Глава i металлические кровельные конструкции (стр. 4 )

2 .        Для листовой и широкополосной стали всех толщин и фасонной стали 20 мм значение предела текучести допускается на 1 кН/см2 ниже по сравнению с указанным.

Для листовой стали толщиной 4—8 мм допускается снижение относительного удлинения на 1% (абсолютный) на каждый миллиметр уменьшения толщины. Нормы относительного удлинения листов толщиной менее 4 мм устанавливаются соответствующими стандартам.

Поскольку для несущих строительных конструкций необходимо обеспечить прочность и свариваемость, а также надлежащее сопротивление хрупкому разрушению и динамическим воздействиям, сталь для этих конструкций заказывается по группе В, т. е. с гарантией механических свойств и химического состава.

Сталь марки Ст3 содержит углерода 0,14—0,22%, марганца в кипя­щей стали 0,3—0,6%, в полуспокойной и спокойной 0,4—0,65%, кремния в кипящей стали от следов до 0,07%, в полуспокойной 0,05—0,17%, в спокойной 0,12—0,3%. Сталь марки Ст3Гпс с повышенным содержа­нием марганца имеет углерода 0,14—0,22%, марганца 0,8—1,1%, крем­ния — до 0,15 %.

В зависимости от вида конструкций и условий их эксплуатации к стали, из которой они изготовляются, предъявляются те или другие требования. Эти требования нормированы и записаны в ГОСТ 380—71*. В зависимости от предъявляемых требований углеродистая сталь разде­лена на шесть категорий. Стали марок Ст3, Ст3Гпс поставляются по 2-й—6-й категориям (табл. 2). При этом кипящая сталь изготовляется по 2-й категории — ВСт3кп2, полуспокойная — по 6-й категории — ВСт3пс6, спокойная и полуспокойная с повышенным содержанием мар­ганца—по 5-й категории — ВСт3пс5, ВСт3Гпс5.

Согласно ГОСТ 380—71*, маркировка стали производится так: вна­чале ставится соответствующее буквенное обозначение группы стали, затем марка, далее способ раскисления и в конце категория; например, сталь группы. В (поставляемой по механическим свойствам и химичес­кому составу) марки Ст3 полуспокойная, категории 6 имеет обозначе­ние ВСт3псб.

Стали повышенной и высокой прочности. Для многих видов кон­струкций применяются стали повышенной и высокой прочности, которые. поставляются по ГОСТ 19281—73 и ГОСТ 19282—73. В зависимости от нормируемых свойств (химического состава, временного сопротивления, предела те­кучести, ударной вязкости при разных температурах и после механичес­кого старения) согласно ГОСТ эти стали подразделяют на 15 категорий.

Применение стали повышенной прочности приводит к экономии металла до 20—25%, а высокой прочности — 25—50% по сравнению с обычной углеродистой сталью.

Области применения стали разных марок. Мар­ку стали, если по условиям эксплуатации конструкций не выдвигается
специальных требований, выбирают на основе вариантного проектирова­ния и технико-экономического анализа с учетом указаний, изложенных
в СНиП II -23-81*.

Марку стали согласно СНиП II -23-81 выбирают в соответствии с режимом работы конструкции и температурой ее эксплуатации. В зависимости от условий эксплуатации и монтажа все виды конструкций разде­лены на группы (Приложение I, табл. 50) [1].

Таблица 2

Нормируемые показатели для стали марок Ст3 и Ст3Гпс

Категория	Марка стали всех степеней раскисле­ния и с повышенным содержанием марганца	Химический состав	Временное сопротивление	Предел текучести	Относительное удлинение	Изгиб в холод­ном состоянии	Ударная вязкость
при температуре, °С	После механи ческого старения
+20	+20
2	ВСт3, ВСт3Гпс	+	+	+	+	+	—	—	—
3	+	+	+	+	+	+	—	—
4	+	+	+	+	+	—	+	—
5	+	+	+	+	+	—	+	+
6	+	+	+	+	+	—	—	+

Температурные воздействия для выбора марки стали разбиты на че­тыре интервала от положительной до —30° С, от —31 до —40, от —41 до —50 и от —51 до —65° С. Вполне естественно, что при этом для конструкции первой группы и воздействии низких температур следует при­менять сталь, хорошо сопротивляющуюся усталостному и хрупкому разрушению, а для конструкций последней группы — более дешевые уг­леродистые стали обычной прочности, причем включая даже кипящие.

2. Алюминиевые сплавы

Алюминий по своим свойствам существенно отличается от стали. Его удельный вес 2,64—2,8 т/м3, т. е. он почти в три раза легче стали. Он менее жесток, модуль упругости алюминия Е=7100 кН/см2, что также в три раза меньше. Алюминий не имеет площадки текучести. За предел текучести принимается напряжение, соответствующее относительному остаточному удлинению 0,2%. Алюминий очень пластичен: удлинение при разрыве чистого алюминия достигает 40—60%, но прочность его весьма низка, предел прочности чистого алюминия составляет только 7,5—9 кН/см2, предел текучести 3—4 кН/см2. Чистый алюминий легко коррозирует, но очень скоро покрывается тонкой пленкой весьма проч­ной окиси, прекращающей дальнейшую коррозию.

Вследствие весьма низкой прочности алюминий в чистом виде в кон­струкциях не применяют.

Упрочняют алюминий:

1) легированием — сплавлением с другими металлами, которое повышает прочность, но сни­жает пластичность и несколько ухудшает стойкость против коррозии;

2) нагартовкой (вытяжкой);

3) термической обработкой и естественным или искусственным старением.

Поэтому алюминиевые сплавы имеют большое число марок.

В строительстве применяют следующие сплавы.

1.        Сплавы алюминия с магнием (марки АМг5В и АМг6) хорошо
свариваются и весьма коррозиеустойчивы. Термической обработке не
подвергаются; их прочностные показатели, определяемые присадкой
титана или ванадия, оказываются несколько ниже показателей стали 3
(предел прочности для сплава АМг6 около 32 кН/см2, предел текуче­сти—16 кН/см2, удлинение—15%). Однако пониженные механические
характеристики частично погашаются небольшой массой алюминия,
в результате чего применение алюминия дает более легкую конструк­цию, несмотря на низкую прочность.

Сплав АМг6 содержит 6—7% магния и 0,5—0,8% марганца.

Могут применяться (преимущественно в ограждающих конструк­циях) сплавы с меньшими прочностными показателями. К их числу от­носится сплав АМг, содержащий всего 2,5% магния.

2.        Сплавы алюминия с медью и магнием и небольшим количеством
марганца наиболее хорошо изучены и называются дюралюминами (марка Д). Дюралюмин — наиболее дешевый алюминиевый сплав.

Применяются следующие марки дюралюмина:

а)        Д16-Т — прочный сплав, имеющий после термической обработки
и естественного старения предел прочности 40—52 кН/см2, предел текучести 28—38 кН/см2 и удлинение 10—13%;  в  отожженном  состоянии (марка Д16-М) предел прочности снижается до 23 кН/см2 при удлине­нии 13%; в сплав Д16 входит около 4% меди, — 1,5% магния и — 0,06% (в среднем) марганца;

б)        Д1-Т — сплав, имеющий после термической обработки и естественного старения предел прочности (приблизительно) 36 кН/см2, предел текучести 22 кН/см2 и удлинение 12%; сплав Д1-Т содержит 4% меди
и 0,6% магния.

Дюралюмин плохо сваривается и склонен к образованию трещин при высоких температурах, поэтому его применяют преимущественно в кле­паных конструкциях. Стойкость дюралюмина против коррозии несколь­ко ниже, чем у магниевых сплавов. Для повышения стойкости против коррозии листы дюралюмина часто применяют плакированными, т. е. по­крытыми тонким слоем чистого алюминия.

3. Сплавы алюминия с кремнием и магнием. К их числу относится сплав АВ, называемый авиалем. В химический состав авиаля входят: кремния около 1%, магния — 0,7%, меди — 0,4%, марганца или хрома — 0,25% (в среднем). После термической обработки и искусственного ста­рения авиаль имеет предел прочности 28—33 кН/см2, предел текучести 23—28 кН/см2.

Авиаль очень стоек против коррозии и пластичен, но более дорог. Он хорошо сварива­ется атомно-водородной и точечной сваркой. Отожженный авиаль (мар­ка АВМ) имеет более низкие характеристики (предел прочности при­близительно 12 кН/см2 при удлинении — 24%). К той же группе отно­сится сплав АД33 (кремний около 0,6% и магний — 1%), имеющий при­мерно одинаковые с авиалем прочностные характеристики.

4. Высокопрочные сплавы (марки В); основными компонентами их являются: цинк, медь и марганец в=50—55 кН/см2, т = 40—45 кН/см2  е=6% (марка В95-Т1).

Обычно в конструкциях применяются сплавы после термической обработки и старения (марки Т), отожженные сплавы (марки М) приме­няются для ограждений (кровель), а также для сосудов, изготовление которых сопровождается большими пластическими деформациями.

Для сварных конструкций применяют магниевые сплавы и авиаль, для кле­паных — дюралюмин и авиаль. Высокопрочные сплавы применяют в исключительных случаях.