Archival Expert Content: pinapanatili ng artikulo ang mga makasaysayang pagtatalaga, talahanayan, at claim tungkol sa komposisyon at mekanikal na katangian ng bakal, ngunit hindi ito wastong pamantayan, detalye ng materyal, sertipiko, pagkalkula ng istruktura, o pagtuturo sa paggamot at pagsubok sa init. Ang mga halaga ng disenyo ay nakasalalay sa tumpak na natukoy na uri at batch ng bakal, kondisyon ng pagmamanupaktura, kapal, temperatura, weldability, tigas, pagkapagod at naaangkop na pamantayan. Ang materyal ng tindig ay dapat na may traceable na dokumentasyon at mapili at suriin ng isang responsableng eksperto.
Ngayon, ang Savo Kusić ay nakatuon sa mga bintanang kahoy, mga bintanang kahoy-aluminyo, pasadyang mga bintana, pinto at mga kahilingan para sa panipi. Ang artikulong ito ay nananatiling isang makasaysayang archive at hindi kumakatawan sa isang alok para sa paggawa ng reinforcement, disenyo o pagsubok ng mga istrukturang bakal.
Komposisyon at makasaysayang marka ng construction steel
Sa pamamagitan ng pagtunaw ng mga iron ores na hinaluan ng mga panggatong, at sa pagdaragdag ng mga impurities - karaniwang limestone - pati na rin sa pamamagitan ng pagpasok ng pinainit na hangin sa ilalim ng presyon sa isang blast furnace, ang pig iron ay nakuha. Ang baboy na bakal ay naglalaman ng higit sa 1,7% carbon; hindi ito maaaring huwad, igulong, pait o pinindot - samakatuwid, hindi ito mahuhugis sa iba’t ibang paraan. Ang wrought iron ay ginawa mula sa pig iron sa pamamagitan ng pagbuga ng hangin sa isang basic converter, o mula sa scrap iron at pig iron sa isang furnace (Siemens-Martin furnace). Ang iba’t ibang anyo ay maaaring malikha mula dito sa pamamagitan ng pag-roll, pagpindot at pag-forging. Ang lahat ng wrought iron ay tinatawag na steel.
Mga Historikal na Talahanayan: Ang mga lumang bakal na pagtatalaga, pamantayan, allowance at pamamaraan ng pagyuko sa mga talahanayang ipinakita ay hindi dapat gamitin sa pagkukunan, pagtukoy o sukat ng materyal sa kasalukuyan. Tanging ang label at dokumentasyon ng naihatid na batch ang may bisa, na may tseke ng pagkakapareho ayon sa napagkasunduan at wastong pamantayan.
Kemikal na komposisyon ng construction steel
Ang teknikal na bakal ay hindi purong bakal, ngunit isang haluang metal ng mga pangunahing elemento na bakal at carbon, kadalasang may pagdaragdag ng manganese, silikon, posporus, sumbor at tanso, at mas madalas na may aluminyo, kromo, nikel, molibdenum, atbp. Ang pinakamahalagang admixture ay carbon. Ang yield strength at tensile strength ng molten steel ay tumataas sa pagtaas ng carbon content hanggang sa humigit-kumulang 0,9% carbon ay maabot; Ang pagpahaba sa break ay bumababa habang tumataas ang nilalaman ng carbon. Ang bakal na may mataas na carbon content ay dapat na hawakan nang mas maingat kapag itinutuwid, baluktot, buckling, atbp.
Construction steel St37.12bilang panuntunan na naglalaman ang mga ito0,08-0,15%ng carbon, pagkatapos ay ca0,5%mangganeso, hanggang sa0,3%silikon. Ang nilalaman ng posporus at asupre ay dapat na mababa; ito ay katumbas ng halaga0,09%at0,05%. Bilang isang tuntunin, mayroong higit pang tanso0,2%.
Kapag sinusuri ang mga resulta ng mga pagsusuri sa kemikal, kailangang mag-ingat kung ang mga ito ay pinag-aaralan mula sa pagkatunaw o pagsusuri ng mga pinagsama-samang produkto; para sa huli, mahalaga kung ang sample na data ay tumutukoy sa mga sample na nagmula sa buong seksyon, o sa mga sample na kinuha mula sa isang partikular na lugar (mula sa core, mula sa gilid, mula sa isang dulo).
Steel structure, hardening, tempering at annealing
Ang pagmamasid sa istraktura ay isinasagawa sa patag, maingat na pinoproseso, lupa at pinakintab na mga ibabaw na, bilang panuntunan, ay kinakalawang ng mga acid. Sa ilang partikular na kaso (hal. sa sobrang init na bakal), ang mga butil ng bakal ay makikilala sa mga inihandang sample.
Ang larawan 1 ay nagpapakita ng istraktura ng isang dahan-dahang pinalamig na bakal na may nilalamang carbon na humigit-kumulang 0,1%, at ang larawang 2 ay nagpapakita ng istraktura ng isang dahan-dahang pinalamig na bakal na may nilalamang carbon na humigit-kumulang 0,3%. Ang mga magaan na butil ay walang carbon at pangunahing binubuo ng purong bakal (kaya ang pangalang ferrite); sa ilalim ng mataas na paglaki, ang mga madilim na lugar ay lilitaw na may guhit (perlite). Sa ilalim ng mikroskopyo, makikilala na ang mga dark spot ay binubuo ng mas matigas at malambot na mga layer; ang mas matigas na layer ay iron carbide (Fe3C), na tinatawag na cementite, na naka-embed sa softer ferrite. Mga lokal - ang mga kristal na nabuo sa mataas na temperatura ay naghiwa-hiwalay sa unti-unting paglamig. Ang biglaang paglamig ng mainit na bakal ay pumipigil sa pagkawatak-watak ng mga kristal. Kung, sa kabilang banda, ang biglaang paglamig ay isinasagawa bago magsimula ang pagbabago ng solidong solusyon, kung gayon ang solusyon - na kung hindi man ay maaari lamang umiral sa mataas na temperatura - ay patuloy na mananatili sa temperatura ng silid. Sa kasong ito, hindi kami nakakakuha ng isang materyal na ang carbon ay ibinahagi sa anyo ng mga spot, ngunit isang materyal na may pantay na ibinahagi na carbon. Ang bakal sa ganoong kondisyon ay nagpapakita ng mas mataas na lakas ng ani at mas mataas na lakas ng makunat kaysa sa mabagal na pinalamig na bakal na may parehong komposisyon ng kemikal, ngunit nagpapakita rin ito ng mas kaunting kakayahang makina; ang naturang bakal ay tinatawag na hardened steel.
Natural na ang epekto ng paglamig ay mas malinaw sa mga ibabaw, habang humihina ito patungo sa loob, na napakahalaga para sa paggamit ng bakal. Ang pinatigas na bakal ay naglalaman ng mataas na panloob na stress.
Mga Pamamaraan sa Laboratory at Thermal: Ang metallographic acid etching, heating, tempering at annealing ay nangangailangan ng kontroladong laboratoryo o workshop, natukoy na materyal, naaangkop na kagamitan at proteksyon. Ang hindi wastong paggamot sa init ay maaaring magdulot ng mga bitak, pagpapapangit, pagkawala ng tigas at mataas na natitirang stress.
Pag-uugali ng bakal sa panahon ng tensile testing
1. Ordinaryong istrukturang bakal na nasa rolled condition
Mula sa tensile test, sa unang lugar ang elastic modulus E ay maaaring matukoy pareho para sa kabuuan at elastic elongations. Ang modulus ng elasticity ng bakal ay 200 GPa.
Ang mga permanenteng pagpahaba ay nangyayari sa mababang boltahe, ngunit ang mga ito ay walang partikular na kahalagahan sa konstruksyon. Ang ordinaryong bakal ay nagsisimulang “dumaloy” sa ilalim ng mga karga na para sa komersyal na konstruksiyon na bakal na St 37 at kongkretong bakal ay kadalasang lumalampas ako sa 0,24 GPa, at sa malalaking seksyon ang halagang ito ay maaaring bumaba sa 0,18 GPa. Bilang resulta ng daloy, nangyayari ang malalaking permanenteng deformation at “mga linya ng ani”. Ang linya ng steel elongation diagram (larawan sa ibaba) ay nagpapakita na ang yield point ay nalampasan na (sa tension loading, ang limitasyong ito ay tinatawag ding yield point).
Kapag, sa kaso ng reinforced concrete beams, ang stretching limit ng reinforcement ay lumampas sa tension zone, ang mga makabuluhang elongation ay nangyayari sa bakal, kung saan ang mga bitak at baluktot ay nalikha sa tension zone ng beam, na nagpapahina sa load-bearing capacity ng beam. Sa mga bakal na may mataas na nilalaman ng carbon, sa mga tumigas na bakal at sa pangkalahatan sa mga non-ferrous na metal, ang katangian ng yield point na ipinapakita sa larawan sa itaas ay hindi lilitaw; Ang mga permanenteng pagpahaba ay karaniwang tumataas, at walang natatanging yield point. Sa ganitong mga kaso, bilang panuntunan, ang lakas ng ani ay ipinapalagay na katumbas ng pagkarga kung saan nangyayari ang permanenteng pagpahaba ng 0,2%.
Ang mga halaga ay hindi data ng disenyo: ang modulus ng elasticity, yield strength, strength at elongation sa text ay inililipat mula sa isang historical source. Para sa pagkalkula, ang mga katangian at mga halaga ng disenyo ng eksaktong modernong klase, kapal at kondisyon ng paghahatid ay kinukuha, kasama ang mga kaugnay na bahagyang salik, pagpapaubaya at mga kinakailangan para sa tibay, weldability at pagkapagod.
2. Malamig na iginuhit na bakal
Sa bawat steel rod na itinutuwid o baluktot, nangyayari ang lokal na malamig na iginuhit na bakal. Sa paggawa nito, ang bakal ay lokal na binibigyang diin sa kabila ng yield point; sa iginuhit na bahagi, ang limitasyon sa pagguhit ay nadagdagan. Kung ang isang plain steel rod ay na-load sa pag-igting hanggang sa lumampas ang lakas ng ani, sa muling pagkarga ay mapapansin na ang halaga ng lakas ng ani ay tumaas. Kung mas mahaba ang agwat ng oras ng “pause” sa pagitan ng dalawang load, mas tataas ang yield strength.
Sa karagdagan, dahil sa panahon ng malamig na pag-inat, ang diameter ay bumababa din ayon sa proporsyon ng pagpapahaba ng bar, kaya ang bakal na nalantad sa makabuluhang pag-inat bago ang pagsubok ay magpapakita ng isang makabuluhang mas mataas na lakas ng ani at lakas ng makunat kaysa sa bakal na hindi naunat; sa parehong oras, ito ay magpapakita ng mas kaunting resistensya sa epekto.
Ginagamit ang malamig na pagguhit sa paggawa ng mga konkretong bakal na IIb, IIIb, at IVb (tor-steel, steel construction mesh), gayundin sa paggawa ng mga wire para sa prestressed reinforcement at mga lubid ng mga suspension bridge.
Cold Work and Reinforcement: Ang mga makasaysayang cold drawn grades at paglalarawan ay hindi nagpapahiwatig ng modernong produkto. Ang pagyuko, pagtuwid, muling pagbaluktot, pagwelding o pag-init ng reinforcement ay maaaring magbago ng mga katangian at pinapayagan lamang ito kapag pinahihintulutan ng dokumentasyon ng produkto, disenyo at naaangkop na pamantayan.
Pag-uugali ng bakal sa panahon ng pagsubok sa presyon
Ano ang sinabi tungkol sa elasticity at tungkol sa tensile limit ng molten steel ay nalalapat sa kaukulang kahulugan sa pressure load. Ang mga halaga ng yield strength ng structural steel (sa kaso ng pressure ay tinatawag itong yield strength) na nakuha sa panahon ng compression test at ang tension test ay hindi gaanong naiiba. Gayunpaman, sa ilalim ng pressure, ang pagtaas ng load na lampas sa limitasyon ng pagdurog ay posible lamang sa napakaikling elemento.
Ang mga batas ng buckling ay nalalapat sa mga payat na pamalo. Kasabay nito, sa unang lugar, ang mga naaangkop na pagpapalagay ay dapat isaalang-alang, kung tinutukoy nila ang paraan ng pagsuporta at pag-pinching sa mga dulo ng baras, o sa mga paglihis ng axis ng baras mula sa itinatag na posisyon.
Pinindot na mga elemento: ang lakas ng materyal lamang ay hindi tumutukoy sa kapasidad ng pagdadala ng baras. Ang slenderness, initial curvature, residual stresses, local at global buckling, supports, joints at imperfections ay dapat kasama sa pagkalkula ng concrete element.
Pag-uugali ng bakal sa baluktot na pagsubok
Tungkol sa yield point (napagmamasdan mula sa labas ng malalaking pagpapalihis ng mga suporta o ng mga linya ng yield), mahalagang mangyari ito sa panahon ng bending test sa bahagyang mas mababa ngunit mas mataas na stress kaysa sa mga nakuha kapag sinusuri ang tensile strength ng test rod. Pagkatapos lumampas sa lakas ng yield ng bakal sa mga tension zone ng mga suporta, maaaring tumaas ang mga load kung ang mga suporta ay sapat na na-secure laban sa buckling o twisting.
Pagsusuri sa pagyuko: Ipinapakita ng larawan ang pamamaraan sa laboratoryo, hindi pamantayan sa pagtanggap ng produkto. Ang geometry ng specimen, mga suporta, bilis, temperatura, direksyon ng pag-ikot at pamantayan sa pagmamarka ay dapat tumutugma sa inilapat na pamantayan at ang eksaktong uri ng bakal.
Lakas ng pagod ng bakal
Ang mga katangian ng lakas na tinutukoy sa panahon ng ordinaryong tension, compression o bending test ay nagbibigay ng detalyadong impormasyon sa pag-uugali ng bakal sa ilalim ng static loading. Kasabay nito, dapat itong isaalang-alang na ang lakas ng ani sa panahon ng pangmatagalang static loading ay bahagyang mas mababa kaysa sa limitasyon na nakuha ng ordinaryong pagsubok hanggang sa mabigo. Kung ang mga static na pagkarga ay sinusundan ng madalas na pagkarga (hal. mga tulay, mga track ng crane, mga sasakyan), o kung ang mga madalas na pagkarga lamang ang kumikilos, kung gayon ang data ay makukuha lamang tungkol sa materyal batay lamang sa pag-uugali nito sa ilalim ng mga kundisyong pinakamalapit na tumutugma sa praktikal na mga kondisyon. Samakatuwid, ang mga bakal para sa mga elemento ng konstruksiyon, na higit sa lahat ay malalantad sa mga gumagalaw na karga, ay sinusuri sa pamamagitan ng madalas na pagkarga.
Kadalasan, ang mga nakatigil at gumagalaw na load ay nangyayari nang sabay. Ang mga sumusunod na halimbawa ay nagbabalangkas sa kakanyahan ng problema. Mga pamalo na ipinapakita sa larawan1ang mga ito ay gawa sa parehong materyal, at inihagis mula sa parehong bar. Ang mas mababang baras ay dahan-dahang baluktot sa pamamagitan ng unti-unting pag-load; samakatuwid, ito ay maaaring baluktot. Ang itaas na baras ay paulit-ulit na sumasailalim sa paulit-ulit na pagkarga, na may mga diin na mas mababa kaysa sa mga nangingibabaw sa unang baras. Pagkaraan ng ilang oras, nasira ang itaas na baras nang hindi nagpapakita ng anumang permanenteng pagpapapangit sa paligid ng bali. Ayon dito, ang pag-uugali ng materyal sa pagkabigo ay nakasalalay nang malaki sa paraan kung saan inilalapat ang pagkarga. Ang ibinigay na halimbawa, na tumutukoy sa mga baluktot na load, ay katangian din ng iba pang mga uri ng load. Sa mga larawan2at3ipinapakita ang mga halimbawa ng tensile test; larawan2ay tumutukoy sa isang simpleng halimbawa ng isang pagsubok sa luha, at Fig3sa unidirectional variable tension tests.
Tungkol sa aplikasyon ng mga katotohanang ito, mahalaga na - bukod sa pag-uugali na ipinakita sa panahon ng ordinaryong pagsubok sa pagpunit - ang halaga ng elemento ng konstruksiyon, na na-drilled o kung saan ang cross-section ay sumailalim sa iba pang mga pagbabago, ay dapat na masuri sa partikular. Ang paglaban ng isang drilled rod sa madalas na pagkarga ay mas mababa kaysa sa paglaban ng isang undrilled rod, dahil lumilitaw ang mga threshold ng boltahe sa mga gilid ng butas. Ang stress sa gilid ng butas, kung sanhi ng madalas na pag-load, ay palaging magiging mas mataas kaysa sa average na stress. Ang kinahinatnan ay ang mga drilled na elemento ng gusali sa ilalim ng madalas na pagkarga ay nagpapakita ng mas kaunting lakas kaysa sa mga di-drilled na elemento.
Isang huling tala sa pagkapagod: Ang pag-crack ng pagkapagod ay maaaring mangyari sa mga stress na mas mababa kaysa sa mga nagdudulot ng nakikitang plastic deformation. Ang mga butas, mga welded na detalye, biglaang pagbabago sa seksyon, kaagnasan at pinsala ay nagbabago sa kategorya ng mga detalye at buhay. Ang mga istruktura sa ilalim ng paulit-ulit na paglo-load ay nangangailangan ng isang espesyal na pagkalkula ng pagkapagod, isang plano sa inspeksyon at isang ekspertong pagtatasa ng bawat nakitang crack.