что обычно обладает неплохой защитой от коррозийных процессов.

Особенности использования металлов в строительстве

В промышленном строительстве очень часто используется цинк. Это необходимо для обеспечения защиты стальных изделий от коррозии. Процесс оцинковки позволяет гарантировать надежную защиту. Это покрытие может наноситься на листы, трубы из стали и прочие изделия. Немногим меньше половины от всего цинка, который производится на данный момент, применяется для оцинкования. Изделия могут обрабатываться горячим методом. Они чаще всего используются в строительной сфере. А покрытия, которые наносятся при помощи электролитического способа, применяются в создании автомобилей, бытовой техники.

Листовая сталь, покрытая специальным защитным слоем, отличается коррозийной стойкостью и отменной способностью принимать разные формы. Поэтому она эффективно используется для создания сливов, покрытий, а также многообразных кровельных компонентов. Металл может использоваться для изготовления труб, профильных изделий, например, уголков или швеллеров.

Цинкование очень активно развивается на современных заводах. Процесс становится более эффективным и технологичным. Регулярно возрастает потребность в оцинкованных профилях с толстыми стенками, готовых конструкциях. Последние нередко применяются во время создания ограждений, мостов, перекрытий монолитного типа.

Популярные металлические изделия

Профнастил представляет собой популярный строительный материал, который характеризуется некоторыми немаловажными достоинствами. Он дает возможность уменьшать массу сооружения по сравнению с использованием бетона, кирпича и остальных материалов. Также профнастил оказывает положительное влияние на внешний вид сооружений, ускоряет процессы. Для сооружения кровли такой материал может стать оптимальным выбором, потому что сокращается общий вес всей кровли, а также строительные затраты. В итоге можно гарантировать длительную и надежную эксплуатацию без каких-либо проблем. Стойкость к коррозийным процессам также находится на должном уровне. Материал способен на протяжении длительного времени сохранять первозданный вид, а также базовые свойства, даже при воздействии со стороны агрессивной внешней среды, повышенных температур.

Профнастил может применяться в качестве опалубки несъемного типа во время бетонирования. Его применения для изготовления потолков, перегородок внутри зданий позволяет уменьшить трудовые затраты, сроки. Применение металлических изделий в строительстве развито очень хорошо.

Для создания кровли активно применяется металлическая черепица. Она может обладать специальным полимерным покрытием, которое позволяет легко переносить все влияния извне. Существует значительный выбор цветовых решений такого материала. Черепица может адаптироваться для использования практически в любых климатических условиях. Она характеризуется экологичностью и долговечностью.

Стальные листы могут использоваться в изготовлении сэндвич-панелей. Такие изделия в строительстве стали применяться чрезвычайно активно. Это обусловлено тем, что они позволяют сократить себестоимость работ при помощи уменьшения сроков. Также есть возможность монтировать все очень надежно. Панели обладают современным дизайном и высокими теплоизоляционными свойствами. Их гигиенические параметры находятся на высоком уровне, благодаря чему можно употреблять их при возведении зданий медицинского назначения, пищевой промышленности.

Нержавеющая сталь активно используется в строительстве, потому что она не ржавеет и является очень прочной. Ее можно применять для облицовки фасадов зданий, отделки интерьера. Металл гармонично сочетается со многими другими материалами, например, камнем или древесиной.

Металлоконструкции в строительстве и машиностроении

Основной сферой применения различных металлоконструкций является строительство. Но используют их и в других отраслях народного хозяйства – станкостроении, приборостроении, при изготовлении вагонов, судов, механизмов и агрегатов.

Особенности применения

В машиностроительной отрасли металлические конструкции широко применяются при изготовлении различных транспортировочных устройств, которые постоянно находятся под разными видами нагрузок. Для сборки таких конструктивных элементов из металла используются специальные клепки или технология сварки. При производстве металлоконструкция для машиностроения обязательно учитывают такие характеристик деталей и узлов:

Форма и особенности соединения компонентов.
Толщина и марка используемой стали.
Тип сопряжения.
Профиль сечения.

Какие металлоконструкции используются в строительстве

Широкое применение металлических изделий в строительной сфере обусловлено их эксплуатационными свойствами. Существующее разнообразие позволяет подбирать детали для создания конструкций различной формы, размера и конфигурации.

Основные металлопрокатные изделия, которые используются в строительстве:

Швеллеры.
Двутавры.
Уголки.
Трубы.

За счет небольшого веса и простоты выполнения монтажных работ эти виды металлоконструкций широко используют при возведении различных зданий и сооружений коммерческого и бытового назначения.

Существует несколько классификаций металлоконструкций, основной из которых является возможность разборки. По этому параметру они делятся на два вида – цельные и сборно-разборные.

Второй тип считается более востребованным и эффективным при строительстве, так как позволяет при необходимости быстро выполнить монтаж, транспортировку и сборку здания на новом месте.

Делятся стальные детали также по назначению. В зависимости от этой характеристики различают ограждающие и несущие компоненты. Несущие узлы и конструкции обеспечивают поддержку остальной части сооружения и обеспечивают равномерное распределение нагрузки. Ограждающие предназначены для защиты разных территорий и локаций.

По материалу изготовления больше всего распространены стальные и алюминиевые детали. По степени готовности различают готовые и требующие сборки металлоконструкции. По технологии изготовления металлические конструкции делятся на:

Сварные.
Штампованные.
Клепаные.
Болтовые.
Винтовые.

Существуют также комбинированные варианты.

Выпуск металлоконструкций того или иного назначения обычно осуществляется в соответствии с регламентом ГОСТ. Некоторые производители могут предлагать изготовление деталей по индивидуальным размерам и чертежам, с учетом особенностей эксплуатации.

Разнообразие несущих конструкций

Основные виды, используемых в строительстве несущих оснований:

Каркасы зданий и сооружений.
Остовы мостовых элементов для ЖД транспорта.
Системы коммуникаций.
Поддерживающие системы для линий ЛЭП.

Основные преимущества металлических конструктивных элементов: высокая прочность, устойчивость к негативным факторам среды, продолжительный срок эксплуатации, невысокая стоимость.

При производстве металлоконструкций марку стали выбирают с учетом эксплуатационных особенностей объекта. Особые требования предъявляются к сборно-разборным модификаций, которые помимо необходимой прочности должны обладать оптимальным весом, чтобы не увеличивать нагрузку на конструктивные части сооружения.

Особенности основных видов металлопроката, используемого в строительной сфере

Балка

Стальные балки используют при сооружении фундаментов, строительстве мостов, многоэтажных зданий. Изделия можно классифицировать по нескольким основным признакам:

Предназначение.
Технические параметры.
Размер.
Грани полок.
Технология изготовления.

Для производства используются углеродистые и легированные марки стали. При необходимо выполняют оцинковку готовых изделия, для обеспечения дополнительной зажиты от коррозии. Основные технологии производства – горячий прокат и сварка.

Двутавр

Одна из разновидностей металлической балки. Для изготовления используется технология проката. Высокая жесткость детали позволяет ей выдерживать высокие нагрузки. Используется для строительства несущих частей различных сооружений. Существуют также двутавры специального назначения, которые используют для усиления шахтных выработок.

Швеллер

Основная технология производства – горячий прокат. При этом специальные заготовки прокатывают через специальный станок, что обеспечивает готовым металлическим конструкциям п-образную форму. Изделия, производимые по холоднокатаной технологии, не обладают такими высокими эксплуатационными свойствами, как горячекатаные.

Благодаря особой конструкции изделие рассчитано на высокие нагрузки. Самый популярный и востребованный сортамент – 14-й, широко используется при изготовлении стальных конструкций, к которым предъявляются высокие требования по жесткости.

Ферма

Легкие и прочные конструкции состоят из нескольких профилированных металлических труб, которые соединяются при помощи фасонок. Их можно обшивать различными материалами. Широкой популярностью в строительстве пользуются такие разновидности:

Арочные.
Шведовые.
Портальные.
С параллельными поясами.

Металлический уголок

Стальной уголок – еще один востребованный вид металлоконструкций в строительстве. Обычно из изготавливают из низколегированной стали. Такие компоненты отлично выдерживают воздействие негативных факторов среды, обладают прочностью и продолжительным сроком эксплуатации.

Уголок имеет г-образную форму и различную длину полок. Чаще всего для его производства используется технология горячего проката.

Что такое металлоконструкции? Классификация и виды металлоконструкций

К металлоконструкциям (МК) относят сооружения, изделия, pxlдетали, изготовленные из металлопрофиля. Наиболее востребованы стойки, колонны, устойчивые стальные балки перекрытия. Главным образом они применяются в строительной сфере, в качестве каркасов будущих сооружений. Реже – в машиностроении.

Значительная часть металлических конструкций производится массово; их изготовление стандартизировано. Сырьем для производства МК служат: чугун, сталь, цветные металлы и сплавы. Первые каркасы из составных элементов были использованы в строительстве в 19 столетии. Сегодня они вытесняют капитальные постройки.

Классификация, типы и разновидности металлоконструкций

При изготовлении металлоконструкций используется металлопрокат: балки, тавры/двутавры, швеллер, уголок, труба, катанка.

Исходя из назначения, МК делятся на:

Несущие - формируют каркас сооружения;

Для дорожного строительства - задействуются при возведении путепроводов, эстакад, ж/д;

Декоративные - штучные изделия для экстерьеров, интерьеров, изготавливаются на заказ, в том числе методом художественной ковки;

Ограждающие - заборы, ворота, калитки и их элементы.

Исходя из типа конструкции, различают 2 типа металлоконструкций:

Различен и способ получения МК. Исходя из этого признака, металлические конструкции классифицируются как:

сварные;
штампованные;
клепанные;
болтовые;
винтовые;
комбинированные.

С точки зрения эксплуатационных характеристик, МК бывают:

стационарными;
трансформируемыми;
сборными.

Сооружения, возводимые с использованием металлоконструкций

Использование МК позволяет оптимизировать временные и финансовые затраты, то есть удешевить стройку. Сегодня они широко востребованы при возведении:

предприятий, промышленных цехов и площадок;
складских комплексов;
гаражей, боксов, ангаров;
спортивных объектов;
магазинов и торгово-развлекательных центров;
автосервисов и АЗС;
офисных центров;
вокзалов и остановок общественного транспорта;
мостов и виадуков;
коммуникационных систем;
линий электропередач, башен, мачт, антенн;
теплиц, беседок;
изделий наружной рекламы и МАФ.

Помимо этого, металлические конструкции используются в изделиях временного и вспомогательного назначения: ограждениях, опалубке, строительных лесах, лестницах, перилах, выставочных стендах, навесах и козырьках.

Преимущества строений на основе металлоконструкций

Популярность металлоконструкций в строительстве объясняется их многочисленными преимуществами. Это:

высокая скорость монтажа, быстрый ввод здания в эксплуатацию;
относительно небольшая цена комплектации;
сравнительно малый вес;
мобильность, транспортабельность;
возможность демонтажа и повторного использования;
возможность переплавки в новые изделия;
устойчивость материала к биологическим поражениям – гнили, плесени, грызунам;
огнестойкость;
ремонтопригодность.

В сравнении с кирпичом и бетонными блоками, МК имеют меньшую массу, что важно при возведении высотных зданий.

Уже на заводе металлоконструкции окрашиваются и подвергаются частичной сборке, что ускоряет и упрощает монтаж.

Большинство новостроек сегодня имеет металлический каркас. С течением времени эта тенденция ширится и крепнет. В частности, за счет роста популярности быстровозводимых зданий и сооружений.

Особенности металлических конструкций

Основой всех МК является металлопрокат, который подвергается холодной обработке (резка, гибка, сверление) и последующей сборке.

Металлический каркас-основа выдерживает вес стенового материала, кровли, утеплителя. При проектировании и расчете сечения металлоизделий необходимо учитывать дополнительные нагрузки, которым будет подвергаться конструкция. Их компенсируют увеличением расхода металла.

Прочность сборной металлоизделия зависит от свойств металла и способа соединения элементов. Это может быть сварка, штамповка, болтовое соединение, ковка и клепка.

Сборка металлических конструкций для строительных нужд производится болтовым соединением либо методом сварки. В целях безопасности, сварку стоит заказывать в профильной компании.

Штамповка, клепка, ковка промышленного значения не имеют.

Нюансы возведения сооружений на основе металлоконструкций

Особенности работы со строительными металлоконструкциями обусловлены их спецификой. По сравнению с железобетонными, они менее массивны, не подвержены деформациям, их установка занимает меньше времени.

Начальным этапом работы по возведению является разработка технического плана объекта, индивидуального либо типового. Достоинствами типовых планов являются экономия ресурсов – финансовых и временных.
В нашей компании над техническим планом трудится группа разработчиков, объединившая архитектора, геодезиста, геолога, инженера-строителя, юриста. В итоге документ отвечает требованиям СНиПа, ГОСТа, ТУ.
В соответствии с техническим планом, в производственных цехах осуществляется изготовление МК.
Здесь же наносится защитное антикор-покрытие. Параллельно на стройплощадке может выполняться закладка фундамента строения.
Монтаж начинается с установки металлокаркаса, когда рама крепится на фундамент. Для большей устойчивости рамы соединяются прогонами и диагональными ветровыми. Крепеж болтами и самонарезающими винтами. За счет отказа от сварки, снижаются трудозатраты.
После установки каркаса он обшивается стеновым материалом, утепляется, накрывается крышей. Подводятся коммуникации.

На стоимость монтажных работ влияют следующие факторы:

степень сложности формы металлоконструкции;
масштаб работы;
особенность грунта и сезон.

Недостатки конструкций из металла

Наряду с перечисленными выше достоинствами, конструкции из металла имеют ряд недостатков. В этом списке:

Относительно железобетонных, конструкции из металла имеют меньший срок эксплуатации.
Без дополнительной обработки металл со временем ржавеет, особенно быстро это происходит в условиях повышенной влажности.
Малая термостойкость. Металл не горюч, однако при нагревании до определенной температуры начинает плавиться. В условиях пожара металлокаркас деформируется, что может повлечь обрушение кровли и стен здания.
Необходимость в уходе и защите от внешних факторов – солей, кислот, пыли, агрессивных газов.
Высокая стоимость. Сталь дороже цемента, металлокаркас дороже железобетона.
В массе МК однотипны и однообразны; изделия из них безлики.

Устранить либо уменьшить недостатки МК можно комбинированием 2 материалов. К примеру, на одном объекте можно совмещать железобетонные колонны и стальные фермы.

Из каких материалов изготавливаются металлоконструкции

Основой для производства современных металлоконструкций служит сталь обычного и повышенного качества из углеродистых и низколегированных марок, а иногда титановые и алюминиевые сплавы. Более высокие эксплуатационные характеристики металлоизделий из прокатной стали постепенно снижают интерес к металлу, производимому по технологии чугунного и стального литья.

Особенности стали, используемой для металлоконструкций

При выборе стали для производства металлоконструкций учитывают такие характеристики исходного сырья:

Механические параметры – предел прочности и текучести, ударная вязкость и относительное удлинение при нагрузках на разрыв.
Технологические параметры – свариваемость, осадка и т.д.
Химические параметры – содержание в составе определенных компонентов.

Механические параметры

Для определения механических характеристик проводят специальные испытания нормальных образцов.

Пределом прочности при растягивающих нагрузках является такое напряжение, которое соответствует наибольшему значению нагрузки до разрушения образца. Это условный параметр, который рассчитывается по значению первоначальной площади сечения образца.

Предел текучести – это минимальное значение напряжения, при котором происходит удлинение образца без существенного увеличения параметров нагрузки. В большинстве случаев за предельный параметр текучести образца принимают напряжение, при котором остаточное значение удлинения составляет 0,2 % от его длины. Пределом текучести характеризует способность металла сопротивляться деформационным процессам.

Относительным (предельным) удлинением при нагрузках на разрыв является отношение параметра приращения длины испытуемого образца к его начальной длине. На значение этого параметра также влияет отношение длины к площади образца. Для определения пластических свойств металла принято учитывать длину площадки текучести.

Ударная вязкость позволяет определить подверженность металла к хрупкости и старению и его динамическое сопротивление при пластических деформациях. На этот параметр могут влиять металлургические свойства металла:

раскисленность;
шлаковые включения и т.п.

Технологические параметры

Они позволяют определить способность металла деформироваться или принимать воздействия, которые будут характерны для металлоконструкции. При оценке качества учитывается внешний вид поверхности после проведенных испытаний.

При проверке параметров загиба определяется способность заготовки или сварного участка принимать требуемую по размеру форму. При пробах на осадку проверяется способность заклепочной стали выдерживать заданные параметры деформации на сжатие.

Химические элементы в составе стали

На свойства стали влияет и е химический состав:

Углерод. В строительных металлоконструкциях его содержание обычно составляет не более 0,22 %, иногда – 0,35%. Большее добавление углерода повышает прочность, но снижает параметры пластичности, ухудшая свариваемость и снижая ударную вязкость.
Марганец. При наличии в составе металла 0,8% марганца, Параметр прочности на растяжение и текучесть материала повышается без ухудшения пластичности. При увеличении включения до 1% и более, падает ударная вязкость и устойчивость к коррозии, металл становится более твердым и хуже сваривается. При очень маленьком содержании марганца значительно снижается предел прочности материала.
Кремний. Для обычных сталей процент кремния в составе составляет до 0,32, а в низколегированных до 1,1. Этот компонент увеличивает предел прочности и текучести, снижает вязкость, может ухудшать свариваемость.
Сера. Для предотвращения ломкости, хрупкости (при высоких температурах) и уменьшения прочности в составе стали не должно быть более 0,06% серы.
Фосфор. Может стать причиной хладноломкости стали. Его содержание в составе обычных сталей обычно не превышает 0,08%.
Азот. При наличии в составе более 0,015 % азота или других растворенных газов повышается хрупкость металла.
Хром и никель. Увеличивают твердость и прочность, но уменьшают пластичность. Для строительных низколегированных сталей характерно содержание не более 0,9 и 0,8 процентов элементов, соответственно.
Медь. Повышает характеристики прочности и устойчивости к коррозии. Обычно составляет до 0,65 % от общего состава.

Способ выплавки

Сталь по способу выплавки бывает:

Мартеновской. Отличается невысокой пористостью и низким содержанием вредных примесей.
Конверторной (бессемеровской и томасовской). Для томасовской стали характерна низкая ударная вязкость при нормальных температурных показателях. Она не используется для строительных конструкций. Бессемеровская сталь более пориста, чем мартеновская.

По способу раскисления стали бывают:

Спокойные.
Кипящие.
Полуспокойные.

В составе кипящей мартеновской стали большее количество газов, чем в спокойной, она имеет менее однородную структуру. Бессемеровская сталь по прочности не уступает мартеновской, но последняя менее подвержена старению и хрупкости.

Применение стали различных марок

При строительстве металлоконструкций широкое применение находят такие марки стали:

Углеродистые обычного качества:

мартеновские - Ст0, Ст2, СтЗкп, Ст3, Ст4, Ст5;
бессемеровские – БСтЗкп.

Углеродистые повышенного качества:

мартеновская —М16, М18а, М31а.

Низколегированные конструкционные стали:
- 15ХСНД (НЛ2, СХЛ1), 10ХСНД (СХЛ4), 14Г2, 15ГС, 10Г2СД (МК).

При строительстве несущих металлоконструкций используют такие марки стали:

при высоких статических нагрузках - СтЗкп;
при непосредственном динамическом воздействии подвижных вибрационных нагрузок - Ст3;
при интенсивном действии подвижной нагрузки - М16, М18а;
при подвижной нагрузке и температуре —25° и ниже - М16 и М18а;
при тяжелой нагрузке и больших пролетах - 14Г2, 15ГС, 15ХСНД, 10ХСНД.

Для низколегированной стали характерна более высокая прочность, чем для обычной. Ее ограниченное использование в строительных конструкциях объясняется высокой стоимостью производства и недостаточным количеством промышленно освоенных марок этой стали.

Хорошими эксплуатационными параметрами обладают также алюминиевые и титановые сплавы. Они пластичны, легко поддаются обработке под давлением, хорошо свариваются и позволяют уменьшить вес металлоконструкций. Но их производство обходится дороже, и требует специфических условий.

Читайте также: