Строительные материалы и изделия

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

Изменения физико-механических свойств стали можно добиться не только меняя ее состав, но и путем направленной термической обработки. При этом у стали меняется структура. В основе этого лежит то, что при одном и том же составе при разных температурах устойчи­выми оказываются различные кристаллические модификации и, меняя режим нагрева, можно фиксировать ту или иную структуру стали.

Наиболее часто применяют закалку, отпуск и нормализацию сталей.

Закалка стали заключается в нагреве стали до 800...1000° С (темпе - ратура зависит от состава стали) и быстром охлаждении в воде или в масле. При закалке в стали образуется мартенситовая структура, ха­рактеризующаяся высокой твердостью и прочностью, но при этом снижается пластичность и ударная вязкость.

Нормализация — нагрев стали с последующим охлаждением на воздухе. При этом образуется однородная мелкозернистая структура с повышенными механическими свойствами (особенно увеличиваются пластичность и ударная вязкость). Нормализация производится обыч­но на изделиях, полученных прокаткой, ковкой или отливкой.

Отпуск — медленный нагрев стали до 250...350° С, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение на воздухе. Отпуск произ­водится для снижения уровня внутренних напряжений и перевода стали в ферритно-цементитную структуру. Этот процесс как бы обратный закалке. Основная задача отпуска — повышение пластичности стали с сохранением высокой прочности.

Большое количество стали используют для изготовления строитель­ных стальных конструкций — крупноразмерных элементов зданий и сооружений. Стальные конструкции изготовляют из стального проката, соединяемого сваркой, заклепками и болтами. Начало применения стальных конструкций в строительстве относится к концу XIX в., когда было освоено промышленное производство стали. Стальные конструк­ции надежны в эксплуатации, обладают небольшой массой и габари­тами по сравнению с каменными и железобетонными конструкциями.

В современном строительстве стальные конструкции используют в качестве несущих конструкций для высотных жилых зданий, уникаль­ных общественных зданий, промышленных предприятий, а также при строительстве мостов, телевизионных башен и т. п. Чаще всего сталь­ные конструкции воспринимают изгибающие и растягивающие усилия, - рсже-сж. ишюцще.-Наибодее-рац. ианадьно-пр-именя-ть-стальньхе-ко-нсл^- рукции для перекрытия больших пролетов в зданиях (цехи, зрительные залы, Дворцы спорта), для каркасов высотных зданий и промышленных цехов с тяжелым крановым хозяйством.

Стальные конструкции обычно выполняют из прокатных элементов различного профиля (выпускаемых по определенному перечню — сор­таменту), трубчатых и гнутых профилей, полосовой и листовой стали. В строительстве чаще всего применяют следующие прокатные и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно - и неравнопо - лбчные, квадратные и прямоугольные трубы (рис. 7.4). Каждый про­филь выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стан­дартами.

Балки двутавровые изготовляют 23 типоразмеров от № 10 до № 60 (номер указывает высоту балки в см), длиной от 4 до 13 м; швеллеры

L

С

С

а — неравнополочный уголок; б ~~ равнополочный уголок; в — швеллер; г — двутавр; д, е — холод­ногнутые трубчатые профили; ж~ стальной профильный настил

— 22 типоразмеров от № 5 до № 40 и длиной от 4 до 13 м. Помимо двутавровых балок и швеллеров указанных типоразмеров выпускают широкополочные двутавры и швеллеры, которые отличаются от обыч­ных большей шириной полки и меньшей общей высотой профиля, при этом несущая способность элемента сохраняется. Широкополочные профили применяют, когда необходимо сократить высоту металлокон­струкции.

Прокатную угловую равнополочную сталь выпускают 84 типоразме­ров с шириной полок 20...250 мм и толщиной 3...30 мм, а неравнопо­лочную — 50 типоразмеров с шириной большей полки 25...250 мм и толщиной полок 3...20 мм.

Гнутые профили — более рациональные металлические изделия, чем стальной прокат, так как они имеют более тонкие стенки и соответст­венно меньшие массу и расход металла при той же несущей способ­ности. Гнутые профили выпускают в виде квадратных (размером от 40 х 40 до 180 х 180 мм) и прямоугольных (от 60 х 20 до 200 х 160 мм) труб, швеллеров (от 40 х 25 до 300 х 100 мм) и С-образных профилей.

Стальные прокатные и гнутые профили используют как самостоя­тельно, так и для получения составных металлических конструкций большой несущей способности: колонн, балок, ферм. Для изготовления стальных конструкций используют также листовую и широкополосную сталь толщиной 6...20 мм.

Для устройства перекрытий в промышленных зданиях выпускают стальной профилированный настил из листовой стали толщиной 0,8... 1 мм. Ширина листов настила 680 и 782 мм, длина 6,9 и 12 м, высота гофра 60 и 72 мм.

Стальные конструкции изготовляют на специализированных заво­дах индустриальными методами и поставляют в виде отдельных круп­ных сборочных единиц или целиком. При монтаже их соединяют друг с другом болтами или сваркой.

По назначению стальные конструкции подразделяют на колонны, прогоны, фермы.

Колонны бывают сплошные, состоящие из одного или нескольких профилей, или решетчатые, которые состоят из двух или четырех ветвей, соединенных между собой решеткой. Верхняя часть колонны называется оголовком, нижняя — башмаком. Колонна воспринимает сжимающие нагрузки.

Прогоны (балки) обычно двутаврового сечения изготовляют или из двутавровых балок, или в случае перекрытия больших пролетов сварными из стального листа (высота балки при этом может достигать 2 м).

Фермы— плоские решетчатые конструкции, перекрывающие весь пролет здания (длина ферм 18; 24; 30; 36 м и более) — изготовляют

обычно из угловой стали с креплением сборочных единиц листовой сталью.

Перспективно применение простр

струкций для перекрытия больших пролетов.

Все стальные конструкции, поступающие на стройки, должны быть огрунтованы. Места соединений и повреждения огрунтовки огрунто - вывают после монтажа. Необходимо помнить, что стальные конструк­ции, имеющие большую несущую способность в рабочем положении, могут легко деформироваться от небольших усилий во время транс­портирования и хранения. Поэтому транспортируют и хранят их в соответствии с требованиями к данной конструкции. Гибкие элементы при транспортировании раскрепляют.