1.2.3 Влияние углерода и легирующих элементов на свойства сталей*

Характеристики	Легирующие элементы
	C	Cr	Ni	Mn	Si	W	V	Cu
Прочность на разрыв, в								
Предел текучести, т								
Относит. удлинение, 		0	0					0
Твердость								0
Ударная вязкость, н							0	0
Усталостная прочность		0	0	0	0	0		0
Свариваемость		0	0	0		0		
Коррозийная стойкость	0					0		

* Условные обозначения:  — повышает;  — значительно повышает; 0 — не влияет;  — снижает;  — значительно снижает.

Применение низколегированных строительных сталей (10ХСНД, 15ХСНД, 16ГС, 16Г2СД, 09Г2, 14Г2 и др.) позволяет снизить вес строительных конструкций, повысить коррозионную стойкость, снизить чувствительность к низким температурам и к старению.

1.2.2.1Арматурные стали

Имеется 7 классов (табл. 1.9) арматурной стали: А-I — круглого профиля; А-II, …, А-VI — периодического профиля (для повышенного сцепления с бетоном).

1.2.4.Механические свойства арматурной стали по классам

Класс арматурной стали	Диаметр стержня, мм	Марка стали	Предел текучести т, МПа	Временное сопротив­ление разрыву в, МПа	Относи­тельное удлинение L, %
А-I	6–40 6–18	Ст3кп3, Ст3пс3, Ст3сп3, ВСт3кп2, ВСт3пс2, ВСт3сп2 ВСт3Гпс2	235	373	25
А-II	10–40 40–80	ВСт5сп2, ВСт5пс2 18Г2С	294	490	19
Ac-II	10–32 (36–40)	10ГТ	294	441	25
A-III	6–40 6–22	35ГС, 25Г2С 32Г2Рпс	392	590	14
A-IV	10–18 (6–8) 10–32 (36–40)	80С 20ХГ2Ц	590	883	6
A-V	(6–8) 10–32 (36–40)	23Х2Г2Т	785	1030	7
A-VI	10–22	22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР	980	1230	6

Основной характеристикой для арматурных сталей является предел текучести _т, т. к. в случае его превышения нарушается сцепление бетона с арматурным стержнем, и появляются трещины в бетоне. Для увеличения предела текучести _т проводят упрочнение арматуры (рис. 1.35) путем предварительного растягивания (L_р) стальных стержней арматуры на 3,5–5,5 % их первоначальной длины (L₀).

При растягивании происходят зональные разрушения в кристаллической решетке, возникает «наклеп», т. е. происходит упрочнение материала в наименее «слабых» сечениях. После предварительного растяжения начальная длина стержня увеличивается до L_у, а площадка текучести _то после предварительного растяжения _ту перемещается по оси ординат выше.

При работе предварительно деформированного стержня его растяжение происходит по пунктирной линии; прочность железобетона существенно возрастает, т. к. _ту > _то. [6]

1.3 ПОВЕДЕНИЕ ПРИ НАГРЕВАНИИ.

Металл отличается высокой теплопроводностью. Это приводит к тому, что в условиях пожа­ра незащищенные металлические конструкции быстро прогрева­ются до температур, превышающих 400-500°С. Под воздействием этих температур и нормативной нагрузки интен­сивно развиваются температурные деформации и деформации ползучести. Это приводит к быстрому обрушению металличе­ских колонн, балок (в пределах всего 0,12-0,25 часа), потере ограждающей и теплоизолирующей способностей ограждений .

Например в 1984 году сгорело здание стоянки автобусов в Воронеже выполненное из лёгких металлических конструкций. Здание имело размеры 54x96 м. и высоту 10 м. Стены здания были выполнены из 3-х слойных асбоцементных панелей с пенополиуретановым утеплителем. В покрытии был уложен металлический профилированный настил, с пенополистирольным утеплителем и рулонным водоизоляционным ковром. Несу­щие конструкции здания - металлические колонны с шагом 12x18м и структурное металлическое покрытие типа "Берлин". Пожар начался с загорания одного из автобусов. Через 30 минут после безуспешных попыток потушить пожар первичными сред­ствами поступило сообщение в пожарную охрану. Через 6 минут после сообщения о пожаре произошло обрушение конструкций покрытия на площади более 3000 м². Через 4 минуты после пер­вого обрушения произошло второе обрушение на всей площади здания (5184 м²). В результате пожара огнем было полностью уничтожено здание стоянки с 87 автобусами "Икарус". [2]

3. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ.

Металлы отличаются высокой теплопроводностью, поэтому их огнезащита заключается в создании на поверхности металлических элементов конструкций теплоизолирующих экранов, выдерживающих воздействие огня или высоких температур.

Наличие теплоизолирующих экранов позволяет конструкциям при пожаре замедлить прогревание металла и сохранить свои функции в течение определенного времени, то есть до наступления критической температуры, при которой начинается потеря несущей способности.

Можно выделить следующие способы огнезащиты стальных конструкций:

- облицовка конструкций огнезащиты плитными материалами или установка огнезащитных экранов на относе (конструктивный способ);

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных покрытий (обмазка, окраска, напыление и т.д.);

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных тонкослойных вспучивающихся красок;

- комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов огнезащиты.

Огнезащитная эффективность составов подразделяется на 5 групп:

- 1-я - не менее 150 мин;

- 2-я - не менее 120 мин;

- 3-я - не менее 60 мин;

- 4-я - не менее 45 мин;

- 5-я - не менее 30 мин.

При определении группы огнезащитной эффективности составов не рассматриваются результаты испытаний с показателями менее 30 мин.

Также эффективным способом является спринклерное орошение элементов конструкции.[1]