Руководство по составу и использованию конструкционной стали в строительстве

Вы когда-нибудь смотрели на высокие небоскребы или восхищались великолепными мостами, пересекающими огромные реки?Как "железный человек" строительстваНо что же такое конструктивная сталь и чем она отличается от обычной?И где она играет решающую рольДавайте рассмотрим этот жизненно важный строительный материал подробно.

Проще говоря, конструктивная сталь - это металл на основе углерода, который в основном используется в строительных проектах.это ассортимент стальных изделий, отвечающих специальным отраслевым стандартам, установленным ASTM InternationalТолько сталь, соответствующая стандартам ASTM, считается конструктивной сталью.

Ключевое различие между конструктивной и неструктурной сталью заключается в составе.

Сталь представляет собой сплав железа и углерода - двух известных элементов, которые редко существуют в чистой форме.Структурная сталь достигает своих превосходных свойств благодаря точному контролю содержания углерода и добавлению других легирующих элементов.

Производство стали осуществляется двумя основными методами: переработка сырья (железной руды) или переработка металлолома.

1. Добыча железной руды:В США шахты Миннесоты содержат богатые ресурсы железной руды, обычно в форме магнетита, требующие процессов измельчения и магнитного разделения.
2. Сплав высокой печи:Добытая руда остается хрупкой, пока не соединится с углеродом.вызывая химические реакции, когда углеродные связи с кислородом из оксидов железа, производя углекислый газ и железо, процесс называется редукцией.
3. Контроль содержания углерода:Полученный материал содержит избыточное количество углерода для стандартов конструкционной стали.25% √определяющая характеристика конструкционной стали, обеспечивающая оптимальную прочность при сохранении отличной пластичности и работоспособности.

Помимо обработки сырья, конструктивную сталь можно также производить путем переработки стального лома, что является экологически чистой и экономически эффективной альтернативой.

• Электрическая дуговая печь Сталелитейная промышленностьСтройная сталь плавится в электрических дуговых печах с использованием электродов, генерируемых высокой температурой.

Структурная сталь служит различным приложениям за пределами строительства, включая автомобильное производство и энергетическую инфраструктуру.и упаковки продуктов питания/напитокОднако мы сосредоточимся на его архитектурном применении.

Структурная сталь обычно строится:

• Высокие здания
• Жилые сооружения
• Промышленные объекты/склады
• Мосты
• Сооружения для парковки

Структурная сталь остается предпочтительным выбором для инженеров, архитекторов и подрядчиков из-за своей непревзойденной прочности.проявлять гибкость, и сохраняет экономическую эффективность, что делает его идеальным для различных строительных проектов.

Еще одной важной характеристикой является работоспособность. Структурная сталь может быть легко разрезана и сформирована в различные формы.

Хотя формы можно настроить, традиционные формы подразделяются на четыре категории: балки, углы, каналы или пластины.

• Стрелки:
  • I-Beams:Иконическое I-образное поперечное сечение появляется практически во всех основных конструкциях.
  • У-лучи:U-образные балки поддерживают вертикальные нагрузки и некоторые горизонтальные нагрузки, хотя и с меньшей пропускной способностью, чем I-полосы.
  • Круглые/квадратные балки:Твердые балки более распространены в промышленном оборудовании, чем в строительных конструкциях.
• Угол:
  • Угловые балки:Л-образные балки с 90-градусными соединениями закрепляют системы пола к фундаментам и создают угловые соединения.
  • Полые конструктивные секции (HSS):Круговые полые стержни превосходят в сварных рамах, обрабатывающих многонаправленные нагрузки, и предлагают исключительную стойкость к боковому скручиванию.
• Плиты:
  • Плоские стволы:Плочи прямоугольные, используемые в качестве соединительных элементов в жилых/коммерческих конструкциях.
• Канал:
  • C-каналы:Горячекатаные C-образные блоки поддерживают основные грузоподъемные балки с более широкими соединениями фланцевой сети, чем I-полосы.

Еще одно важное применение заключается в арматуре стальных арматурных балок, встроенных в бетон для повышения прочности.Прочность конструкционной стали на растяжение идеально дополняет прочность бетона на сжатие.

Ребар появляется в:

• Мосты
• Здания
• Небоскребы
• Дома
• Хранилища
• Фундации

Большая часть руды США поступает из Миннесоты и Мичиганского региона озера Супериор, с дополнительными источниками в штате Юта.Американские сталелитейные шахты производят более 9 миллионов тонн в год, что значительно превышает внутреннее потребление в 2017 году в 3.5 миллионов тонн.

Однако с 2010 года объем импорта готовой конструкционной стали вырос, превысив 1 миллион тонн только в 2018 году из Китая, Мексики,и Канады - спорный вопрос о домашней занятости и зависимости от ресурсов.

Как и все материалы, конструктивная сталь имеет и преимущества, и ограничения.

• Прочность:Высокое соотношение прочности к весу и прочность на растяжение повышают продолжительность жизни.
• Конструктивность:Легкая изготовление в различные формы позволяет гибкость дизайна.
• Эффективность:Стальная рама часто оказывается более экономичной благодаря:
  • Снижение затрат на фундамент (легкие конструкции)
  • Быстрее строительство снижает затраты на рабочую силу
  • Доходы от предыдущей занятости
  • Проще и дешевле
• Безопасность:Многочисленные регулирующие органы контролируют производство. Защитные покрытия предотвращают повреждение коррозией / пожаром. Сталь устойчива к плесени (в отличие от древесины) и предлагает возможность переработки.

• Коррозия:Все железные сплавы разрушаются при воздействии воздуха/влажности, хотя покрытия смягчают это.
• Огнестойкость:В то время как сталь плавится около 2500 ° F (против типичных зданий пожаров, достигающих 2000 ° F), он теряет структурную целостность при высоких температурах, требуя огнеупорности.
• Энергоэффективность:Тепловые мосты (передача тепла через стальные рамки) уменьшают изоляцию по сравнению с деревянными рамками.

Структурная сталь варьируется в зависимости от химического состава и механических свойств.

• A36:Популярные для колонн, балки и покрытия с отличной прочностью и доступностью.
• А572:Высокое соотношение прочности и веса идеально подходит для мостов, передающих башен и американских горных ходов.
• A588:Высокая атмосферная коррозионная устойчивость подходит для проектов на открытом воздухе.
• A514:Экстремальная грузоподъемность (100 000 psi) для кранов и тяжелых машин.

Правильно удерживаемая конструктивная сталь держится более 50-100 лет, устойчива к плесени, влаге, термитам, ветру и сейсмическим силам.Инженеры борются с коррозией путем оцинковки, примеривание, порошковое покрытие или окрашивание, учитывая такие факторы окружающей среды, как:

• Уровни pH
• Воздействие кислорода
• Содержание влаги
• Контакт соленой воды
• Температура/влажность
• Количество осадков
• Загрязнители воздуха

Структурные инженеры проектируют здания так, чтобы они выдерживали живые/мертвые нагрузки, снег, ветер и землетрясения.Они анализируют состав почвы, чтобы предотвратить проблемы с фундаментом и использовать соотношение прочности и веса стали для эффективности материала.

Структурная детализация включает в себя создание спецификаций (чертежей или письменных планов), обеспечивающих долгосрочную стабильность.анализируя чертежи для проверки правильных путей нагрузки, передающих силы к фундаментамСреди других соображений:

• Пределы вибрации
• Усталость (сломы, вызванные стрессом)
• Скручивание

Структурная стальная краска служит эстетическим и защитным целям.

1. Промывка под давлением для удаления мусора/черепицы (разложившаяся краска)
2. Скребление и приготовление для адгезии краски
3. Наносить высококачественную внешнюю краску (иногда акриловую для долговечности)

В то время как сталь не растает при обычных пожарах (точка плавления 2000 ° F против 2500 ° F), строительные кодексы требуют минимального 2-часового пожароустойчивости, поскольку высокие температуры угрожают структурной целостности.

Стоимость стройматериала колеблется в зависимости от рыночных условий.

• 0,90 - 1,55 доллара за фунт для балки
• ~ $90 за тонну для оптовых закупок
• $1,100-$4,300 (или $90-$400 за квадратный фут) за среднюю установку балки, включая технику, разрешения, материалы и рабочую силу