Архит._материал._-_Шеина_Ч1. Т. В. Шеина архитектурное материаловедение
 Скачать 23.57 Mb.
|
|
13.6 Виды чугунов Чугун – железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2 до 6,67 %, а также постоянные примеси кремния (до 4,5 %), марганца (1,5 %), фосфо- ра (до 1,5 %) и серы (0,08 %), а в ряде случаев и легирующие элементы (ни- кель, хром, медь, алюминий), включаемые в сплав для придания ему требуе- мых свойств. Углерод в чугуне может находиться в виде цементита и графита, либо в обоих видах одновременно. Цементит придает излому светлый цвет и харак- терный блеск; графит – серый цвет без блеска. В зависимости от формы графита и условий его образования, а также от характера металлической основы чугун делится: на серый (2,4…3,8 % С); бе- лый (2,8…3,6 % С, ) и ковкий (2,5…3 % С). 326 В белом чугуне углерод химически связан с железом в виде цементита Fe 3 C, вследствие этого он имеет повышенные твердость (НВ 4000…5000 МПа) и хрупкость, не поддается обработке. Поэтому он используется пре- имущественно как полупродукт (80 %) для переделки в сталь и для получения ковких чугунов (рисунок 242). Рисунок 242 – Структура белого доэвтектического чугуна (включения це- ментита и перлита) В серых чугунах углерод находится в состоянии графита, который имеет пластинчатую форму. Наличие его определяет се- рый цвет излома. Графитные включения могут быть крупные, средние и мелкие по величине; прямолинейные и завихренные по форме; с равномерным, гнездовым и эвтектическим расположением графита. Серый чугун является хрупким и менее прочным, чем сталь, так как графитные включения создают своеобразные «надрезы» в металлической основе, что способствует концентрации напряжений. Механические свойства серого чугуна зависят от количества и формы графита (рисунок 243). Рисунок 243 – Серый чугун: разветвленные пластины графита (темные) и зерна феррита Литье из серого литейного чугуна хорошо работает на сжатие, в два ра- за слабее на изгиб и в три-четыре раза хуже на растяжение, — эти свойства необходимо учитывать при проектировании элементов строительных кон- струкций и художественных изделий, предназначенных под отливку. Из серого чугуна изготовляют элементы строительных конструкций, ра- ботающих на сжатие – арки, своды, тюбинги метрополитена, опорные по- душки, колонны, а также отопительные радиаторы, канализационные трубы, плиты для устройства полов в производственных помещениях и запорную арматуру (таблица 58). Серый чугун, благодаря своей высокой коррозийной стойкости, чрезвы- чайно широко применяется в изготовлении изделий экстерьерного характера: парковых декоративных скульптур, ваз и фонтанов, садовых оград, ворот, надгробных плит и решеток. А долговечность и прочность на истирание де- лают его незаменимым материалом для ступеней и ограждений лестниц. Наконец, исключительно высокие литейные свойства позволяют отливать тончайшие ажурные предметы с красивым черно-коричневым цветом. Пре- восходно получаются из чугуна и мелкие бытовые предметы: пепельницы, дверные ручки, туалетные принадлежности и даже цепочки для часов. Для улучшения свойств серый чугун модифицируют или легируют. Разновидностью легированных чугунов являются специальные чугуны, к ко- торым относятся антифрикционные, жаростойкие, износостойкие, а также вы- сокопрочный чугун. 327 Таблица 58 – Механические свойства серого чугуна Марка Предел прочности при разрыве (кг/мм 2 ) Предел прочности при изгибе (кг/мм 2 ) Предел прочности при сжатии (кг/мм 2 ) Твердость, по Бринеллю, НВ СЧ 12-28 12 28 50 143-229 СЧ 15-32 15 32 65 163-229 СЧ 18-36 18 36 70 170-229 СЧ 24-44 24 44 85 170-241 СЧ 28-48 28 48 100 170-241 МСЧ 35-52 35 52 100 197-248 МСЧ 35-56 35 56 110 197-248 МСЧ 38-60 38 60 120 207-262 Высокопрочный чугун получают присадкой в жидкий чугун магния 0,03...0,04 %. В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму. У него тот же химический состав, что и серого чугуна, но более высокие проч- ностные свойства (R сж = 40…60 кг/мм 2 , R тек = 30…42 кг/мм 2 , относительное удлинение − 1,5…10 %, твердость по Бринеллю −187…269 НВ). Его приме- няют для отливки корпусов насосов и вентилей. ОАО Липецкий металлурги- ческий завод выпускает трубы и фасонные части из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) ДN8-1000 м (СП 40-109-2006). К числу высо- копрочных относят также чугуны с графитом вермикулярной (греч. – червя- чок) формы, которые по свойствам (ГОСТ 28394-89) занимают промежуточ- ное положение между чугунами с шаровидным и пластинчатым графитом. Ковкий чугун получают путем длительного нагрева (до 100 часов) белого чугуна при высоких температурах (760…980 о С) в нейтральной или окисли- тельной среде. В ковких чугунах графит имеет хлопьевидную форму. Ковкий чугун отличается от серого чугуна пластичностью и способностью легко обрабатываться. По своим меха- ническим свойствам ковкие чугуны занимают проме- жуточное положение между сталями и серыми чугу- нами (рисунок 244). Рисунок 244 – Структура ковкого чугуна Из ковкого чугуна изготавливают тонкостенные детали (гайки, скобы), кронштейны и фитинги (соединитель- ные части для трубопроводов), декоративные элементы – кованые изделия, применяемые для украшения здания (таблица 59). 328 Таблица 59 – Механические свойства ковкого чугуна Марка Предел прочности при разрыве (кг/мм 2 ), не ме- нее Относительное удлинение, %, не ме- нее Твердость по Бринел- лю, HВ, не более КЧ 37-12 37 12 149 КЧ 35-10 35 10 149 КЧ 33-8 33 8 149 КЧ 30-6 30 6 163 КЧ 40-3 40 3 201 КЧ 35-4 35 4 201 КЧ 30-3 30 3 201 Они помогают выделить, подчеркнуть индивидуальность, придать особую атмосферу и шарм обычным конструкциям, дают неограниченные возможно- сти для архитектурных решений. Из ковкого чугуна изготавливают балконы, козырьки, беседки, перила и ограждения, мебель, заборы и ворота, решетки, аксессуары (рисунок 245). Рисунок 245 – Ограж- дения из художествен- ной ковки 329 13.7 Производство чугуна Технологические процессы получения чугуна и стали, а также и изго- товления из них металлических изделий и конструкций, применяемых в строительстве, схематически можно представить следующим образом (ри- сунок 246). Основным способом производства чугуна из железных руд является доменный процесс. Исходными материалами для получения чугуна служат: железные руды (магнитный железняк – Fe 3 О 4 , Fe до 70 %; красный железняк – Fe 2 О 3 , Fe до 65 %; бурый железняк – 2Fe 2 О 3 .3Н 2 О, Fe до 60 %), плавни (флюсы – известняк, реже доломит) и топливо (кокс). Доменная печь представляет собой вертикальную печь шахтного типа, снаружи имеющую металлический кожух из листовой котельной стали и из- нутри футерованную огнеупорным кирпичом. Печь загружают сверху непрерывно через каждые 5…10 мин череду- ющимися слоями руды, флюса и топлива. Эти материалы, опускаясь вниз и соприкасаясь, с газами в различных температурных зонах претерпевают фи- зико-химические изменения. Воздух для горения, нагретый до 600…900 о С, подается под давлением в верхнюю часть горна через охлаждаемые водой воздушные фурмы. В результате происходящих процессов расплавленный чугун, стекая каплями вниз, собирается в горне, откуда его выпускают через летку. Шлак, сплавляющийся из пустой породы, имеет меньшую истинную плотность, поэтому собирается на поверхности чугуна и выпускается через специальную летку. Рисунок 246 – Технологические процессы чугуна и стали Переплавка чугуна в вагранках Передел чугуна на сталь Стальной лом Отливка чугунных де- талей Конверторный Мартеновский Электроплавка процесс процесс Горячая механическая обработка (прокатка, ковка) Отливка стальных деталей Изготовление строительных конструкций: хо- лодная обработка, сварка, клепка Выплавка чугуна из руд 330 При выплавке чугуна происходят следующие процессы: разложение пла- вильных материалов; восстановление железа и других элементов; науглеро- живание железа. Восстановление от высших оксидов к низшим оксидам и да- лее к чистому железу описывается следу- ющими уравнениями: 3Fe 2 О 3 + СО = 2Fe 3 О 4 + СО 2 Fe 3 О 4 + СО = 3FeО + СО 2 FeО + СО = Fe + СО 2 После восстановления железа образуется его карбид (цементит) по реакции: 3Fe + 2СО = Fe 3 С+ СО 2 Науглероживание железа происходит при температуре выше 900 о С. При темпе- ратуре выше 1130 о С начинается с образо- вание жидкого чугуна, расплавления пу- стой породы и флюсов с образованием шлаков. Рисунок 247 – Схема устройства доменной печи: 1 – колошник; 2 – шахта; 3 – распор; 4 – заплечики; 5 – горн; 6 – летка чугуна (температура чугуна 1400…1450 о С); 7 – флюс; 8 – топливо; 9 – руда; 10 – капли чугуна; 11 – капли шлака; 12 – фурмы; 13 – шлаковая летка; 14 – желоб для выпуска шлака (температура шлака 1450…1500 о С); 15 – жидкий чугун В доменных печах выплавляют передельные чугуны, применяемые для производства стали, и литейные чугуны – для литья чугунных деталей и изде- лий (рисунок 247). 13.8 Виды сталей Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или неизбежных примесей Mn, Si, S, P, O, H, N. После охла- ждения сталь состоит из феррита и цементита. От их соотношения зависят многие свойства стали. Кремний (0,35…0,4 %) повышает предел текучести и упругость, но сни- жает способность стали к холодной деформации – высадке и штамповке. Марганец (0,5…0,8 %) повышает прочность, износостойкость и сопро- тивление удару, не снижая пластичности, но уменьшает красноломкость, т.е. хрупкость при высоких температурах, вызванную серой. При прокатке или ковке такой стали при 1000…1200 о С эвтектика (FeS с железом) между зерна- 331 ми расплавляется, связь между ними нарушается, вследствие чего в направле- нии деформирования появляются надрывы и трещины. Сера снижает ударную вязкость и предел выносливости, ухудшает сва- риваемость и коррозионную стойкость, а также вызывает красноломкость стали. Поэтому содержание серы в стали ограничивается до 0,035…0,06 %. Марганец обладает большим сродством к сере и образует с ней туго- плавкое соединение MnS, практически исключающее красноломкость. Одна- ко при деформировании возникает строчечность структуры, которая вызывает анизотропию прочностных и деформативных свойств стали. Фосфор является вредной примесью в стали. Растворяясь в феррите, он сильно искажает кристаллическую решетку, повышает σ в , σ 0,2 и порог хладо- ломкости, уменьшает δ, ψ и КСТ. Каждая 0,01 % фосфора повышает порог хладоломкости стали на 20…25 о С. Содержание его в стали ограничивается до 0,25…0,08 %. Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких включений FeO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 4 N, твердых растворов или в свободном состоянии в раковинах, трещинах и других дефектных участках металла. Концентрируясь по грани- цам зерен, они повышают порог хладноломкости, уменьшают ударную вяз- кость и предел выносливости стали. Особенно вреден растворенный в стали водород. Он не только охрупчивает ее, но и приводит к образованию в ката- ных заготовках и поковках тонких трещин – флокенов. В изломе они имеют вид хлопьев серебристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства стали. Их удаляют специальной термической обработкой или вакуумированием стали в жидком состоянии. Никель и хром улучшают механические свойства, повышают жаростой- кость и коррозионную стойкость стали (рисунок 248). Кроме того, никель резко снижает температуру охрупчивания стали, что весьма важно для север- ных районов, где конструкции работают при низких температурах. Медь особого влияния на механические свойства не оказывает, однако повышает коррозионную стойкость стали. Одним из способов повышения качества стали является введение леги- рующих элементов . Так, повышение предела текучести с 240 МПа (углероди- стые стали) до 350 МПа (при легировании марганцем) позволяет сэкономить 15 % металла и до 400 МПа – 25…30 % металла. Их вводят в конструкционные стали в количестве: Cr – 0,8…1,1 %, Ni – 0,5…4,5 %, Si – 0,5…1,2 %, Mn – 0,8…1,8 %. Элементы W – 0,5…1,2 %, Мо – 0,15…0,4 %, V – 0,1…0,3 %, Ti – 0,06…0,12 %, В – 0,002…0,005 % вводят в сталь в сочетании с Cr, Ni и Mn для дополнительного улучшения ее свойств. В марках легированных сталей вид и содержание легирующих элементов ука- зывается буквами и цифрами, стоящими справа от букв. Они указывают при- мерное содержание (%) легирующего элемента; отсутствие цифр означает, что оно не превышает 1,5 %. 332 Рисунок 248 – Хромированная стальная ракови- на и мыльница Принятые обо- значения леги- рующих элементов: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – се- лен, К – кобальт, М – молибден, Н – ни- кель, П – фосфор, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирко- ний, Ч – редкоземельный, Ю – алюминий. Содержание углерода указывают двузначными цифрами, приводимыми вначале марки стали в сотых долях процента. Например, марка стали 12ХН3А означает, что в ней содержится в среднем 0,12 % С, до 1…1,5 % Cr, 3 % Ni, и до 1 % N или марка стали 35ХГ2С, показывает, что в ней содержится 0,35 % углерода, 1 % хрома, 2 % марганца и 1 % кремния. Сталь марки 14Г2 содержит 0,1…0,18 % С и около 2 % Мn, в стали 16Г2АФ содержится примерно 0,16 % С, около 2 % Мn, 0,01 % N, около 0,1 % V. Наиболее широко применяемые легированные марки стали 09Г2, 14Г2, 19Г, 17ГС, 10ХСНД, 18Г2АФ, 25Г2С. По химическому составу различают стали углеродистые и легирован- ные. В зависимости от содержания легирующих компонентов стали делятся на четыре группы: углеродистые (легирующие компоненты отсутствуют); низколегированные (до 2,5 % легирующих компонентов): НЛ-1, НЛ-2 с R ≥ 42 кг/см 2 . В строительстве успешно применяют низколегированные хро- мистые стали (Москворецкие мосты, Москва); среднелегированные (2,5...10 % легирующих компонентов). Их приме- няют для изготовления деталей машин, работающих под ударной и перемен- ной нагрузке; высоколегированные (более 10 % легирующих компонентов, например сталь марки 1Х18Н9). Некоторые высоколегированные нержавеющие стали применяют для архитектурно-художественных деталей и сооружений (отде- ланы колонны и своды на станциях «Маяковская»; Москва, «Рабочий и кол- хозница», ВВЦ, Москва). Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода выпуска- ют: низкоуглеродистые (углерод до 0,25 %). Из них сооружают мосты, строи- тельные фермы, каркасы высотных зданий, гидротехнические сооружения, резервуары, трубопроводы и арматуру для железобетонных изделий; 333 среднеуглеродистые (углерод от 0,25 до 0,6 %). Такие стали подвергают поверхностной закалке. Из них изготавливают детали машин и железнодо- рожные рельсы; высокоуглеродистые (углерод от 0,6 до 2 %). Применяют для изготовле- ния инструментов, необходимых при обработке металлов, древесины и при- родного камня. С увеличением содержания углерода увеличиваются твердость (НВ) и проч- ность стали (σ), но ухуд- шаются её пластические свойства, а удлинение (δ), сужение в шейке (Ψ) и ударная вязкость (а к) уменьшаются (рисунок 249). Рисунок 249 – Влияние содер- жания углерода на механиче- ские свойства сталей По назначению стали подразделяются: на конструкционные , содержание углерода от 0,08 до 0,85 %. Они хорошо обрабатываются давлением и резанием, выпускаются углеродистыми и леги- рованными. Из таких сталей выпускаются детали машин и механизмов, стро- ительные конструкции и арматура, корпуса вагонов и судов; инструментальные (марки У7…У13), содержание углерода от 0,65 до 1,5 %. Они обладают высокой твердостью, жаропрочностью и износостойко- стью. В соответствии со своим названием служат для изготовления различно- го инструмента: режущего, ударно-штамповочного, мерительного – резцов, фрез, штампов и калибров. Высокую износостойкость инструментальной ста- ли придают путем закалки (например, оптимальная t наг = 130 о С под закалку стали У13) и последующего низкого отпуска; специальные , как правило, высоколегированные стали отличаются осо- быми свойствами (нержавеющие, немагнитные, кислотостойкие, износостой- кие и жаропрочные). Из них изготавливают ответственные детали машин и приборов, их используют в дизайне фасадов и интерьеров (рисунки 250 – 334 253). Например, в конструкциях, совмещающих несущие и ограждающие функции (мембранные покрытия), применяют тонколистовой прокат из не- ржавеющей хромистой без углеродистой стали, без никеля – ОХ18Т1Ф2 (σ в = 500 МПа, σ 0,2 = 360 МПа, δ 5 более 33 %), которая по толщине до 2 мм сохра- няет пластические свойства при расчетных тем- пературах до ми- нус 40 о С. Рисунок 250 – Ме- таллические лестни- цы из нержавеющей стали практичны и долговечны. Металл очень технологичен и позволяет вопло- тить в жизнь любые замыслы. При про- изводстве лестниц, перил и поручней из нержавейки сталь либо шлифуется, либо полируется, либо матируется Рисунок 251 – Торшеры, бра, люстры 335 Рисунок 252 – Смеситель из нержавеющей стали Рисунок 253 – Дизайнерские системы FW 50 + S ARC. Изящная система несущих конструкций из нержавею- щей стали FW 50 + S ARC с вантовыми конструкциями позволяет создавать большие и одновременно архитек- турно легкие вестибюли, фойе и залы По характеру застывания металла в из- ложнице сталь подразделяют: на спокойную, по- луспокойную, кипящую. Процесс застывания происходит тем спо- койнее, чем полнее удален из стали кислород. При разливе малораскисленной стали в излож- нице происходит бурное выделение пузырьков оксидов углерода – сталь как бы кипит. Для удаления кислорода (раскисление стали) в рас- плав в конце варки вводят раскислители – фер- росплавы (ферросицилий – 10…90 % кремния, ферромарганец – не менее 75 % марганца, феррохром – не менее 55 % хрома и алюминий), способные соединяться с кислородом. Ферросплавы поставляют- ся в отливках (чушках) и в порошкообразном состоянии. Сталь, в которую введены все три раскислителя называют спокойной (сп), два – полуспокойной (пс), один – кипящей (кп). Например, марка Ст3пс показывает, что это полу- спокойная сталь с повышенным содержанием марганца. Кипящие стали склонны к старению, хладноломкости, хуже свариваются, но пластичны. По качеству стали делят: на обыкновенные, качественные, высококаче- ственные и особо высококачественные. Различие между ними состоит в количестве содержания вредных примесей (серы и фосфора) и неметаллических включений. В особо высококачествен- ной стали допускается содержание каждого элемента до 0,015 %; в высокока- чественной – не более 0,02 серы и 0,025 % фосфора; в качественной – не бо- лее 0,035 % каждого элемента; в обыкновенной – до 0,085 серы и 0,09 % фос- фора. Углеродистые конструкционные качественные стали маркируются дву- значными числами 08, 10, 20, 25 и т.д., обозначающими содержание углерода в сотых долях процента. Обозначение марок высокоуглеродистых инструмен- тальных сталей начинается с буквы У – углеродистая, а следующая за ней цифра указывает содержание углерода в сотых долях процента (У7,У8 …У13). В марках высококачественных сталей в конце условного обозначения стоит буква А, например У7А. Сталь обыкновенного качества – Ст1пс. В зависимости от назначения и механических свойств сталь углероди- стую обыкновенного качества подразделяют на три группы: 336 А – сталь, поставляемая с гарантированными механическими свойства- ми; Б – сталь, поставляемая с гарантированным химическим составом; В – сталь, подразделяемая с гарантированным по химическому составу и механическим свойствам. Для строительства используют в основном углеродистые конструкци- онные стали группы А (таблица 60). Углеродистые конструкционные стали группы А маркируются буквами Ст и номером от 0 до 6, каждый из которых соответствует определенным ме- ханическим свойствам стали. Чем больше номер стали, тем больше в ней со- держится углерода, например, в Ст3 – 0,14…0,22 %, в Ст 5 – 0,28…0,27 %. При маркировке сталей групп А, Б и В перед Ст ставится соответствующая буква, например, АСт3, БСт1 или ВСт3. В строительстве обычно применяют низколегированные стали. По сравнению со углеродистой сталью марки Ст 3, эти стали обладают большей прочностью при достаточно высокой пластичности и свариваемости. Таблица 60 – Механические свойства прокатных углеродистых сталей (группа А) Марка стали Испытание на растяжение Испытание на загиб на 180 о в холодном состоянии. Толщина оправки (d) в зави- симости от толщины образца (а) Предел текуче- сти, кг/мм 2 , не менее Предел проч- ности, кг/мм 2 Относительное удлинение для длинного образ- ца, %, не менее Ст 0 19 32 – 47 18 d=2 а Ст 1 - 32 – 40 28 d=0 Ст 2 22 34 – 42 26 d=0 Ст 3 24 38 – 47 23 – 21 d=0 Ст 4 26 42 – 52 21 – 19 d=2 а Ст 5 28 50 – 62 17 – 15 d=3 а Содержание углерода в этих сталях не превышает 0,2 %. Легирующими элементами в них являются Mn (не более 2 %) и Cr. Для повышения стойко- сти от атмосферной коррозии в состав легированных строительных сталей вводят медь (таблицы 61, 62). 337 Таблица 61 – Механические свойства строительных низколегированных сталей и Ст3 Марка стали Предел теку- чести, кг/мм 2 Предел прочности, кг/мм 2 Относи- тельное удлинение, % Ударная вязкость, кг/см 2 Холодный загиб на 180 о при толщине оправки d и толщине ма- териала а Глубина разъ- едания при ат- мос ферной коррозии, мм/год НЛ-1 ≥ 30 ≥ 42 ≥ 20 ≥ 10 d= а - НЛ-2 ≥ 34 48-63 ≥ 18 ≥ 8 d=2 а 0,023 Ст 3 ≥ 24 38-47 23-21 7-10 d=0 0,037 Таблица 62 – Химический состав строительных низколегированных сталей Сталь НЛ-1 применяют для металлических конструкций и заклепок, а сталь НЛ-2 – для металлических конструкций. Рациональные марки сталей для строительных конструкций выбирают исходя из их вида, назначения, ответственности, режима, условий работы и эксплуатации. Все виды стальных строительных конструкций разделены на 4 группы. К первой группе отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях динамического нагружения (подкрановые балки, эстакады и др.). Для этих конструкций применяют высокопрочные низколегированные стали типа 18Г2АФпс, 12ГН2МФАЮ, а также ВСт3Гпс5, 09ГС12. Ко второй группе отнесены сварные конструкции, работающие на стати- ческую нагрузку – фермы, ригели, рамы, балки перекрытий и покрытий. Для этих конструкций рекомендуются низкоуглеродистые и низколегированные стали повышенной и высокой прочности – ВСт3сп5, 09Г2С, 10ХСНД и др. К третьей группе отнесены сварные конструкции, работающие пре- имущественно на сжатие – колонны, стойки и опоры под оборудование. Для них могут использоваться, наряду с вышеуказанными сварными конструкци- ями во второй группе, низкоуглеродистые стали – ВСт3кп2. В четвертую группу включены вспомогательные конструкции и элемен- ты (связи, фахверк, лестницы и ограждения). Для них рекомендуются обык- новенные низкоуглеродистые кипящие, полуспокойные и спокойные стали группы ВСт3кп (пс, сп)2(5). Повышенный предел текучести стали НЛ-2, по сравнению со Ст 3, дает возможность значительно уменьшить вес конструк- Марка стали Содержание, % C Mn Si Cr Ni Cu S P НЛ-1 ≤ 0,15 0,5-0,8 0,3-0,5 0,5-0,8 0,3-0,7 0,3-0,5 ≤ 0,045 ≤ 0,04 НЛ-2 0,12-0,18 0,5-0,8 0,3-0,5 0,5-0,8 0,3-0,7 0,3-0,5 ≤ 0,045 ≤ 0,04 338 ции и сделать её экономичнее. Кроме того, сталь НЛ-2 почти на 40 % более стойка по отношению к атмосферной коррозии, чем Ст 3. Стали марок НЛ-1 и НЛ-2 в первую очередь предназначаются для пролетных строений больших мостов и для тяжелых металлических конструкций (сварных или клепаных) промышленных и гражданских зданий, сооружений. В архитектуре металл используется от основания до крыши, на всех этапах строительства (рисунки 254, 255). Рисунок 254 – Торговая галерея WDR, Кëльн, Германия Рисунок 255 – Металлочерепеца из рулонной листовой стали Металлические конструкции выполняются из ли- нейных холодногнутых профилей, изготавливаемых путем холодного формования из оцинкованной по- лосовой стали (рисунки 256 – 258). В каркасах зда- ний используются профили С-образного профиля (стойки), U-образного (швеллерного) сечения (бал- ки), а также уголковые профили и профили типа «омега» (связевые и вспомогательные элементы). Рисунок 256 – Легкие Ζ-образные балки в качестве кровель- ных и стеновых прогонов 339 Узловые соединения элементов каркаса осу- ществляются по типу деревянных каркасов – на винтах. Несущие конструкции здания образованы кар- касом наружных и внут- ренних стен, балочными конструкциями чердач- ного перекрытия и стро- пильными конструкция- ми крыши. Для строи- тельства малоэтажных жилых домов разработа- ны конструктивные си- стемы на основе легких металлических кон- струкций. Так, фирмой «Sears Roebuck & Com- pany» составлен каталог таких конструкций. Рисунок 257 – ЛЕГКИЕ C- и Z- ОБРАЗНЫЕ ПРОГОНЫ производят методом холод- ного роликового профили- рования из горячеоцинко- ванной стали толщиной 1,0…2,5 мм В настоящее вре- мя бурно развивается технология быстровозводимых зданий из металлокон- струкций . Ее растущая популярность связана в первую очередь с тем, что она решает проблему образования «мостиков холода» в наружных стенах при ис- пользовании металлических конструкций (характеризующихся, как известно, высокой теплопроводностью). Разработаны специальные стальные конструк- ции (так называемые «термопрофили»), имеющие минимальное поперечное сечение и прорезанные в шахматном порядке сквозными канавками для уве- личения пути прохождения теплового потока. 340 Рисунок 258 – Птичье гнездо – национальный олимпийский стадион в Ки- тае. Состоит из 36 километ- ровых стальных балок, пере- плетенных в форме корзины (вес 45 т). Это позволяет, при уменьшении несущей способности примерно на 10 %, уменьшить теп- лопроводность на 80…90 % в зависимости от типа профиля, в результате чего стеновая конструкция приобретает тепловые ха- рактеристики, свойственные аналогичной деревянной. Помимо «термопро- филей», при строительстве быстровозводимых зданий применяются также внутренние стеновые профили с улучшенными виброакустическими характе- ристиками (рисунки 259 – 261). Рисунок 259 – Быстровозводимое здание из металлоконструкций Рисунок 260 – Royal S 70HI (ультрасовременная система с повышенной теплоизоляцией и улучшенными статическими характеристиками) 341 Рисунок 261 – Стеновые профили Для отделки фасадов используются также металлические кассеты , или фасадные объемные металлические панели , представляющие собой металли- ческую конструкцию с загнутыми с четырех сторон листами (рисунок 262). Цвет, фактура поверхности кассет могут быть самыми разными. Можно добиваться различных эффектов, сочетая на фасаде кассеты различных цве- |