Περιεχόμενο εμπειρογνωμόνων αρχειοθέτησης: το άρθρο διατηρεί ιστορικούς χαρακτηρισμούς, πίνακες και ισχυρισμούς σχετικά με τη σύνθεση και τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα, αλλά δεν αποτελεί έγκυρο πρότυπο, προδιαγραφές υλικού, πιστοποιητικό, δομικούς υπολογισμούς ή οδηγίες θερμικής επεξεργασίας και δοκιμών. Οι τιμές σχεδιασμού εξαρτώνται από τον ακριβή προσδιορισμένο τύπο και παρτίδα χάλυβα, την κατάσταση κατασκευής, το πάχος, τη θερμοκρασία, τη συγκολλησιμότητα, τη σκληρότητα, την κόπωση και το ισχύον πρότυπο. Το φέρον υλικό πρέπει να έχει ανιχνεύσιμη τεκμηρίωση και να επιλέγεται και να ελέγχεται από υπεύθυνο εμπειρογνώμονα.
Σήμερα, ο Savo Kusić επικεντρώνεται στα ξύλινα παράθυρα, παράθυρα από ξύλο-αλουμίνιο, προσαρμοσμένα παράθυρα, πόρτα και αιτήματα για προσφορά. Αυτό το άρθρο παραμένει ως ιστορικό αρχείο και δεν αντιπροσωπεύει προσφορά για κατασκευή οπλισμού, σχεδιασμό ή δοκιμή μεταλλικών κατασκευών.
Σύνθεση και ιστορικά σημάδια κατασκευαστικού χάλυβα
Με την τήξη μεταλλευμάτων σιδήρου αναμεμειγμένα με καύσιμα και με την προσθήκη ακαθαρσιών -συνήθως ασβεστόλιθου- καθώς και με την εισαγωγή θερμού αέρα υπό πίεση σε μια υψικάμινο, λαμβάνεται χυτοσίδηρος. Ο χυτοσίδηρος περιέχει πάνω από 1,7% άνθρακα. δεν μπορεί να σφυρηλατηθεί, να τυλιχτεί, να σμιλευτεί ή να πιεστεί - επομένως, δεν μπορεί να διαμορφωθεί με διάφορους τρόπους. Ο σφυρήλατος σίδηρος παράγεται από χυτοσίδηρο με εμφύσηση αέρα σε βασικό μετατροπέα ή από παλιοσίδερο και χυτοσίδηρο σε φούρνο (καμίνι Siemens-Martin). Μπορούν να δημιουργηθούν διάφορες μορφές από αυτό με κύλιση, πίεση και σφυρηλάτηση. Όλος ο σφυρήλατος σίδηρος ονομάζεται ατσάλι.
Ιστορικοί πίνακες: Οι παλιές ονομασίες χάλυβα, τα πρότυπα, τα δικαιώματα και οι διαδικασίες κάμψης στους πίνακες που παρουσιάζονται δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για την προέλευση, την αναγνώριση ή το μέγεθος του σημερινού υλικού. Ισχύουν μόνο η ετικέτα και η τεκμηρίωση της παρτίδας που παραδόθηκε, με έλεγχο ισοδυναμίας σύμφωνα με το συμφωνημένο και έγκυρο πρότυπο.
Χημική σύνθεση χάλυβα κατασκευής
Ο τεχνικός σίδηρος δεν είναι καθαρός σίδηρος, αλλά κράμα των βασικών στοιχείων σίδηρος και άνθρακας, τις περισσότερες φορές με προσθήκη μαγγανίου, πυριτίου, φωσφόρου, υποστρώματος και χαλκού, και σπανιότερα με αλουμίνιο, χρώμιο, νικέλιο, μολυβδαίνιο κ.λπ. Το σημαντικότερο μείγμα άνθρακα είναι. Η αντοχή διαρροής και η αντοχή σε εφελκυσμό του τηγμένου χάλυβα αυξάνονται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα έως ότου επιτευχθεί άνθρακας περίπου 0,9%. Η επιμήκυνση στο σπάσιμο μειώνεται καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα. Ο χειρισμός του χάλυβα με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα πρέπει να γίνεται με μεγαλύτερη προσοχή κατά το ίσιωμα, την κάμψη, τον λυγισμό κ.λπ.
Χάλυβας κατασκευών St37.12κατά κανόνα περιέχουν0,08-0,15%άνθρακα, μετά περίπου0,5%μαγγάνιο, έως0,3%πυρίτιο. Η περιεκτικότητα σε φώσφορο και θείο πρέπει να είναι χαμηλή. it amounts respectively0,09%και0,05%. Κατά κανόνα, υπάρχει περισσότερος χαλκός0,2%.
Κατά την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των χημικών αναλύσεων, πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για το εάν πρόκειται για αναλύσεις από τήγματα ή για αναλύσεις προϊόντων έλασης. για το τελευταίο, είναι σημαντικό εάν τα δεδομένα του δείγματος αναφέρονται σε δείγματα που προέρχονται από ολόκληρο το τμήμα ή σε δείγματα που λαμβάνονται από ένα συγκεκριμένο μέρος (από τον πυρήνα, από την άκρη, από το ένα άκρο).
Κατασκευή από χάλυβα, σκλήρυνση, σκλήρυνση και ανόπτηση
Η παρατήρηση της κατασκευής πραγματοποιείται σε επίπεδες, προσεκτικά επεξεργασμένες, αλεσμένες και γυαλισμένες επιφάνειες οι οποίες, κατά κανόνα, διαβρώνονται από οξέα. Σε ορισμένες περιπτώσεις (π.χ. σε υπερθερμασμένο χάλυβα), οι κόκκοι χάλυβα μπορούν να αναγνωριστούν με γυμνό μάτι σε προετοιμασμένα δείγματα.
Η εικόνα 1 δείχνει τη δομή ενός αργά ψυχόμενου χάλυβα με περιεκτικότητα σε άνθρακα περίπου 0,1% και η εικόνα 2 δείχνει τη δομή ενός αργά ψυχόμενου χάλυβα με περιεκτικότητα σε άνθρακα περίπου 0,3%. Οι ελαφροί κόκκοι δεν περιέχουν άνθρακα και αποτελούνται κυρίως από καθαρό σίδηρο (εξ ου και η ονομασία φερρίτης). υπό υψηλή μεγέθυνση, οι σκοτεινές περιοχές εμφανίζονται ριγέ (περλίτης). Κάτω από το μικροσκόπιο, μπορεί να αναγνωριστεί ότι τα σκοτεινά σημεία αποτελούνται από σκληρότερα και μαλακότερα στρώματα. Τα σκληρότερα στρώματα είναι το καρβίδιο του σιδήρου (Fe3C), που ονομάζεται τσιμεντίτης, το οποίο είναι ενσωματωμένο στον μαλακότερο φερρίτη. Τοπικά - οι κρύσταλλοι που σχηματίζονται σε υψηλή θερμοκρασία αποσυντίθενται με τη σταδιακή ψύξη. Η ξαφνική ψύξη του καυτού χάλυβα εμποδίζει την αποσύνθεση των κρυστάλλων. Εάν, από την άλλη πλευρά, πραγματοποιηθεί ξαφνική ψύξη πριν αρχίσει ο μετασχηματισμός του στερεού διαλύματος, τότε το διάλυμα - που διαφορετικά μπορεί να υπάρχει μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες - θα συνεχίσει να διατηρείται σε θερμοκρασία δωματίου. Σε αυτή την περίπτωση, δεν λαμβάνουμε ένα υλικό του οποίου ο άνθρακας κατανέμεται με τη μορφή κηλίδων, αλλά ένα υλικό με ομοιόμορφα κατανεμημένο άνθρακα. Ο χάλυβας σε αυτήν την κατάσταση παρουσιάζει πολύ υψηλότερη αντοχή διαρροής και υψηλότερη αντοχή εφελκυσμού από τον αργόψυκτο χάλυβα της ίδιας χημικής σύστασης, αλλά παρουσιάζει επίσης λιγότερη ικανότητα κατεργασίας. τέτοιος χάλυβας ονομάζεται σκληρυμένος χάλυβας.
Είναι φυσικό το αποτέλεσμα της ψύξης να είναι πιο έντονο στις επιφάνειες, ενώ εξασθενεί προς το εσωτερικό, κάτι που έχει μεγάλη σημασία για τη χρήση του χάλυβα. Ο σκληρυμένος χάλυβας περιέχει υψηλές εσωτερικές καταπονήσεις.
Εργαστηριακές και θερμικές διαδικασίες: η χάραξη με μεταλλογραφικό οξύ, η θέρμανση, η σκλήρυνση και η ανόπτηση απαιτούν ελεγχόμενο εργαστήριο ή εργαστήριο, αναγνωρισμένο υλικό, κατάλληλο εξοπλισμό και προστασία. Η ακατάλληλη θερμική επεξεργασία μπορεί να προκαλέσει ρωγμές, παραμορφώσεις, απώλεια σκληρότητας και υψηλές υπολειμματικές τάσεις.
Συμπεριφορά του χάλυβα κατά τη διάρκεια δοκιμής εφελκυσμού
1. Συνήθεις δομικοί χάλυβες σε κατάσταση έλασης
Από τη δοκιμή εφελκυσμού, καταρχήν μπορεί να προσδιοριστεί ο συντελεστής ελαστικότητας Ε τόσο για ολικές όσο και για ελαστικές επιμηκύσεις. Ο συντελεστής ελαστικότητας του χάλυβα είναι 200 GPa.
Οι μόνιμες επιμηκύνσεις συμβαίνουν σε χαμηλές τάσεις, αλλά δεν έχουν ιδιαίτερη σημασία στην κατασκευή. Ο συνηθισμένος χάλυβας αρχίζει να “ρέει” κάτω από φορτία που για τον εμπορικό χάλυβα κατασκευών St 37 και τον χάλυβα σκυροδέματος ξεπερνώ κυρίως το 0,24 GPa και σε μεγάλα τμήματα αυτή η τιμή μπορεί να πέσει σε 0,18 GPa. Ως αποτέλεσμα της ροής, εμφανίζονται μεγάλες μόνιμες παραμορφώσεις και «γραμμές απόδοσης». Η γραμμή του διαγράμματος επιμήκυνσης χάλυβα (εικόνα παρακάτω) δείχνει ότι το σημείο διαρροής έχει ξεπεραστεί (στη φόρτιση τάσης, αυτό το όριο ονομάζεται επίσης σημείο διαρροής).
Όταν, στην περίπτωση των δοκών από οπλισμένο σκυρόδεμα, ξεπεραστεί το όριο τάνυσης του οπλισμού στη ζώνη εφελκυσμού, σημειώνονται σημαντικές επιμηκύνσεις στον χάλυβα, οπότε δημιουργούνται ρωγμές και κάμψεις στη ζώνη εφελκυσμού της δοκού, γεγονός που μειώνει τη φέρουσα ικανότητα της δοκού. Σε χάλυβες με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, σε σκληρυμένους χάλυβες και γενικά σε μη σιδηρούχα μέταλλα, δεν εμφανίζεται το χαρακτηριστικό σημείο διαρροής που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Οι μόνιμες επιμηκύνσεις γενικά αυξάνονται και δεν υπάρχει διακριτό σημείο διαρροής. Σε τέτοιες περιπτώσεις, κατά κανόνα, η αντοχή διαρροής θεωρείται ότι είναι ίση με το φορτίο στο οποίο εμφανίζεται μόνιμη επιμήκυνση 0,2%.
Οι τιμές δεν είναι δεδομένα σχεδιασμού: ο συντελεστής ελαστικότητας, η αντοχή διαρροής, η αντοχή και η επιμήκυνση στο κείμενο μεταφέρονται από μια ιστορική πηγή. Για τον υπολογισμό, λαμβάνονται οι χαρακτηριστικές και σχεδιαστικές τιμές της ακριβούς σύγχρονης κατηγορίας, πάχους και συνθηκών παράδοσης, μαζί με τους σχετικούς μερικούς παράγοντες, ανοχές και απαιτήσεις για σκληρότητα, συγκολλησιμότητα και κόπωση.
2. Χάλυβες ψυχρής έλξης
Σε κάθε χαλύβδινη ράβδο που είναι ισιωμένη ή λυγισμένη, εμφανίζεται τοπικά ψυχρή έλξη χάλυβας. Με αυτόν τον τρόπο, ο χάλυβας καταπονείται τοπικά πέρα από το σημείο διαρροής. στο τραβηγμένο μέρος, το όριο σχεδίασης αυξάνεται. Εάν μια ράβδος από απλό χάλυβα φορτωθεί υπό τάση μέχρι να ξεπεραστεί η αντοχή διαρροής, κατά την επαναφόρτωση παρατηρείται ότι η τιμή της αντοχής διαρροής έχει αυξηθεί. Όσο μεγαλύτερο είναι το χρονικό διάστημα “παύσης” μεταξύ δύο φορτίων, τόσο περισσότερο θα αυξάνεται η αντοχή διαρροής.
Επιπλέον, δεδομένου ότι κατά τη διάρκεια της ψυχρής τάνυσης η διάμετρος μειώνεται επίσης αναλογικά με την επιμήκυνση της ράβδου, έτσι ο χάλυβας που εκτέθηκε σε σημαντική τάνυση πριν από τη δοκιμή θα παρουσιάσει σημαντικά υψηλότερη αντοχή διαρροής και αντοχή σε εφελκυσμό από τον χάλυβα που δεν έχει τεντωθεί. Ταυτόχρονα, θα δείξει λιγότερη αντοχή στην κρούση.
Το ψυχρό τράβηγμα χρησιμοποιείται στην παραγωγή χαλύβων από σκυρόδεμα IIb, IIIb, και IVb (tor-steel, μεταλλικό πλέγμα κατασκευής), καθώς και στην παραγωγή συρμάτων για προεντεταμένο οπλισμό και σχοινιών κρεμαστών γεφυρών.
Cold Work and Reinforcement: Οι ιστορικές βαθμολογίες και οι περιγραφές ψυχρής σχεδίασης δεν είναι ενδεικτικές του σύγχρονου προϊόντος. Η κάμψη, το ίσιωμα, η εκ νέου κάμψη, η συγκόλληση ή η θέρμανση του οπλισμού μπορεί να αλλάξει τις ιδιότητες και επιτρέπεται μόνο όταν επιτρέπεται από την τεκμηρίωση του προϊόντος, το σχέδιο και το ισχύον πρότυπο.
Συμπεριφορά του χάλυβα κατά τη δοκιμή πίεσης
Ό,τι ειπώθηκε για την ελαστικότητα και για το όριο εφελκυσμού του τηγμένου χάλυβα ισχύει με την αντίστοιχη έννοια και για το φορτίο πίεσης. Οι τιμές της αντοχής διαρροής του δομικού χάλυβα (στην περίπτωση της πίεσης ονομάζεται αντοχή διαρροής) που λαμβάνονται κατά τη δοκιμή συμπίεσης και τη δοκιμή τάσης δεν διαφέρουν πολύ. Ωστόσο, υπό πίεση, μια αύξηση του φορτίου πέρα από το όριο σύνθλιψης είναι δυνατή μόνο με πολύ κοντά στοιχεία.
Οι νόμοι του λυγισμού ισχύουν για τις λεπτές ράβδους. Ταυτόχρονα, καταρχήν θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατάλληλες παραδοχές, είτε αναφέρονται στον τρόπο στήριξης και τσιμπήματος των άκρων της ράβδου, είτε σε αποκλίσεις του άξονα της ράβδου από την καθιερωμένη θέση.
Πιεσμένα στοιχεία: η αντοχή του υλικού από μόνη της δεν καθορίζει τη φέρουσα ικανότητα της ράβδου. Η λεπτότητα, η αρχική καμπυλότητα, οι υπολειπόμενες τάσεις, ο τοπικός και ολικός λυγισμός, τα στηρίγματα, οι αρμοί και οι ατέλειες πρέπει να περιλαμβάνονται στον υπολογισμό του στοιχείου σκυροδέματος.
Συμπεριφορά του χάλυβα στη δοκιμή κάμψης
Όσον αφορά το σημείο διαρροής (που παρατηρείται από το εξωτερικό από τις μεγάλες παραμορφώσεις των στηρίξεων ή από τις γραμμές διαρροής), είναι σημαντικό ότι θα συμβεί κατά τη δοκιμή κάμψης σε ελαφρώς χαμηλότερες αλλά υψηλότερες τάσεις από αυτές που λαμβάνονται κατά τη δοκιμή της αντοχής εφελκυσμού της ράβδου δοκιμής. Μετά την υπέρβαση της αντοχής διαρροής του χάλυβα στις ζώνες τάνυσης των στηριγμάτων, τα φορτία μπορούν να αυξηθούν εάν τα στηρίγματα είναι επαρκώς ασφαλισμένα έναντι λυγισμού ή συστροφής.
Δοκιμή κάμψης: η φωτογραφία δείχνει εργαστηριακή διαδικασία, όχι κριτήρια αποδοχής προϊόντος. Η γεωμετρία του δείγματος, τα στηρίγματα, η ταχύτητα, η θερμοκρασία, η κατεύθυνση κύλισης και τα κριτήρια ταξινόμησης πρέπει να αντιστοιχούν στο εφαρμοζόμενο πρότυπο και στον ακριβή τύπο χάλυβα.
Αντοχή σε κόπωση του χάλυβα
Οι ιδιότητες αντοχής που προσδιορίζονται κατά τις συνήθεις δοκιμές τάσης, συμπίεσης ή κάμψης παρέχουν λεπτομερείς πληροφορίες για τη συμπεριφορά του χάλυβα υπό στατική φόρτιση. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η αντοχή διαρροής κατά τη μακροχρόνια στατική φόρτιση θα είναι ελαφρώς χαμηλότερη από το όριο που προκύπτει από τη συνήθη δοκιμή μέχρι την αστοχία. Εάν τα στατικά φορτία ακολουθούνται από συχνά φορτία (π. Επομένως, οι χάλυβες για δομικά στοιχεία, που θα εκτεθούν κυρίως σε κινούμενα φορτία, ελέγχονται με συχνή φόρτιση.
Τις περισσότερες φορές, σταθερά και κινούμενα φορτία συμβαίνουν ταυτόχρονα. Τα ακόλουθα παραδείγματα περιγράφουν την ουσία του προβλήματος. Ράβδοι που φαίνονται στην εικόνα1είναι κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό και χυτά από την ίδια ράβδο. Η κάτω ράβδος κάμπτεται αργά με σταδιακή φόρτωση. επομένως, θα μπορούσε να λυγίσει. Η άνω ράβδος υποβάλλεται επανειλημμένα σε επαναλαμβανόμενη φόρτιση, με καταπονήσεις πολύ χαμηλότερες από αυτές που επικρατούν στην πρώτη ράβδο. Μετά από αρκετή ώρα, η πάνω ράβδος έσπασε χωρίς να παρουσιάζει μόνιμη παραμόρφωση γύρω από το κάταγμα. Σύμφωνα με αυτό, η συμπεριφορά του υλικού σε περίπτωση αστοχίας εξαρτάται σημαντικά από τον τρόπο με τον οποίο εφαρμόζεται το φορτίο. Το συγκεκριμένο παράδειγμα, που αναφέρεται σε φορτία κάμψης, είναι επίσης χαρακτηριστικό και άλλων τύπων φορτίων. Στις εικόνες2και3παρουσιάζονται παραδείγματα δοκιμών εφελκυσμού. εικόνα2αναφέρεται σε ένα απλό παράδειγμα δοκιμασίας δακρύων και το Σχ3σε δοκιμές μεταβλητής τάσης μονής κατεύθυνσης.
Όσον αφορά την εφαρμογή αυτών των γεγονότων, είναι σημαντικό ότι - εκτός από τη συμπεριφορά που επιδεικνύεται κατά τη συνήθη δοκιμή σχισίματος - πρέπει να αξιολογηθεί ιδιαίτερα η τιμή του κατασκευαστικού στοιχείου, το οποίο έχει τρυπηθεί ή του οποίου η διατομή έχει υποστεί άλλες αλλαγές. Η αντίσταση μιας τρυπημένης ράβδου σε συχνά φορτία είναι πολύ χαμηλότερη από την αντίσταση μιας ράβδου που δεν έχει τρυπηθεί, αφού τα κατώφλια τάσης εμφανίζονται στα άκρα της οπής. Η τάση στην άκρη της οπής, εάν προκαλείται από συχνά φορτία, θα είναι πάντα σημαντικά μεγαλύτερη από τη μέση τάση. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα διατρυπημένα δομικά στοιχεία κάτω από συχνά φορτία παρουσιάζουν πολύ μικρότερη αντοχή από τα μη διάτρητα στοιχεία.
Μια τελευταία σημείωση για την κόπωση: η ρωγμή λόγω κόπωσης μπορεί να συμβεί σε τάσεις χαμηλότερες από αυτές που προκαλούν ορατή πλαστική παραμόρφωση. Τρύπες, συγκολλημένες λεπτομέρειες, ξαφνικές αλλαγές στην τομή, διάβρωση και ζημιές αλλάζουν την κατηγορία των λεπτομερειών και τη ζωή. Οι κατασκευές υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση απαιτούν ειδικό υπολογισμό κόπωσης, σχέδιο επιθεώρησης και αξιολόγηση ειδικού για κάθε ρωγμή που ανιχνεύεται.