3. Достоинства и недостатки мк

Основные достоинства мк: надежность, легкость, непроницаемость, одинаковая прочность при работе на растяжение, сжатие и изгиб, небольшие транспортные расходы, низкая стоимость монтажных работ, возможность дешевого вторичного использования, легкость усиления, эстетичность, небольшие расходы на технологическое оборудование.

Надежность – способность к-ии в заданный срок службы работать безотказно. Объясняется высокой изотропностью материала;

Легкость – показателем явл-ся отношение объемного веса ₀ к прочности (расчетному сопротивлению): ₀/R. Чем он меньше – тем легче. _{0 стали}=7850кг/см³. Наименьшее значение у Al сплавов.

Непроницаемость – объясняется высокой пл-тью металлов.

Недостатками мк являются их подверженность коррозии, сравнительно малая огнестойкость и возможность хрупкого разрушения.

Коррозия – разрушение металла вследствие хим. или электрохим. вз-я с внеш. средой. Для повышения корр. стойкости мк, на их пов-ть наносят защитные покрытия в виде тонких пленок Al, Zn, эмалей красок и т. п. При проектировании избегают щелей и пазух – возможных мест скопления влаги и пыли.

Огнестойкость – как только сталь прогревается до 600С (для Al - 300C) – ее Е=0 => она становится текучей под действ. нагрузки, т.е. теряет свою нес. сп-ть. Защита: экранирование (оборачивают сеткой-рабицей и наносят слой штукатурки); защита гипсокартонными или гипсоволокнистыми листами; исп-е огнезащитных лакокрасочных покрытий; конструктивные мероприятия.

Возможность хр. разр. - проявляется при низкой темп-ре, концентраторе напряжений, некач. стр-ре стали, динамич. или ударных нагрузках.

4. Общая характеристика строительных сталей

Сталь – сплав железа с углеродом, легир-ми добавками и вредными примесями. Основу стали составляет феррит (имеет малую прочность и очень пластичен). Его прочность повышается добавками углерода. Содержание углерода в стали 0.15-0.3% (малоугл-я). При большем содержании – сталь переходит в чугун.

Лигирующие добавки повышают кач-во стали (С – кремний, Ю – алюминий, Г – марганец, Д – медь, Х – хром, Н – никель, Ф – ванадий, А - азот). Если лиг-х добавок в стали менее 1%, то сталь считается нелигированной. В строительстве чаще всего исп-ся низколиг-я сталь (содержание лиг-х добавок – не более 5%).

Легирующие добавки: С – кремний (раскисляет сталь и  прочность,  корр. ст-ть, ухудш. свариваемость); Г – марганец ( прочность,  корр. ст-ть); А – азот (в несвяз. сост-и способствует старению стали и делает ее хрупкой, в хим. связ. сост-и с Al, Va, Ti способ-т получ. мелкозерн. стр-ры и улучш. мех. св-в); Р – ваннадий ( прочность); Д – медь ( прочность и корр. ст-ть, но ухудш. свариваемость); Х – хром, Н – никель ( прочность и корр. ст-ть); Ю – алюминий (хорошо раскисляет сталь,  ударную вязкость).

Вредные примеси: Фосфор ( хрупкость стали особенно при пониженных т-рах (хладоломкость, содержание не >0.03%); Сера (делает сталь красноломкой (склонной к обр. трещин при т-ре 800-1000С), не >0.03%). Кислород ( хрупкость стали); Водород ( сопротивлению стали хрупкому разрушению, ухудш. пластических св-в). Поэтому расплавленную сталь (напр. при сварке) необх. защищать от возд-я атмосферы. Вредные примеси попадают в металл из руды и в процессе выплавки. От них надо избавляться: Р(фосфор) – делает сталь хладноломкой Но, Р+Ю – лигирующая добавка – сталь становится атмосферокоррозионостойкой

S(сера) – делает сталь красноломкой О2(кислород) – делает сталь хрупкой Н2(водород) – особенно опасен – сталь становится хрупкой Структура стали зависит от условий кристаллизации, хим. состава, режима термообработки и прокатки, поэтому варьируя этими условиями можно получать сталь с заданными прочностными и другими св-вами. Сталь производят в мартеновских печах и конверторах с поддувкой кислородом сверху. Для наиболее ответственных деталей используются стали, получаемые путем электрошлакового переплава. Электросталь отличается низким содержанием вредных примесей и высоким кач-вом. Качество стали определяется механическими св-вами: сопрот. стат. возд-ям (врем-м сопрот. и пред. тек-ти при растяж.); сопрот. динамич. возд-ям и хрупкому разруш. (ударной вязкостью при различ. т-рах); показателями пластичности (относит. удлинением); сопрот. расслоению (изгибом в холодном сост-и). Значения показателей устанавливаются нормами. Кроме того качество стали опр-ся сопрот. многократному нагружению (усталостью); свариваемостью; корр. стойкостью.

По мех. св-вам стали делятся на обычной прочности (малоугл-е); повыш. прочности; высокой прочности.

8. Основные служебные свойства сталей Наиболее важными для работы конструкций явл-ся мех. св-ва: прочность, упругость, пластичность, склонность к хрупкому разрушению, ползучесть, твердость, а также свариваемость, корр ст-ть (оценивается скоростью: мм/год), склонность к старению и технологичность. Прочность хар-ся сопр-ем мат-ла внеш. силовым возд-ям без разрушения. Упругость – св-во мат-ла восст-ть свою первонач. форму после снятия внеш. нагрузок. Пластичность – св-во мат-ла сохранять несущ. сп-ть в процессе деформ-я. Хрупкость – склонность к разруш. при малых деф-ях. Ползучесть – св-во мат-ла непрер. деформ-ся во времени без увелич. нагрузки. Твердость – св-во поверхностного слоя металла сопрот-ся деф-ции или разруш. при внедрении в него индентора из более твердого мат-ла. Прочность металла при стат. нагружении, а также его упругие и пластич. св-ва опред. испытанием стандартных образцов (прямоуг. или кругл. сечения) на растяжение с записью диаграммы зависимости между напряжением  и относительным удлинением : =F/A; =(l/l₀)100% где F – нагрузка; А – первонач. пл-дь попер. сеч-я образца; l₀ – первонач. длина рабочей части образца; l – удлинение рабочей части образца. Основными прочностными хар-ми металла являются временное сопротивление _u (предельная разрушающая нагрузка, отнесенная к первонач. площади попер. сеч-я образца) и предел текучести _y (напряжение, к-е соотв. остаточному относ. удлинению после разгрузки, равному 0.2%. Если металл подвергается действию циклич. напряжений, то при достаточно большом числе циклов разрушение может произойти при напряжении меньше временного или предела текучести. Это явление назыв. усталостью металла. Мерой пластичности мат-ла служит относит. остаточное удлинение при разрыве . Упругие св-ва мат-ла характеризуют модулем упругости E=tg  ( - угол наклона начального уч-ка диаграммы работы стали к оси абсцисс) и пределом упругости _с т.е. таким макс. напряжением, после снятия к-го отсутствуют остаточные деф-ции. E=2.0610⁵МПа. =E - закон Гука. Склонность металла к хрупкому разрушению (ударную вязкость) оценивают по рез-там испытаний образцов на маятниковых копрах при определенных температурах. Цель испытаний на определение ударной вязкости - установление критического темп. интервала, в пределах к-го материал переходит из вязкого сост-я в хрупкое.

Для предотвращения возникновения трещин при изгот. гнутых деталей проводят испытания на холодный изгиб.