Zad 1 Zalety oraz wady konstrukcji stalowych
Zalety konstrukcji stalowych:
- wysoka wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie i zginanie, oraz duża
wytrzymałość na ścinanie, dzięki czemu zużywa się niewielkie ilości materiału,
- jednorodność struktury i niezmienność właściwości mechanicznych w czasie ( możliwość
bardzo dokładnego obliczania i wykorzystania konstrukcji),
- stal jako materiał odpowiada dobrze założeniom, na których oparte są hipotezy
wytrzymałościowe i metody wymiarowania,
- niezawodność pracy – wyroby wykonywane są w wyspecjalizowanych zakładach
przemysłowych pod fachową kontrolą, co daje gwarancję wysokiej jakości wyrobów i
konstrukcji,
- niewielka masa konstrukcji, dzięki dużej wytrzymałości,
- wygoda w transporcie i montażu konstrukcji,
- wykonawstwo i montaż są możliwe prawie niezależnie od pory roku i warunków
klimatycznych, co zapewnia szybkie tempo budowy,
- możliwość znacznego uprzemysłowienia produkcji,
- konstrukcje stalowe łatwo wzmacniać i przerabiać, rozbiórka konstrukcji, w razie
uszkodzenia budowli lub zakończenia jej eksploatacji, odbywa się szybko i nie przysparza
zbyt wiele trudności. Elementy rozbiórkowe można stosować powtórnie, lub stanowią one
cenny surowiec do produkcji nowych wyrobów stalowych.
Wady:
- wrażliwość na korozję,
- mała odporność na wysoką temperaturę i ogień,
- słabe parametry akustyczne,
- wysoka cena materiału,
- niektóre gatunki stali cechuje ponadto wrażliwość na obciążenia udarowe, zmęczenie od
obciążeń dynamicznych, oraz kruchość elementów w niskich temperaturach.
Wady te można , częściowo ograniczyć lub wyeliminować odpowiednim doborem gatunku
stali lub zwiększonymi wymaganiami ochrony przeciwpożarowej.
Zad 2 Rodzaje budowlanych konstrukcji stalowych
1. Konstrukcje prętowe, których konstrukcją nośną jest szkielet prętowy, zaś
podstawowymi częściami są elementy pełnościenne lub kratowe, takie jak słupy,
belki, łuki.
Mają one zastosowanie jako:
- szkielety budynków przemysłowych, takich jak hale jedno lub wielonawowe przemysłowe,
magazynowe, wiaty (wraz z belkami podsuwnicowymi, pomostami roboczymi), itp.
- przekrycia dachowe o dużych rozpiętościach i inne elementy konstrukcyjne w obiektach
Użyteczności publicznej, takich jak hale sportowe, wystawowe i dworcowe, hangary,
sale teatralne i kinowe, itp.
- szkielety konstrukcyjne budynków wielokondygnacyjnych,
- mosty drogowe i kolejowe, kładki dla pieszych,
- konstrukcje specjalne – maszty i wieże radiowe i telewizyjne, telefonii komórkowej,
konstrukcje wsporcze kolei linowych, słupy elektrycznych linii przesyłowych, estakady itp.
2. Konstrukcje wiszące, w których zamiast sztywnych elementów stosowane są cięgna w
postaci drutów, lin, łańcuchów. Konstrukcje takie stosuje się w przypadku przekryć o
dużych rozpiętościach, mostów itp.
3. Konstrukcje z blach stalowych w postaci płyt i powłok, mające zastosowanie w
zbiornikach na ciecze i gazy, silosach, kominach, rurociągach.
Zad 3 Podział stali ze względu na stopień odtlenienia
- stal nieuspokojoną, odtlenioną zwykle tylko manganem, który obniża zawartość FeO, ale
nie do tego stopnia, aby zapobiec reakcji FeO + C = Fe + CO, w wyniku której z
krzepnącego wlewka wydzielają się gazy, dając zjawisko tzw.„wrzenia”. Wlewek po
skrzepnięciu ma liczne pęcherze i zwiększoną zawartość węgla do 0,2%, manganu do
0,5%, oraz zanieczyszczenia w postaci siarki i fosforu.
- stal półuspokojoną, odtlenioną silniej niż poprzednia, oprócz manganu stosuje się mały
dodatek krzemu (0,15%) Wlewek krzepnie bez „wrzenia”, ale wydzielają się gazy w postaci
pęcherzy wewnętrznych. Uzyskuje się w ten sposób większy uzysk materiału z wlewka stali
- stal uspokojoną, odtlenioną krzemem (0,15 – 0,35%) i częściowo glinem, do tego stopnia,
że przy krzepnięciu wlewka nie zachodzą żadne reakcje z wydzielaniem się gazow. Wlewki
są wolne od wad, poza częścią górną, którą odcina się i odrzuca przy przeróbce
plastycznej.
Zad 4 Wytwarzanie konstrukcji stalowych-podstawowe procesy
Zad 5 Wymienić główne składniki(dodatki) stopowe stali i krótko opisac wpływ na stal 3 z nich
Wpływ składników stopowych na jakość stali
• Węgiel – C jest podstawowym składnikiem stali, decydującym owłaściwościach mechanicznych stali. Wraz ze wzrostem zawartości węgla wstali zwiększa się twardość, granica plastyczności i wytrzymałość doraźna.Obniżają się natomiast właściwości plastyczne stali: udarność, wydłużenie i
przewężenie.
• Mangan – Mn w stali węglowej jest wprowadzany głównie w celu związania siarki i tlenu. W stali niskostopowej mangan przy ilości większej od 0,8%,zwiększa wytrzymałość i hartowność, a przy ilości do 2% zwiększa udarność i odporność na ścieranie. Dopuszczalną zawartość manganu w
stali ustala się w zależności od ilości węgla. Między innymi ocena spawalności metalurgicznej zależy od tzw. równoważnika węgla CE, wyrażonego wzorem: CE = C + Mn/6 + (Cr + V + Mo)/5 + (Ni + Cu)/15
Spełnienie warunku CE < 0,42% oznacza, że stal jest dobrze spawalna, gdy CE = 0,42 – 0,60%, to wymagane jest podgrzanie elementów stalowych przed spawaniem, a powyżej także dodatkowa obróbka cieplna.
Krzem – Si w stali węglowej spełnia funkcję odtleniacza. Krzem zwiększa twardość, wytrzymałość na rozciąganie, a zwłaszcza sprężystość stali, wpływa niekorzystnie na wydłużenie, przewężenie, udarność i spawalność.
• Aluminium – Al działa odtleniająco, wiążąc gazy: tlen i azot. Dodatek aluminium 0,02% gwarantuje wysoki stopień uspokojenia stali i zapewnia wysoką udarność stali oraz odporność na kruche pękanie w obniżonej temperaturze.
• Chrom – Cr podobnie jak mangan, zwiększa twardość stali, jej wytrzymałość na rozciąganie oraz granicę plastyczności i sprężystości. Chrom tworzy z węglem trwałe węgliki przez co zwiększa się odporność naścieranie, większe ilości chromu powodują także odporność na rdzewienie.
• Nikiel – Ni zwiększa hartowność, twardość i wytrzymałość stali, a także wpływa dodatnio na ciągliwość stali i jej udarność w niskiej temperaturze.
• Wanad – V tworzy drobnoziarnistą strukturę stali. Dzięki twardym węglikom zwiększa się odporność stali na ścieranie. Dodatek wanadu 0,15 – 0,30%ma dodatni wpływ na właściwości mechaniczne stali i zwiększa jejsprężystość, wytrzymałość i udarność, a także ciągliwość. Podnosi również odporność stali na korozję.
Miedź – Cu znajduje się prawie w każdej stali w ilości od 0,1 do 0,2%. Miedź zwiększa odporność stali na korozję, a ponadto z dodatkiem Cr i Ni podwyższa jej wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności.
• Molibden – Mo dodatek w ilości 0,2 – 0,3% powoduje zwiększenie hartowności stali i wytrzymałości oraz granicy plastyczności i sprężystości. Ponadto zwiększa odporność stali na pełzanie.
• Niob – Nb polepsza spawalność stali.
• Tytan – Ti zwiększa wytrzymałość stali.
• Fosfor – P składnik szkodliwy, trudny do usunięcia, gdyż wiąże się z Żelazem. Fosfor nieznacznie zwiększa wytrzymałość stali, ale silnie obniża jej plastyczność i udarność, powodując również tzw. kruchość na zimno.
• Siarka –S traktowany jako zanieczyszczenie, pierwiastek również szkodliwy. Siarka tworzy z Żelazem siarczek Żelaza, powodując kruchość stali na gorąco.
• Azot, tlen – pierwiastki niepożądane, powodujące starzenie stali, a także niekiedy obniżenie udarności.
Zad 6 Oznaczenia stali wg EN-10025-znaczenie podstawowych symboli
G1 – stal nieuspokojona
G2 – stal uspokojona
G3 – stal normalizowana
G4 – stan dostawy
wg wytwórcy
Zad 7 Wykres naprężenie-odkształcenie dla stali niskowęglowych i niskostopowych
...
ossad