Archyvinio eksperto turinys: straipsnyje išsaugomi istoriniai pavadinimai, lentelės ir teiginiai apie plieno sudėtį ir mechanines savybes, tačiau tai nėra galiojantis standartas, medžiagos specifikacija, sertifikatas, konstrukciniai skaičiavimai ar terminio apdorojimo ir bandymo instrukcija. Projektinės vertės priklauso nuo tiksliai nustatyto plieno tipo ir partijos, gamybos būklės, storio, temperatūros, suvirinamumo, kietumo, nuovargio ir taikomo standarto. Guolių medžiaga turi turėti atsekamus dokumentus ir būti parinkta bei patikrinta atsakingo eksperto.
Šiandien Savo Kusić daugiausia dėmesio skiria mediniams langams, mediniai-aliuminio langai, priskirti langai, durys ir prašymai pateikti citatą. Šis straipsnis išlieka kaip istorinis archyvas ir nėra pasiūlymas armatūros gamybai, plieninių konstrukcijų projektavimui ar bandymams.
Statybinio plieno sudėtis ir istoriniai ženklai
Lydant geležies rūdas, sumaišytas su kuru, ir pridedant priemaišų – dažniausiai kalkakmenio –, taip pat į aukštakrosnę įleidžiant įkaitintą slėginį orą, gaunamas ketus. Ketaus sudėtyje yra daugiau nei 1,7% anglies; jo negalima kalti, valcuoti, kalti ar presuoti – todėl jo negalima įvairiai formuoti. Kalvystė gaminama iš ketaus pučiant orą pagrindiniame konverteryje arba iš ketaus laužo ir ketaus krosnyje (Siemens-Martin krosnis). Iš jo valcuojant, presuojant ir kaliant galima sukurti įvairias formas. Visa kaltinė geležis vadinama plienu.
Istorinės lentelės: Senieji plieno pavadinimai, standartai, nuolaidos ir lenkimo procedūros pateiktose lentelėse negali būti naudojamos šiandieninei medžiagai gauti, identifikuoti ar matuoti. Galioja tik pristatytos partijos etiketė ir dokumentai, su lygiavertiškumo patikrinimu pagal sutartą ir galiojantį standartą.
Statybinio plieno cheminė sudėtis
Techninė geležis yra ne gryna geležis, o pagrindinių elementų geležies ir anglies lydinys, dažniausiai pridedant mangano, silicio, fosforo, sumboro ir vario, rečiau su aliuminiu, chromu, nikeliu, molibdenu ir kt. Svarbiausias anglies priedas. Išlydyto plieno takumo riba ir atsparumas tempimui didėja didėjant anglies kiekiui, kol pasiekiama apie 0,9% anglies; lūžio pailgėjimas mažėja didėjant anglies kiekiui. Plieną, kuriame yra daug anglies, reikia atidžiau tvarkyti tiesinant, lenkiant, lenkiant ir pan.
Statybinis plienas Šv37.12kaip taisyklė juose yra0,08-0,15%anglies, tada apie0,5%mangano, iki0,3%silicio. Fosforo ir sieros kiekis turi būti mažas; jos sumos atitinkamai0,09%ir0,05%. Paprastai vario yra daugiau0,2%.
Vertinant cheminių analizių rezultatus, reikia atkreipti dėmesį į tai, ar tai yra lydalo analizės, ar valcuotų gaminių analizės; pastariesiems svarbu, ar imties duomenys yra susiję su mėginiais, kilę iš visos pjūvio, ar paimtus iš konkrečios vietos (iš šerdies, iš krašto, iš vieno galo).
Plieno konstrukcija, grūdinimas, grūdinimas ir atkaitinimas
Struktūros stebėjimas atliekamas ant plokščių, kruopščiai apdorotų, šlifuotų ir poliruotų paviršių, kurie, kaip taisyklė, yra rūdijami rūgščių. Tam tikrais atvejais (pvz., ant perkaitinto plieno) ant paruoštų mėginių plika akimi galima atpažinti plieno grūdelius.
Paveikslėlyje 1 pavaizduota lėtai aušinamo plieno, kurio anglies kiekis yra apie 0,1%, struktūra, o paveikslėlyje 2 pavaizduota lėtai aušinamo plieno, kurio anglies kiekis yra apie 0,3%, struktūra. Lengvi grūdai yra be anglies ir daugiausia susideda iš grynos geležies (iš čia ir vadinamas feritas); esant dideliam padidinimui, tamsios sritys atrodo dryžuotos (perlitas). Po mikroskopu galima atpažinti, kad tamsios dėmės susideda iš kietesnių ir minkštesnių sluoksnių; kietesni sluoksniai yra geležies karbidas (Fe3C), vadinamas cementitu, kuris yra įterptas į minkštesnį feritą. Vietiniai – aukštoje temperatūroje susidarę kristalai palaipsniui vėsdami suyra. Staigus įkaitusio plieno aušinimas neleidžia kristalams suirti. Kita vertus, jei staigus aušinimas atliekamas prieš prasidedant kietojo tirpalo transformacijai, tada tirpalas, kuris kitu atveju gali egzistuoti tik esant aukštai temperatūrai, ir toliau bus palaikomas kambario temperatūroje. Tokiu atveju gauname ne medžiagą, kurios anglis pasiskirsto dėmių pavidalu, o medžiagą su tolygiai paskirstyta anglimi. Tokios būklės plieno takumo riba ir tempiamasis stipris yra daug didesnis nei lėtai aušinamas tos pačios cheminės sudėties plienas, tačiau jis taip pat pasižymi mažesniu apdirbimu; toks plienas vadinamas grūdintu plienu.
Natūralu, kad vėsinimo efektas ryškiausias ant paviršių, o į vidų susilpnėja, o tai labai svarbu naudojant plieną. Grūdintas plienas turi didelius vidinius įtempius.
Laboratorinės ir terminės procedūros: metalografiniam ėsdymui rūgštimi, kaitinimui, grūdinimui ir atkaitinimui reikalinga kontroliuojama laboratorija arba dirbtuvė, identifikuota medžiaga, tinkama įranga ir apsauga. Netinkamas terminis apdorojimas gali sukelti įtrūkimus, deformacijas, prarasti tvirtumą ir didelius liekamuosius įtempius.
Plieno elgsena tempimo bandymo metu
1. Įprasti konstrukciniai plienai valcuoti
Iš tempimo bandymo, visų pirma, tamprumo modulis E gali būti nustatytas tiek suminiam, tiek tampriajam pailgėjimui. Plieno tamprumo modulis yra 200 GPa.
Nuolatinis pailgėjimas atsiranda esant žemai įtampai, tačiau statyboje jie neturi ypatingos reikšmės. Paprastas plienas pradeda „tekėti“ veikiant apkrovoms, kurios komerciniam statybiniam plienui St 37 ir betoniniam plienui dažniausiai viršija 0,24 GPa, o didelėse atkarpose ši vertė gali sumažėti iki 0,18 GPa. Dėl tėkmės susidaro didelės liekamosios deformacijos ir „išeigos linijos“. Plieno pailgėjimo diagramos linija (paveikslėlis žemiau) rodo, kad takumo riba buvo viršyta (tempimo apkrovoje ši riba dar vadinama takumo riba).
Gelžbetoninių sijų atveju armatūros tempimo ribą viršijus įtempimo zonoje, pliene susidaro dideli pailgėjimai, dėl kurių sijos įtempimo zonoje susidaro įtrūkimai ir įlinkimai, kurie pablogina sijos laikomąją galią. Ant plieno, kuriame yra daug anglies, ant grūdinto plieno ir apskritai ant spalvotųjų metalų, būdinga takumo riba, parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje, nepasirodo; nuolatinis pailgėjimas paprastai didėja ir nėra aiškios takumo ribos. Tokiais atvejais paprastai laikoma, kad takumo riba yra lygi apkrovai, kuriai esant nuolatinis 0,2%.
Vertės nėra projektiniai duomenys: tamprumo modulis, takumo riba, stiprumas ir pailgėjimas tekste perkeliami iš istorinio šaltinio. Skaičiavimui paimtos tikslios šiuolaikinės klasės, storio ir pristatymo būklės charakteristikos ir projektinės vertės, taip pat atitinkami daliniai veiksniai, leistinos nuokrypos ir atsparumo, suvirinamumo ir nuovargio reikalavimai.
2. Šaltai temptas plienas
Kiekviename ištiesintame arba sulenktame plieniniame strype yra vietiškai šaltai temptas plienas. Taip plienas vietiškai įtempiamas virš takumo ribos; nubrėžtoje dalyje brėžinio riba padidinama. Jei paprastas plieninis strypas įtemptas iki takumo ribos viršijimo, perkraunant pastebima, kad takumo ribos reikšmė padidėjo. Kuo ilgesnis „pauzės“ laiko intervalas tarp dviejų apkrovų, tuo labiau padidės takumo riba.
Be to, kadangi šalto tempimo metu skersmuo taip pat mažėja proporcingai strypo pailgėjimui, todėl plienas, kuris prieš bandymą buvo smarkiai ištemptas, pasižymės žymiai didesne takumo riba ir atsparumu tempimui nei plienas, kuris nebuvo ištemptas; tuo pačiu metu jis parodys mažesnį atsparumą smūgiams.
Šaltas tempimas naudojamas betono plienų IIb, IIIb ir IVb (tor-plieno, plieninių konstrukcijų tinklelio) gamyboje, taip pat vielų, skirtų iš anksto įtemptai armatūrai, ir kabamųjų tiltų lynų gamyboje.
Šaltas apdirbimas ir sutvirtinimas: Istorinės šaltai temptos markės ir aprašymai nerodo šiuolaikinio gaminio. Armatūros lenkimas, tiesinimas, pakartotinis lenkimas, suvirinimas arba kaitinimas gali pakeisti armatūros savybes ir tai leidžiama tik tada, kai tai leidžiama pagal gaminio dokumentaciją, dizainą ir taikomą standartą.
Plieno elgsena atliekant slėgio bandymą
Tai, kas buvo pasakyta apie išlydyto plieno elastingumą ir tempimo ribą, atitinkama prasme galioja ir slėgio apkrovai. Konstrukcinio plieno takumo vertės (slėgio atveju tai vadinama takumo riba), gautos gniuždymo ir tempimo bandymo metu, nedaug skiriasi. Tačiau esant slėgiui, apkrovos padidėjimas virš gniuždymo ribos galimas tik naudojant labai trumpus elementus.
Sulenkimo dėsniai taikomi plonoms meškerėms. Tuo pačiu metu, visų pirma, reikėtų atsižvelgti į atitinkamas prielaidas, nesvarbu, ar jos susijusios su strypo galų atramos ir suspaudimo būdu, ar su strypo ašies nukrypimais nuo nustatytos padėties.
Presuoti elementai: vien medžiagos stiprumas nenulemia strypo laikomosios galios. Skaičiuojant betono elementą turi būti įtrauktas plonumas, pradinis kreivumas, liekamieji įtempiai, vietinis ir visuotinis sulinkimas, atramos, jungtys ir trūkumai.
Plieno elgsena atliekant lenkimo bandymą
Kalbant apie takumo tašką (pastebima iš išorės pagal didelius atramų įlinkius arba takumo linijas), svarbu, kad lenkimo bandymo metu ji atsirastų esant šiek tiek mažesniems, bet didesniems įtempiams nei tie, kurie buvo gauti bandant bandomojo strypo atsparumą tempimui. Viršijus plieno takumo ribą atramų įtempimo zonose, apkrovas galima padidinti, jei atramos yra pakankamai apsaugotos nuo sulinkimo ar susisukimo.
Lenkimo testas: nuotraukoje parodyta laboratorinė procedūra, o ne gaminio priėmimo kriterijai. Bandinio geometrija, atramos, greitis, temperatūra, valcavimo kryptis ir klasifikavimo kriterijai turi atitikti taikomą standartą ir tikslų plieno tipą.
Plieno atsparumas nuovargiui
Stiprumo savybės, nustatytos atliekant įprastus tempimo, gniuždymo ar lenkimo bandymus, suteikia išsamią informaciją apie plieno elgseną esant statinei apkrovai. Tuo pačiu metu reikia atsižvelgti į tai, kad takumo riba ilgalaikės statinės apkrovos metu bus šiek tiek mažesnė už ribą, gautą atliekant įprastą bandymą iki gedimo. Jei po statinių apkrovų atsiranda dažnos apkrovos (pvz., tiltai, kranų bėgiai, transporto priemonės) arba iš viso veikia tik dažnos apkrovos, duomenis apie medžiagą galima gauti tik remiantis jos elgesiu sąlygomis, kurios labiausiai atitinka praktines sąlygas. Todėl konstrukcinių elementų plienai, kurie daugiausiai bus veikiami judančių apkrovų, yra tikrinami dažnai apkraunant.
Dažniausiai stacionarios ir judančios apkrovos atsiranda vienu metu. Toliau pateikti pavyzdžiai apibūdina problemos esmę. Strypai pavaizduoti nuotraukoje1jie pagaminti iš tos pačios medžiagos ir išlieti iš to paties strypo. Apatinis strypas lėtai lenkiamas laipsniškai apkraunant; todėl jis galėjo būti sulenktas. Viršutinis strypas yra pakartotinai apkraunamas, o įtempiai yra daug mažesni nei tie, kurie vyrauja pirmajame strype. Po kurio laiko viršutinis strypas nulūžo, nepastebėdamas jokios liekamosios deformacijos aplink lūžį. Pagal tai medžiagos elgsena gedimo metu labai priklauso nuo apkrovos taikymo būdo. Pateiktas pavyzdys, kuriame kalbama apie lenkimo apkrovas, būdingas ir kitų tipų apkrovoms. Nuotraukose2ir3parodyti tempimo bandymų pavyzdžiai; paveikslėlį2nurodo paprastą plyšimo testo pavyzdį, o Fig3į vienakrypčius kintamo įtempimo bandymus.
Kalbant apie šių faktų taikymą, svarbu, kad be elgsenos, parodytos atliekant įprastą plyšimo bandymą, ypač turi būti įvertinta konstrukcinio elemento, kuris buvo išgręžtas arba kurio skerspjūvis buvo kitaip pakeistas, vertė. Gręžto strypo atsparumas dažnoms apkrovoms yra daug mažesnis nei negręžto strypo atsparumas, nes skylės kraštuose atsiranda įtampos slenksčiai. Įtempis skylės krašte, jei jį sukelia dažnos apkrovos, visada bus žymiai didesnis nei vidutinis įtempis. Dėl to dažnai apkraunami gręžtiniai pastato elementai turi daug mažesnį stiprumą nei negręžti elementai.
Paskutinė pastaba apie nuovargį: nuovargio įtrūkimai gali atsirasti esant mažesniems įtempiams nei tie, kurie sukelia matomą plastinę deformaciją. Skylės, suvirintos detalės, staigūs pjūvio pokyčiai, korozija ir pažeidimai keičia detalių kategoriją ir tarnavimo laiką. Pakartotinai apkraunamoms konstrukcijoms reikalingas specialus nuovargio skaičiavimas, apžiūros planas ir kiekvieno aptikto įtrūkimo ekspertinis įvertinimas.