Argiefkundige inhoud: die artikel bewaar historiese benamings, tabelle en aansprake oor die samestelling en meganiese eienskappe van staal, maar is nie ’n geldige standaard, materiaalspesifikasie, sertifikaat, strukturele berekening of hittebehandeling en toetsinstruksie nie. Ontwerpwaardes hang af van die akkuraat geïdentifiseerde tipe en bondel staal, vervaardigingstoestand, dikte, temperatuur, sweisbaarheid, taaiheid, moegheid en toepaslike standaard. Die dramateriaal moet naspeurbare dokumentasie hê en deur ’n verantwoordelike deskundige gekies en gekontroleer word.
Vandag is Savo Kusić gefokus op houtvensters, hout-aluminium vensters, pasgemaakte vensters, deur en versoeke om kwotasie. Hierdie artikel bly as ’n historiese argief en verteenwoordig nie ’n aanbod vir die vervaardiging van versterking, ontwerp of toetsing van staalstrukture nie.
Samestelling en historiese merke van konstruksiestaal
Deur ystererts gemeng met brandstof te smelt, en met die byvoeging van onsuiwerhede - gewoonlik kalksteen - asook deur verhitte lug onder druk in ’n hoogoond in te voer, word ru-yster verkry. Ru-yster bevat meer as 1,7% koolstof; dit kan nie gesmee, gerol, gebeitel of gepers word nie - daarom kan dit nie op verskeie maniere gevorm word nie. Smee-yster word uit ru-yster vervaardig deur lug in ’n basiese omsetter te blaas, of van skrootyster en ru-yster in ’n oond (Siemens-Martin-oond). Verskeie vorms kan daaruit geskep word deur te rol, te druk en te smee. Alle yster word staal genoem.
Historiese Tabelle: Die ou staalbenamings, standaarde, toelaes en buigprosedures in die tabelle wat getoon word, moet nie gebruik word om vandag se materiaal te verkry, te identifiseer of te grootte nie. Slegs die etiket en dokumentasie van die gelewerde bondel is geldig, met ’n tjek van ekwivalensie volgens die ooreengekome en geldige standaard.
Chemiese samestelling van konstruksiestaal
Tegniese yster is nie suiwer yster nie, maar ’n legering van die basiese elemente yster en koolstof, meestal met die byvoeging van mangaan, silikon, fosfor, sumbor en koper, en minder dikwels met aluminium, chroom, nikkel, molibdeen, ens. Die belangrikste byvoeging is koolstof. Die vloeisterkte en treksterkte van gesmelte staal neem toe met toenemende koolstofinhoud totdat ongeveer 0,9% koolstof bereik word; verlenging by breek neem af soos die koolstofinhoud toeneem. Staal met ’n hoë koolstofinhoud moet versigtiger hanteer word wanneer jy reguit maak, buig, knik, ens.
Konstruksie staal St37.12as ’n reël bevat hulle0,08-0,15%van koolstof, dan ca0,5%mangaan, tot0,3%silikon. Die inhoud van fosfor en swael moet laag wees; dit bedrae onderskeidelik0,09%en0,05%. As ’n reël is daar meer koper0,2%.
Wanneer die resultate van chemiese ontledings geëvalueer word, moet daar gewaak word of dit ontledings van smelte of ontledings van gerolde goedere is; vir laasgenoemde is dit belangrik of die steekproefdata verwys na monsters wat uit die hele afdeling afkomstig is, of na monsters wat van ’n spesifieke plek (van die kern, van die rand, van die een kant af) af geneem is.
Staalstruktuur, verharding, tempering en uitgloeiing
Waarneming van die struktuur word uitgevoer op plat, versigtig verwerkte, gemaalde en gepoleerde oppervlaktes wat as ’n reël deur sure verroes word. In sekere gevalle (bv. op oorverhitte staal) kan staalkorrels met die blote oog op voorbereide monsters herken word.
Die prent 1 toon die struktuur van ’n stadig afgekoelde staal met ’n koolstofinhoud van ongeveer 0,1%, en die prent 2 toon die struktuur van ’n stadig afgekoelde staal met ’n koolstofinhoud van ongeveer 0,3%. Ligte korrels is koolstofvry en bestaan hoofsaaklik uit suiwer yster (vandaar die naam ferriet); onder hoë vergroting lyk die donker areas gestreep (perliet). Onder die mikroskoop kan uitgeken word dat die donker kolle uit harder en sagter lae bestaan; die harder lae is ysterkarbied (Fe3C), genoem sementiet, wat in die sagter ferriet ingebed is. Plaaslike mense - kristalle wat by hoë temperatuur gevorm word, disintegreer met geleidelike afkoeling. Skielike afkoeling van die warm staal keer dat die kristalle disintegreer. As daar aan die ander kant skielike verkoeling uitgevoer word voordat die transformasie van die vaste oplossing begin, dan sal die oplossing - wat andersins net by hoë temperature kan bestaan - steeds by kamertemperatuur gehandhaaf word. In hierdie geval kry ons nie ’n materiaal waarvan die koolstof in die vorm van kolle versprei word nie, maar ’n materiaal met eweredig verspreide koolstof. Staal in daardie toestand toon ’n veel hoër treksterkte en hoër treksterkte as stadigverkoelde staal van dieselfde chemiese samestelling, maar dit toon ook minder bewerkbaarheid; sulke staal word geharde staal genoem.
Dit is natuurlik dat die verkoelende effek die meeste op die oppervlaktes is, terwyl dit na binne verswak, wat van groot belang is vir die gebruik van staal. Geharde staal bevat hoë interne spanning.
Laboratorium- en termiese prosedures: metallografiese suur-ets, verhitting, tempering en uitgloeiing vereis ’n beheerde laboratorium of werkswinkel, geïdentifiseerde materiaal, toepaslike toerusting en beskerming. Onbehoorlike hittebehandeling kan krake, vervormings, verlies aan taaiheid en hoë oorblywende spanning veroorsaak.
Gedrag van staal tydens trektoetsing
1. Gewone struktuurstaal in gerolde toestand
Uit die trektoets kan in die eerste plek die elastiese modulus E bepaal word vir beide totale en elastiese verlengings. Die elastisiteitsmodulus van staal is 200 GPa.
Permanente verlengings kom by lae spannings voor, maar hulle is van geen besondere belang in konstruksie nie. Gewone staal begin “vloei” onder vragte wat vir kommersiële konstruksiestaal St 37 en betonstaal I meestal 0,24 GPa oorskry, en in groot dele kan hierdie waarde daal tot 0,18 GPa. As gevolg van die vloei kom groot permanente vervormings en “opbrenglyne” voor. Die lyn van die staalverlengingsdiagram (prent hieronder) toon dat die vloeipunt oorskry is (in spanningbelading word hierdie limiet ook die vloeipunt genoem).
Wanneer, in die geval van gewapende betonbalke, die strekgrens van die wapening in die spanningsone oorskry word, vind beduidende verlengings in die staal plaas, waardeur krake en buigings in die spanningsone van die balk geskep word, wat die dravermoë van die balk benadeel. Op staal met ’n hoë koolstofinhoud, op geharde staal en in die algemeen op nie-ysterhoudende metale, verskyn die kenmerkende opbrengspunt wat in die prentjie hierbo gewys word nie; permanente verlengings neem oor die algemeen toe, en daar is geen duidelike opbrengspunt nie. In sulke gevalle word as ’n reël aanvaar dat die treksterkte gelyk is aan die las waarteen ’n permanente verlenging van 0,2%.
Waardes is nie ontwerpdata nie: elastisiteitsmodulus, vloeisterkte, sterkte en verlenging in die teks word vanaf ’n historiese bron oorgedra. Vir die berekening word die kenmerkende en ontwerpwaardes van die presiese moderne klas, dikte en afleweringstoestand geneem, tesame met die relevante gedeeltelike faktore, toleransies en vereistes vir taaiheid, sweisbaarheid en moegheid.
2. Koudgetrekte staal
In elke staalstaaf wat reguit of gebuig word, kom plaaslik koudgetrekte staal voor. Sodoende word die staal plaaslik buite die vloeipunt gestres; op die getekende deel word die tekenlimiet verhoog. Indien ’n gewone staalstaaf in spanning gelaai word totdat die vloeigrens oorskry word, word by herlaai waargeneem dat die waarde van die vloeisterkte toegeneem het. Hoe langer die “pouse” tydinterval tussen twee vragte is, hoe meer sal die opbrengssterkte toeneem.
Daarbenewens, aangesien die deursnee tydens koue strek ook afneem in verhouding tot die verlenging van die staaf, dus sal die staal wat voor die toets aan aansienlike strek blootgestel is, ’n aansienlik hoër treksterkte en treksterkte toon as staal wat nie gerek is nie; terselfdertyd sal dit minder impakweerstand toon.
Kouetrekking word gebruik in die vervaardiging van betonstaal IIb, IIIb, en IVb (tor-staal, staalkonstruksiemaas), sowel as in die vervaardiging van drade vir voorgespanne versterking en toue van hangbrûe.
Koue werk en versterking: Historiese koudgetrekte grade en beskrywings is nie ’n aanduiding van moderne produk nie. Buig, reguit, herbuig, sweis of verhitting van die versterking kan die eienskappe verander en word slegs toegelaat wanneer dit deur die produkdokumentasie, ontwerp en toepaslike standaard toegelaat word.
Gedrag van staal tydens druktoetsing
Wat gesê is oor die elastisiteit en oor die trekgrens van die gesmelte staal is in die ooreenstemmende sin van toepassing op die druklas. Die waardes van die vloeisterkte van struktuurstaal (in die geval van druk word dit die vloeisterkte genoem) wat tydens die druktoets en die spanningstoets verkry is, verskil nie veel nie. Onder druk is ’n toename in las verder as die drukperk egter slegs moontlik met baie kort elemente.
Die wette van knik is van toepassing op slanke stawe. Terselfdertyd, in die eerste plek, moet toepaslike aannames in ag geneem word, of dit verwys na die manier om die punte van die staaf te ondersteun en vas te knyp, of na afwykings van die as van die staaf vanaf die vasgestelde posisie.
Geperste elemente: die sterkte van die materiaal alleen bepaal nie die dravermoë van die staaf nie. Skraalheid, aanvanklike kromming, oorblywende spannings, plaaslike en globale knik, stutte, voege en onvolmaakthede moet by die berekening van die betonelement ingesluit word.
Gedrag van staal in buigtoets
Wat die vloeipunt betref (van buite waargeneem deur die groot defleksies van die stutte of deur die vloeilyne), is dit belangrik dat dit tydens die buigtoets sal plaasvind by effens laer maar hoër spannings as wat verkry word wanneer die treksterkte van die toetsstaaf getoets word. Nadat die treksterkte van die staal in die spanningsones van die stutte oorskry is, kan die vragte verhoog word indien die stutte voldoende beveilig is teen knik of draai.
** Buigtoets:** foto toon laboratoriumprosedure, nie produkaanvaardingskriteria nie. Die monster geometrie, steune, spoed, temperatuur, rolrigting en graderingskriteria moet ooreenstem met die toegepaste standaard en die presiese tipe staal.
Vermoeidheidssterkte van staal
Sterkte-eienskappe wat tydens gewone spanning-, druk- of buigtoetse bepaal word, verskaf gedetailleerde inligting oor die gedrag van staal onder statiese belading. Terselfdertyd moet in ag geneem word dat die opbrengssterkte tydens langtermyn statiese laai effens laer sal wees as die limiet wat verkry word deur gewone toetsing tot mislukking. As statiese vragte gevolg word deur gereelde vragte (bv. brûe, hyskraanbane, voertuie), of as daar enigsins net gereelde vragte optree, kan data oor die materiaal verkry word slegs op grond van sy gedrag onder toestande wat die beste ooreenstem met praktiese toestande. Daarom word staal vir konstruksie-elemente, wat hoofsaaklik aan bewegende vragte blootgestel sal word, deur gereelde laai getoets.
Meestal vind stilstaande en bewegende vragte op dieselfde tyd plaas. Die volgende voorbeelde skets die essensie van die probleem. Stawe getoon in die prentjie1hulle is van dieselfde materiaal gemaak en van dieselfde staaf gegiet. Die onderste staaf word stadig gebuig deur geleidelike laai; daarom kan dit gebuig word. Die boonste staaf word herhaaldelik aan herhaalde laai onderwerp, met spannings veel laer as dié wat in die eerste staaf heers. Na ’n rukkie het die boonste staaf gebreek sonder om enige permanente vervorming rondom die breuk te toon. Hiervolgens hang die gedrag van die materiaal by mislukking aansienlik af van die manier waarop die las toegepas word. Die gegewe voorbeeld, wat na buiglaste verwys, is ook kenmerkend van ander tipes laste. In die prentjies2en3voorbeelde van trektoetse word getoon; prentjie2verwys na ’n eenvoudige voorbeeld van ’n skeurtoets, en Fig3tot eenrigting veranderlike spanningstoetse.
Wat die toepassing van hierdie feite betref, is dit belangrik dat - afgesien van die gedrag wat tydens die gewone skeurtoets getoon word - veral die waarde van die konstruksie-element, wat geboor is of waarvan die deursnit ander veranderinge ondergaan het, geëvalueer moet word. Die weerstand van ’n geboorde staaf teen gereelde vragte is baie laer as die weerstand van ’n ongeboorde staaf, aangesien spanningsdrempels by die rande van die gat voorkom. Die spanning aan die rand van die gat, as dit veroorsaak word deur gereelde vragte, sal altyd aansienlik hoër wees as die gemiddelde spanning. Die gevolg is dat geboorde bouelemente onder gereelde vragte baie minder sterkte toon as nie-geboorde elemente.
’n Laaste nota oor moegheid: moegheidskrake kan voorkom by spannings laer as dié wat sigbare plastiese vervorming veroorsaak. Gate, gelaste besonderhede, skielike veranderinge in seksie, korrosie en skade verander die kategorie van besonderhede en lewe. Strukture onder herhaalde laai vereis ’n spesiale moegheidsberekening, ’n inspeksieplan en ’n deskundige beoordeling van elke kraak wat bespeur word.