Стальные конструкции ассоциируются с надежностью, престижем, долговечностью, поэтому их часто можно увидеть на строительных площадках.
Виды стали
Чтобы описать все многообразие стали не хватит даже учебника. Для всех отраслей промышленности черная металлургия выпускает различную по механическим, химическим и физическим свойствам продукцию.
Классификация позволит понять принцип разделения ее на виды.
Современная классификация сталей делит стали на категории по следующим признакам:
- по химическому составу стали могут быть легированные и углеродистые;
- по качеству стали бывают обыкновенные, качественные, высококачественные и особовысококачественные;
- по назначению стали бывают конструкционные, инструментальные и специальные;
- по способу раскисления стали бывают кипящие, спокойные и полуспокойные;
- по структуре стали бывают в отожженном и нормализованном состоянии.
Для целей строительства используют конструкционные стали, которые бывают как углеродистые, так и легированные. Сфера применения накладывает определенные требования к химическому составу, эксплуатационным свойствам, технологическим характеристикам. Конструкционные стали могут быть цементируемыми, улучшаемыми и высокопрочными, к сталям может применяться термическая обработка, улучшающая эксплуатационные свойства и увеличивающая прочность. В зависимости от технологии изготовления стали могут быть штампуемые, свариваемые, литейные. Химический состав конструкционных сталей может быть различным, стали могут выпускаться коррозионностойкие, кислостойкие, окалиностойкие.
Окалиностойкость – это свойство материала сопротивляться окислению при воздействии высоких температур.
В маркировке сталей используются обозначения, позволяющие расшифровать способ раскисления, состав, качество. К примеру буквы «Ст» относятся к сталям обыкновенного качества, «Г» - означает высокое содержание марганца, «КП» - означает кипящую сталь, «СП» спокойную сталь. После букв следуют цифры, которые означают условный номер марки, чем больше число, тем выше содержанием углерода и других химических элементов. Если после марки стоят буквы «СВ», это означает гарантию свариваемости стали.
Найти эксперта
Работа стали при переменном нагружении
Рассматривая принцип работы стали при нагружении выделяют два возможных сценария - постоянное нагружение и временные (повторные и переменные) нагрузки.
При переменном нагружении важна геометрия сечения, на нее обращают особое внимание, если имеются ослабления, к примеру:
- местные сужения;
- выточки;
- отверстия.
При наличии подобных ослабляющих элементов, которые называются концентраторами напряжений, силовой поток внутри элемента будет сгущаться у отверстий, он будет искривляться, стремясь обойти возникшее на пути препятствие.
Коэффициент концентрации равен отношению максимального напряжения в месте концентрации к условному напряжению в сечении.
Для круглый отверстий коэффициент концентраций может достигать значения 2 или 3.
Переменные напряжения увеличивают пределы текучести и прочности, при этом уменьшается относительное удлинение, материал работает хрупко. Чем острее концентратор напряжений, тем больше искривлений испытывает силовой поток.
В тех случаях, когда нельзя избежать отверстий и выточек стараются предотвратить разрушение, обеспечив плавное распределение силового потока. Вычислить величину напряжений у очага концентрации очень сложно, но именно этот фактор стал причиной нескольких крупных авиакатастроф.
Под действием переменной или многократной нагрузки ниже временного сопротивления возникает явление усталости металла, приводящее к разрушениям. Под выносливостью понимается способность материала сопротивляться подобному разрушению. Величина напряжения, вызывающая разрушение, называется вибрационной прочностью.
Рисунок 1. График работы стали при повторных нагрузках. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Под пределом выносливости металла понимается наибольшее напряжение, которое может испытывать материал и при этом вынести бесконечно большое число циклов нагружения при заданном коэффициенте асимметрии.
В нормах проектирования закладывается коэффициент, позволяющий учитывать фактор усталости металла и снижение расчетного сопротивления стали.
Найти эксперта
