Достоинства и недостатки ск из различных материалов реферат

Обновлено: 02.07.2024

Спрос на конструкционную сталь продолжает расти. Для производства строительных конструкций и механизмов промышленного назначения этот материал является незаменимым. Это обусловлено его прочностью, устойчивостью к разрушению и пластичностью.

Особенности конструкционной стали

Высокие требования прочности, предъявляемые к конструкциям и механизмам, требуют использования при их производстве материала с определенными характеристиками. Одним из материалов, с соответствующими физическими, химическими и механическими параметрами является конструкционная сталь. Она устойчива к постоянным и переменным нагрузкам, обладает определенной износостойкостью и антикоррозийными качествами. Для усиления или дополнения свойств материала может использоваться легирование.

Структура конструкционной стали включает железо, медь, марганец и другие элементы. Главным среди них является углерод. Он обеспечивает составу определенную прочность и наделяет его ключевыми особенностями. Количество углерода влияет на такие параметры стали:

хладноломкость;
устойчивость к внешним факторам и нагрузкам.

В зависимости от состава конструкционная сталь делится на несколько классов. Чем выше количество серы и фосфора в сплаве, тем ниже порог его хладноломкости и красноломкости.

Классификация сталей по содержанию фосфора и серы:

до 0,05% - обыкновенного качества;
до 0,035% - качественные;
до 0,025% - высококачественные;
до 0,015 % - особо качественные.

Классификация

Российские марки можно классифицировать по такому принципу:

низколегированные углеродистые стали (ГОСТ 1050);
низколегированные конструкционные стали с углеродом (ГОСТ 5058);
среднелегированные (ГОСТ 4543);
качественные стали по ГОСТ 14959;
Специальные конструкционные стали – высоколегированные, со специальными характеристиками и антикоррозийной защитой.

Сталь можно отнести к категории конструкционных, при наличии в составе готового сплава определенного процента углерода. Минимальный показатель при этом регламентируется и составляет 0,05%, а верхняя граница не имеет жесткого ограничения и может составлять как 0,7%, так и 0,85%.

Для точного отнесения к конструкционным сталям можно использовать и такие параметры:

Текучесть. Характеризует максимальное значение сжатия, при котором не происходит разрушение. Стали с большим значением относятся к конструкционным, с маленьким – к инструментальным.
Концентрация примесей.

На производстве может использоваться и такая классификация для стали:

углеродистая;
низколегированная;
легированная;
автоматная;
подшипниковая;
пружинная;
теплостойкая.

Применение

Конструкционная сталь является универсальным материалом, благодаря своим качественным характеристикам. Легированные стали применяются в машиностроительной отрасли, строительстве и на производстве. Низколегированные стали используются при изготовлении локомотивов, вагонов, другого жд транспорта и трамваев, инженерных сооружений и различных конструкций. Подшипниковая сталь предназначена для производства элементов, на которые возможно точечное воздействие – шарики, ролики, беговые дорожки и т.п. Из пружинной стали производят пружины и рессоры. Автоматная сталь востребована при изготовлении крепежей и мелких деталей.

Преимущества и недостатки конструкционной стали

Для получения стали с необходимыми характеристиками обязательно проводят термическую обработку, после которой конструкционный материал способен обеспечить такие характеристики:

эффективное сопротивление пластическим деформациям;
способность к сильному прокаливанию;
использование мягких охладителей при термообработке исключает трещины и коробления;
оптимальный запас вязкости;
высокая хладноломкость.

Есть у материала и недостатки:

подверженность обратимой отпускной хрупкости;
увеличение мягкости после температурной обработки;
потеря однородности в местах деформирования.

Выбор с учетом маркировки

Для точности выбора необходимо разбираться в правилах маркировки. Сочетание Ст указывает на принадлежность с тали к углеродистым обыкновенного качества. Номер марки отражается в цифрах от 0 до 6. Следующее обозначение – степень раскисления:

сп – спокойные;
пс – полуспокойные;
кп – кипящие.

При маркировке углеродистых качественных сталей, указанной в названии значение говорит о количестве углерода. Степень раскиления указывается таким же образом, но в маркировке спокойных индекс сп не указывается.

При использовании литой макроструктуры указывается индекс Л. При наличии в составе определенных элементов, используется такое их обозначение:

алюминий – Ю;
бор – Р;
ванадий – Ф;
вольфрам – В;
кобальт – К;
кремний – С;
марганец – Г;
медь – Д;
молибден – М;
никель – Н;
ниобий – Б;
титан – Т;
хром – Х.

Следующая за определенной буквой цифра говорит о проценте содержания вещества. если она отсутствует, значит содержание менее 1%.

Первая цифра в названии указывает количество углерода в легированной стали. Большая буква А в конце названия указывает на принадлежность к высококачественным сталям. Особо высококачественные стали маркируются буквой Ш. Низколегированные конструкционные стали маркируются буквой С и содержат число, отражающее предел текучести. При наличии в маркировке буквы Д сталь имеет антикоррозийные свойства, К – специальный химсостав, Т – усиленная прочность после термообработки.

Железобетонные конструкции. Сборный и монолитный железобетон с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой является основным материалом капитального строительства. На заводах сборного железобетона готовят для зданий и сооружений стеновые блоки и панели из тяжелых и легких бетонов, колонны, плиты перекрытий и покрытий, фермы, балки и арки, подкрановые балки, фундаментные блоки, элементы пространственных покрытий; для инженерных сооружений – сборные элементы пролетных строений мостов, подпорных стен, подземных переходов, обделки тоннелей на автомобильных и железных дорогах и т. д., а также отдельные изделия — опоры контактной сети, шпалы, трубы, элементы оград и др. В виде монолитных конструкций они находят применение в гидротехнических сооружениях и в фундаментах под тяжелые нагрузки.

Металлические конструкции. Конструкции из алюминиевых сплавов благодаря малому собственному весу и высокой прочности используют для выполнения изгибаемых и растянутых конструкций большепролетных сооружений. Стальные конструкции целесообразны главным образом в зданиях и сооружениях с большими нагрузками, пролетами и высотами, а также в цехах металлургических заводов с технологическими процессами, сопровождающимися выделением большого количества тепла. Железобетонные конструкции при этом выходят из строя из-за пересушивания бетона, а стальные при нагреве до 100. 150°С работают достаточно надежно. Они используются также в высоконапорных трубопроводах для нефти и газов, резервуарах, при сооружении каркасов уникальных высотных зданий, опор высоковольтных электросетей, подвижных конструкций крапов, разводных мостов и т. д.

В настоящее время в производственных зданиях стальные конструкции рекомендуется применять для ферм покрытий пролетом более 30 м, подкрановых балок под краны грузоподъемностью более 30 т, колонн высотой более 16 м. В общественных зданиях, спортивных сооружениях металлические конструкции во многих случаях оказываются более выгодными, чем железобетонные.

Деревянные конструкции. В районах, где древесина является местным материалом, деревянные конструкции успешно используются для строительства жилых и сельскохозяйственных зданий, а также инвентарных подвижных и сборно-разборных зданий.

Наиболее перспективными являются клееные деревянные конструкции. Преимуществами клееных деревянных конструкций являются их индустриальность, долговечность, достаточная надежность при пожаре, значительная химическая стойкость безметалльных элементов при эксплуатации в сухих условиях.

Каменные и армокаменные конструкции в основном применяют в качестве столбов и стеновых ограждении. В общем балансе стеновых материалов каменные конструкции составляют около 50%. При механизации строительных процессов каменные конструкции эффективны при строительстве жилых домов высотой до 16 этажей, общественных и сельскохозяйственных зданий.

Достоинства и недостатки строительных конструкций и области их рационального применения

Сравнение достоинств и недостатков строительных конструкций из различных материалов проводится по следующим основным показателям.

Вес. Несомненным достоинством обладают строительные конструкции, вес которых при прочих равных условиях будет наименьшим. Если принять вес стальных конструкций за единицу, то вес конструкций, работающих на сжатие, из дерева будет равен 1-1,5, из железобетона – 3-7, и из камня –15-25, а для конструкций, работающих на изгиб, из алюминиевых сплавов вес будет колебаться в пределах 0,3-0,5, из дерева – 1-1,5, из железобетона – 2-6 и из армокамня – 10-20.

Огнестойкость. Железобетонные и каменные конструкции огнестойки. Менее огнестойки предварительно-напряженные железобетонные конструкции. Металлические конструкции неогнестойки. Более огнестойкими являются массивные деревянные конструкции, но они возгораемы.

Темпы возведения. Применение металлических, сборных железобетонных и каменных крупноблочных конструкций позволяет возводить сооружения скоростными методами.

Индустриальность. Металлические, сборные железобетонные, крупноблочные каменные и заводского изготовления деревянные конструкции являются индустриальными конструкциями.

Эксплуатационные расходы. Стальные конструкции требуют затрат на окраску, предохраняющую их от коррозии. Деревянные конструкции требуют некоторых затрат на предохранение их от гниения и расстройства соединений. Конструкции из остальных материалов почти не требуют эксплуатационных затрат.

Долговечность. Строительные конструкции из металла, бетона, камня, железобетона и армокамня наиболее долговечны. Деревянные конструкции при надлежащих условиях эксплуатации, предохранении от увлажнения, гниения и расстройства соединений также могут существовать очень долгое время. Известны деревянные конструкции, существующие свыше 100 лет.

Внедрение новейших строительных технологий значительно облегчает возведение зданий и сооружений. Одним из таких конструкционных решений является несъемная опалубка, которую используют в строительстве монолитных объектов.

• пенополистероловая;
• металлическая;
• деревянная;
• железобетонная;
• изготовленная из подручных материалов.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕСЪЕМНОЙ ОПАЛУБКИ

Опалубочные несъемные конструкции значительно упрощают строительный процесс, сокращают продолжительность технологического цикла и снижают финансовые затраты. Такая опалубка имеет следующие области применения:

1 возведение стен малоэтажных зданий (коттеджи, дачные домики, гаражи, вспомогательные постройки);

2 строительство многоэтажных монолитных зданий (общественные, жилые, торговые и промышленные объекты);

3 возведение сельскохозяйственных построек и вспомогательных объектов (станции заправки для автомобилей, ограждающие конструкции);

4 замена несущих стен при капитальном ремонте;

5 надстройка 1-2 этажей в малоэтажных зданиях при реконструкции объекта;

6 утепление существующих стен.

Материалы, из которых изготовлены несъемные конструкции, обеспечивают прочное сцепление с бетоном и легко комбинируются с деревянными, металлическими, кирпичными элементами.

Компоненты несъемной опалубки монтируются непосредственно на строительной площадке, что позволяет использовать из в стесненных условиях при капремонте и реконструкции зданий. При возведении монолитных зданий с применением несъемных элементов требуется обустройство дополнительного декоративного или защитного покрытия, которое оградит внешнюю часть опалубки от негативного воздействия дождя и снега.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ НЕСЪЕМНОЙ ОПАЛУБКИ

У каждой конструкции и у каждого материала бывают, как положительные характеристики, так и отрицательные стороны. Чтобы знать с чем работать нужно подробнее знать о них. Рассмотрим какие эти качества ближе. Для качественной работы необходимо учесть все характерные черты несъемной опалубки.

Кротчайшие сроки возведения стен по сравнению с другими технологиями;
Простота в выполнении, что уменьшает время самой работы;
Стена получается очень прочная;
Доступность в цене, что благоприятно влияет на финансовое состояние застройщика;
Удобство для проведения самостоятельных работ. Такая работа не требует привлечения дополнительной строительной техники;
Такая конструкция позволит экономить на отоплении до 40 %;
Пенополистирол имеет большую устойчивость к старению.

Повышенная влажность в построенном помещении, из-за этого недостатка необходимо частое проветривание помещения;
Такой материал, как пенополистирол до сих пор находится под большими сомнениями в связи своей безопасности для здоровья;
При температуре выше 90 градусов он может выделять вредные вещества для жизни;

СЫРЬЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕСЪЕМНОЙ ОПАЛУБКИ

Они имеют довольно большую толщину стенок. Несъемные бетонные опалубки используется для строительства больших объектов. Эти блоки заполняют пенополистиролом, фиксируют внутри арматуру и заливают раствором.

Дом из несъемной опалубки: технология строительства и материалы

В составе этого кандидата самая большая доля у крупнофракционной древесной щепы (до 90%), а цемент выполняет роль связующего материала. Помимо древесины в смесь добавляют камыш, солому, тростник. Со стороны наружных стен в плиты и блоки помещают слой утеплителя — пенополистирола или минеральной ваты.

Дом из несъемной опалубки: технология строительства и материалы

Это — второй представитель экологичных деревобетонов. Он очень похож на щепоцемент, так как для производства этого стройматериала используют длинные (до 500 мм) волокна древесины. Объем их — около 70%. Дополнительный компонент фибролита — магнезит. Главная особенность этого вида — прочность на изгиб и сжатие.

Это опилкобетон — еще один вариант смеси из цемента и измельченной древесины. Отличие ее от арболита и фибролита — присутствие в составе песка. Третий компонент делает плиты более прочными, плотными, тяжелыми. Расплата за песок — худшие качества, чем у конкурентов — более низкий уровень теплоизоляции.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

Может быть изготовлена несъемная опалубка под фундамент и из досок или фанеры. Достоинства ее: низкая цена, простой монтаж, доступность материала. Минусами же этого сооружения будут необходимость в крепежных материалах и подверженность древесины гниению. Этот вариант стоит рассматривать только в случае возведения фундамента на короткий срок и для легкого здания.

Несъемная железобетонная опалубка для фундамента тоже не отличается низкой ценой. Достоинством тут является то, что за счет толщины уже готовых плит, предназначенных для опалубки, возможно значительно сэкономить раствор бетона, без потери несущих качеств создаваемого из него основания. Минусом этого вида является значительный вес плит, из-за чего для их установки требуется привлечение техники; а в случае, если необходимо поместить одну плиту на другую, приходится еще и создать специальную систему опор, иначе нижняя плита будет раздавлена верхней.

Опалубка также может быть изготовлена из гладкого шифера, профнастила и подобных материалов. Основное ее достоинство – доступная цена. Минусов же куда больше: монтаж достаточно сложен, всегда имеют место протечки бетона в грунт, несущие качества весьма сомнительны. Возводить такую несъемную опалубку под фундамент можно лишь в крайнем случае.

Достоинства и недостатки древесины как строительного материала

Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства:

- наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;
- относительно малая плотность;
- высокая удельная прочность - отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности: 100/500 = 0,2 (примерно равная стали);
- стойкость к солевой агрессии, к воздействию других химически агрессивных сред;
- биологическая совместимость с человеком и животными - в зданиях из древесины наилучший микроклимат;
- высокие эстетические и акустические свойства - лучшие концертные залы страны облицованы древесиной;
- малый коэффициент теплопроводности поперек волокон - стена из бруса шириной 200 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной стене шириной 640 мм;
- малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон - в деревянных зданиях нет необходимости устраивать температурные швы и подвижные опоры;
- меньшая трудоемкость механической обработки, возможность создания гнутоклееных конструкций.

- анизотропия строения древесины;
- подверженность загниванию и поражению жуками-древоточцами;
- сгораемость в условиях пожара;
- изменение физико-механических характеристик под воздействием различных факторов (влаги, температуры);
- усушка, разбухание, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;
- наличие пороков (сучки, косослой и других), существенно снижающих качество изделий и конструкций;
- ограниченность сортамента лесоматериалов.

Задача инженеров состоит в том, чтобы максимально использовать положительные качества древесины, уменьшить влияние ее отрицательных свойств, обеспечить экономически эффективное применение деревянных конструкций в конкретных условиях строительства и эксплуатации.

Многие природные недостатки древесины можно устранить или существенно ограничить их влияние на качеству деревянных конструкций. Так, применение КДК снимает проблему ограниченного сортамента лесоматериалов, использование листовых материалов на основе древесины (фанеры, ДВП, ДСП и др.) снижает влияние анизотропии строения древесины. С помощью конструктивных и химических мер защиты уменьшается опасность загнивания и возгорания деревянных конструкций.

Читайте также: