Работа стали при повторных нагрузках

Стали группы А

Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б

Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определ самой обработкой.

  Стали группы В

Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

По степени раскисления углеродистые стали обыкновенного качества подразделяются на спокойные (СП), полуспокойные (ПС), кипящие (КП). Степень раскисленияопредодержанием кремния (Si) в этой стали. Спокойные — 0.12-0.03 % (Si), полуспокойные — 0.05-0.17 % (Si), кипящие — менее 0.07 % (Si).

5. Нормирование стали

Согласно Госту фасонный и лист прокат поставляется: С235, С245, С255 и т.д.

С – сталь строительная. Цифры – предел текучести. Если в ст повышен сод меди, то С345D, если ст термически улучшена, то С345Т. Ст поставляются 4 категорий

1. Испыт на уд вяз при t=-40

2. Испыт на уд вяз при t=-70

3. Испыт на уд вяз при t=-40и мех старение

4. Испыт на уд вяз при t=-70 и мех старение

Группы конструкций

Стальные конструкции делят на четыре группы по обобщенному признаку, учитывающему уровень ответственности здания, категорию конструкции по назначению, категорию по характеру воздействий и другие факторы. Каждому из этих факторов приписывают оценку в баллах, сумма которых по проекту свода правил определяет группу конструкций. Грубую оценку можно дать по следующим признакам.

1 группа: сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся вибрационной или подвижной нагрузке ( подкрановые балки, балки рабочих площадок, пролетные строения транспортных галерей и др.);2 группа: сварные констр-и, работающие при статич-ой нагрузке при воздействии одноосного или двуосного напряжения (фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и т.д.      )3 группа: сварные конструкции, работающие при воздействии сжимающих напряжений (колонны, стойка опоры и т.д.)4 группа: вспомогательные конструкции и элементы (связи стойки фахверков, ригелей, лестницы, ограждения и др)

Выбор стали для МСК

Выбор стали произв-ся на основании вариантногопроектир-я и технико-экономич. Анализа с учетом требований и норм.Выбор стали зависит от следующих факторов, влияющих на работу:

- t⁰ среды, где монтируется и эксплуатир. констр-я;

- характер нагружения;

- вид напряженного состояния;

- способ соединения элементов;

- толщина проката.

При выборе стали необходимо учитывать группу конструкций:

1 группа: сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся вибрационной или подвижной нагрузке ( подкрановые балки, балки рабочих площадок, пролетные строения транспортных галерей и др.);2 группа: сварные констр-и, работающие при статич-ой нагрузке при воздействии одноосного или двуосного напряжения (фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и т.д.      )3 группа: сварные конструкции, работающие при воздействии сжимающих напряжений (колонны, стойка опоры и т.д.)4 группа: вспомогательные конструкции и элементы (связи стойки фахверков, ригелей, лестницы, ограждения и др)

Выбор стали при проектировании производится по табл. 50 СНиП «Стальные конструкции» в зависимости от климатического района строительства и группы конструкций.

Работа стали вследствие ее структуры

Структура стали зависит от условий кристаллизации, химического состава, режима термообработки и проката; t⁰ плавления чистого железа 1539 ⁰С.При завершении процесса кристаллизации, при остывании стали t⁰ 729 ⁰ сталь состоит из перлита, цементита и феррита. Феррит малопрочен и пластичен, цементит- тверд и хрупок, перлит имеет промежуточные свойства.Для упрочнения феррита и образования мелкозернистой структуры стали, добавляют легирующие добавки.

Термическая обработка также ведет к изменению свойств стали.

Виды термической обработки:

§ нормализация - повторный нагрев проката до t⁰>910 ⁰С и охлаждение на воздухе

§ закаливание-нагрев и быстрое остывание на воздухе

§ отпуск – нагрев до определенной температуры, выдержка в течении необходимого времени и остывание.

При прокате стали также возможно изменение структуры и поэтому чем толще пролет, тем ниже прочностные характеристики.

Работа стали при растяжении

Работа стали при повторных нагрузках

Многократные повторные загружения могут привести к разрушению при напряжениях значительно меньше, чем предел текучести и временноесопративление. Это явление наз. усталостью металла.

Способность металла сопротивляться усталостному разрушению наз. выносливостью, а напряжение наз. вибрационной прочностью (σ_v).

              ρ=σ_mim/σ_max- коэф-т ассиметрии
Предел выносливости соот-т 2∙10⁶

Концентрация напряжений

В местах наличия отверстий, выточек, вырезов и т.п. характер силовых линий искажается и напряжения в этих местах в несколько раз больше основного напряжения.

.

σ₀=N/A ;α=σ_max/σ₀=2…2,5-коэф-т концентр. напр

(на втором рисунке линии вдоль прямоуг искривляются)

При расчете элементов конструкции это явление не учитывается, его учитывают толькопри расчете сварных соединений.

Ударная вязкость

Склонность стали к хрупкому разрушению опред-ся по рез-там испытания на уд.вязк на спец маятниковых копрах.Ударная вязкость- способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению. Испытание проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров.Уд вязк определяется работой А, затрачиваемой на разрушен образца, отнесенной к площади поперечного сечения в месте надреза F₀. Характеристикой вязкости является удельная работа разрушения: α_Н=A / F₀ .

 Выражается в Дж/м2 или в кДж/м2. Определяется при температуре +20, -20, -40, -65⁰С.

Старение – измсв-в низкоуглеродст без заметного изм-я микроструктуры.

При t=200-250 градусов ст не меняется. При t=250-300 градусовувеличпроч, умен пласт.

При t=400градусов резкое падение прочн. При t=600-650 градусов – потеря нес способ. При отрицt прочность возрастает, уд вязк падает