Které oceli se nejčastěji používají ve stavebních konstrukcích?

Stavební druhy oceli se používají nejen pro stavbu budov, ale také pro stavbu různých konstrukcí a zařízení: farmy, plynovody a ropovody, kotle, mosty atd. V souladu s tím bude soubor požadavků na tuto kategorii kovů liší, ale můžeme snad vyzdvihnout, hlavní je svařitelnost.

V souladu s tím přidání různých prvků do oceli ovlivní jak svařitelnost, tak další vlastnosti oceli. V našem článku vám řekneme, co je stavební ocel, rozebereme její vlastnosti a promluvíme si o pravidlech značení a výběru.

Koncepce a typy konstrukční oceli

Ocel je slitina železa obsahující uhlík. Jeho kvalita je dána celkovým chemickým složením, jednotností struktury, fyzikálními a chemickými vlastnostmi a tím, jak dobře může být zpracován. Všechny tyto indikátory se tvoří během procesu tavení a tepelného zpracování kovu.

Stavební třídy jsou konstrukční třídy nízkouhlíkových, nízkolegovaných nebo nelegovaných ocelí používané pro výrobu částí určitých konstrukcí. Během instalace jsou části konstrukce spojeny dohromady svařením, nýtováním nebo jiným způsobem spojení.

Ocel pro stavební konstrukce může být také legována, to znamená, že je vylepšena zavedením speciálních složek nazývaných legovací přísady. Legování může výrazně zvýšit pevnost, tepelnou odolnost a další důležité vlastnosti kovu.

Mezi hlavní požadavky, které musí konstrukční ocel splňovat, patří pevnost, svařitelnost, tažnost a další ukazatele regulované příslušnými normami. Jednou z nejdůležitějších vlastností těchto typů kovů je jejich obsah uhlíku. S rostoucím procentem uhlíku ve slitině se zvyšuje její tvrdost a některé další důležité vlastnosti, ale zároveň se zvyšuje sklon ke křehkému lomu a snižuje se svařitelnost.

Klasifikace typů konstrukční oceli se provádí podle řady různých parametrů. Jednou z nejdůležitějších věcí je zde síla. Existují tři typy:

Kromě toho se konstrukční ocel obvykle dělí do skupin podle jejího chemického složení:

Nízkouhlíkové typy ocelí, které jsou široce používány ve stavebnictví, se vyznačují zvýšenou tažností a svařitelností.
Nízkolegované konstrukční druhy kovů se vyznačují vysokou mezí kluzu, což umožňuje snížit hmotnost konstrukcí. Takové slitiny se vyznačují vysokou odolností proti korozi a vynikající svařitelností. Typy konstrukčních nízkolegovaných ocelí neobsahují více než 2,5 % zlepšujících přísad. Relativně nízká hmotnost a odolnost proti oxidaci umožňují široké použití tohoto kovu při konstrukci hydraulických konstrukcí, kde jsou kromě vysokého mechanického zatížení výrobky neustále vystaveny vlhkosti.
Legované oceli obvykle zahrnují typy konstrukční oceli, které obsahují od 2,6 do 10 % legujících přísad, které výrazně zlepšují vlastnosti.

Chemické a mechanické vlastnosti konstrukční oceli

Základní mechanické vlastnosti:

standardní odolnost proti statickému rázu, dočasná odolnost a mez kluzu (stanovená zkouškami v tahu, tlaku a ohybu);
odolnost proti dynamickým rázům a křehkému lomu (rázová pevnost při různých teplotách);
tažnost (relativní prodloužení během zátěžové zkoušky);
odolnost proti delaminaci (ohyb za studena, určen úhlem ohybu).

Základní chemické vlastnosti:

Oxidovatelnost. To je tendence slitiny tvořit sloučeniny s kyslíkem, která se zvyšuje při zahřívání. Nízkouhlíkové oceli mají tendenci vytvářet rez (vrstva oxidu železa), když jsou vystaveny vlhkosti a vzduchu.
Odolnost proti korozi – odolnost oceli vůči oxidaci pod vlivem faktorů prostředí.
Odolnost vůči teplu. Toto je název pro odolnost kovu vůči tvorbě oxidů a vodního kamene pod vlivem vysoké teploty.
Odolnost vůči teplu. Jedná se o schopnost slitiny udržovat fyzikální parametry při intenzivním zahřívání.

Přečtěte si více

Jak zakrýt horní část baterie?

Kovová struktura může obsahovat jak ferit, tak cementit ve formě jednoduchých zrn a kombinace feritových zrn s dlouhými úzkými cementitovými deskami uvnitř. Takové kombinace zrn ve struktuře slitiny se obvykle nazývají perlity. Legující komponenty v kovu umožňují zpevnit feritový základ a posílit vazbu mezi zrny.

S klesající velikostí zrna rostou mechanické vlastnosti oceli. Struktura nízkouhlíkových ocelí je podobná jako u nízkolegovaných ocelí. Obsah uhlíku ve stavební oceli pod 0,22 % je nepřijatelný.

Všechny kovy kromě hlavních prvků (železa a uhlíku) zahrnují jak legovací přísady zaváděné pro zlepšení jejich fyzikálních a chemických vlastností, tak nečistoty různých prvků, které se do slitiny dostávají v důsledku určitých chyb v technologickém procesu. Přijímá se konvenční rozdělení nečistot do dvou kategorií – prospěšné a škodlivé.

Užitečné prvky:

Uhlík. Nezbytné pro zlepšení pevnosti, houževnatosti a prokalitelnosti kovu. V koncentracích pod 0,25 % neovlivňuje svařitelnost oceli, zatímco ve velkém množství ji začíná zhoršovat.
Silikon. V procentech do 0,6 % zvyšuje elasticitu kovu, ale v koncentraci pod 0,3 % negativně ovlivňuje svařitelnost a rázovou houževnatost kovu.
Mangan. V koncentraci do 1,8 % zlepšuje prokalitelnost oceli, ale vyšší obsah tohoto prvku vede ke zhoršení svařitelnosti, protože se zvyšuje riziko vzniku trhlin za tepla.
Chrome. V procentech od 0,3 % do 35 % pomáhá zvyšovat tvrdost a pevnost kovu a zároveň negativně ovlivňuje jeho tažnost a houževnatost. Kromě toho může tento prvek při vystavení vysokým teplotám vytvářet karbidy a zhoršovat svařitelnost.
Nikl. Aniž by to jakkoli ovlivnilo svařitelnost, zvyšuje pevnost a tažnost oceli.
Molybden. Umožňuje zvýšit tepelnou odolnost kovu a pomáhá zvýšit jeho tvrdost. Legováním konstrukční oceli tímto prvkem se zlepšuje únosnost konstrukcí při provozu při rázovém zatížení a vystavení extrémně vysokým teplotám. Negativně ovlivňuje svařitelnost v důsledku sklonu k oxidaci a vyhoření.
Vanad. Umožňuje zvýšit houževnatost, prokalitelnost a tažnost oceli, přidáním této látky však dochází i ke zhoršení svařitelnosti.
Wolfram. Zvýšením tepelné odolnosti a zlepšením mechanických vlastností kovu negativně ovlivňuje svařitelnost.
Titan. Umožňuje zvýšit odolnost kovu proti korozi, ale vede ke zhoršení svařitelnosti v důsledku tvorby horkých trhlin.
Měď. Bez ovlivnění svařitelnosti zlepšuje pevnost a odolnost kovu proti korozi.

Vlastnosti konstrukční oceli do značné míry určují škodlivé nečistoty a jejich koncentraci. Patří mezi ně řada chemických prvků, které mohou významně zhoršit výkon produktů:

Síra. Podporuje zvýšenou červenou křehkost nebo lámavost při zahřívání, negativně ovlivňuje svařitelnost.
Fosfor. Vede ke zvýšené křehkosti za studena nebo lámavosti za normálních teplot a má špatný vliv na svařitelnost.
Dusík. Způsobuje urychlené stárnutí kovu a zvýšenou křehkost.
Kyslík a vodík. Zvyšují křehkost oceli a zhoršují její strukturu.

Požadavky na výběr konstrukční oceli pro práci

Výběr typů konstrukční oceli je obvykle založen na srovnávací analýze různých konstrukčních možností návrhu. V moderním stavebnictví se pro výrobu konstrukčních prvků z válcovaných profilů nejčastěji používají jakosti 09G2S a St3sp/ps5 (GOST 27772-88).

Přečtěte si více

Jaké umyvadlo zvolit pro koupel?

Hlavním faktorem při výběru jakosti stavební oceli je vždy skupina, do které budou konstrukční prvky patřit. Stavební předpisy popisují čtyři takové kategorie:

prvky svařovaných konstrukcí určených pro provoz ve zvláště obtížných podmínkách (jeřábové nosníky, konstrukční prvky bunkru nebo vykládacího regálu atd.);
části svařovaných konstrukcí vystavené statickému zatížení a namáhání v tahu (vazníky, příčníky, podlahové nosníky, jádra schodišť a podpěry elektrického vedení);
oblasti svařovaných konstrukcí vystavené statickému zatížení a tlakovému namáhání (sloupy, regály, nosné desky atd.);
prvky pomocných konstrukcí budov a staveb.

Důležitým faktorem pro správnou volbu jakostí oceli jsou také klimatické podmínky, ve kterých budou budoucí konstrukční prvky provozovány. Je nutné určit, v jakém teplotním rozsahu budou produkty fungovat. Například pro severní regiony je důležité vzít v úvahu zvýšenou křehkost materiálu při nízkých teplotách. Návrhovou teplotu lze nalézt v příslušných stavebních předpisech.

Také při výběru tříd oceli pro stavební konstrukce je nutné ji spojit s vypočítaným odporem kovu, který ukazuje, jaké zatížení mohou výrobky odolat. Tato hodnota by měla být vyšší než očekávané napětí v budoucích ocelových konstrukcích.

Schémata fungování ocelových dílů při tahovém zatížení popisují vlastnosti tří typů kovovýroby:

elastický;
plastický;
elasticko-plastové.

Nejjednodušší výpočty zpravidla zahrnují práci oceli v prvním úseku (elastickém), kdy se indikátory napětí musí vejít do mezí kluzu slitiny. V těchto případech se výpočet normových a návrhových ukazatelů stavební konstrukce provádí s přihlédnutím k hodnotě meze kluzu.

K tomu použijte tabulku příslušných stavebních předpisů s ohledem na jakost oceli, typ válcovaného výrobku a rozměry výrobků. Výpočty se vždy provádějí na základě nejnižší teploty.

Třídy pevnosti konstrukční oceli jsou regulovány odpovídajícím GOST s přihlédnutím k pevnosti v tahu a minimální hodnotě meze kluzu.

Značení typů stavebních ocelí

GOST z roku 1979 nestanovil zvláštní označení pro třídy stavební oceli. Podle obecných pravidel první čísla označovala procento obsahu uhlíku, za nimiž následovala písmenná označení legujících přísad, pokud existují. Písmeno A na konci často označovalo přítomnost přísnějších tolerancí pro chemické složení nebo rozměry válcovaného výrobku.

Stávající GOST 27772 z roku 2015 stanoví nový postup pro označování typů konstrukční oceli. Tato norma vyžaduje:

písmena C (konstrukce) na začátku značky;
číselné označení meze kluzu v MPa;
doplňkové písmenné označení udávající stupeň odolnosti proti korozi (K – normální, P – zvýšená).

Pokud existují různé možnosti výroby, za hodnotami meze kluzu může následovat přerušované číselné označení příslušné možnosti. Například: Ocel S390K má pevnost v tahu minimálně 390 MPa a zvýšenou odolnost proti korozi.

Speciální referenční literatura obsahuje informace o shodě konkrétních jakostí oceli s podmínkami použití.

Stavební předpisy a předpisy umožňují použití několika možností pro stavbu oceli pro každou skupinu konstrukcí. Například se nedoporučuje používat prvky vyrobené z varných ocelí při konstrukci konstrukce, která je během provozu vystavena vážnému dynamickému zatížení, zejména při nízkých teplotách, protože bubliny plynu přítomné v kovové konstrukci přispívají ke koncentraci napětí.

Přečtěte si více

Jak se uvažuje o podkroví?

doporučené články

Betonářská ocel: vlastnosti, druhy, použití
Martenzitická ocel: vlastnosti, oblasti použití
Katodické povlakování: druhy výroby a oblasti použití

Při konstrukci takových konstrukcí je lepší použít více dezoxidovaných, klidnějších typů oceli, a to i přes jejich relativně vysokou cenu. Nejlepší možností by byly poloklidné třídy konstrukční oceli.

Technologie tavení stavební oceli se dnes neustále vyvíjejí, což vede k neustálému zlepšování vlastností a výkonu konstrukčních prvků a zaručuje odolnost a spolehlivost i těch nejsložitějších konstrukcí.

Vedoucí obchodního oddělení

Výběr třídy oceli pro obvodové pláště budov

Inženýři našeho závodu na výrobu obvodových plotů jsou každý den kontaktováni manažery a inženýry projekčních a stavebních organizací s žádostí o odborné poradenství při výběru jakosti oceli pro návrh a stavbu plotů.

Rozhodli jsme se připravit odpověď na často kladenou otázku o jakosti oceli pro obvodové ploty a sdílet ji na našem webu.

Která ocel je lepší S245 nebo St3sp-5? S255 nebo St3ps-5? Pomůžeme vám na to přijít.

Nejprve zjistíme, jaké jsou rozdíly mezi oceli C245 a C255.

Výpočet stavebních konstrukcí je spojen s výběrem jakosti oceli.

Třídy kovových slitin C245 a C255 patří do kategorie kovů používaných pro výrobu stavebních dílů a kovových konstrukcí. Hlavní rozdíl mezi těmito slitinami spočívá v chemickém složení a způsobech dezoxidace materiálu. To ovlivňuje pevnost válcovaného kovu a jeho „vytrvalost“.

Obě třídy oceli mají vysokou svařitelnost kovů. Ocelové díly se vyznačují absencí omezení při svařování a pevností vytvořených švů. Snadné zpracování, řezání a ohýbání. Průměrný stupeň odolnosti proti korozi vyžaduje použití ochranných nátěrů.

Rozsah aplikace

Ocel C245 je široce používána ve stavebnictví a slouží jako surovina pro výrobu svařovaných konstrukcí a dalších spojovaných prvků. Používá se při výrobě žlabů, úhelníků, nosníků a profilů válcovaných za tepla.

Modifikace C255 je relevantní při výrobě kovových konstrukcí určených k přenášení vysokého zatížení vibracemi, pohybem a dynamikou. Kov se používá k výrobě komponentů pro mosty, nadjezdy a schodiště, pouzdra a základní prvky strojírenských výrobků.

Oba typy ocelí mají nízkou odolnost proti korozi a při venkovním použití vyžadují ochranné nátěry (zinkování, polymerní práškové lakování).

Sečteno a podtrženo: Válcované kovové výrobky C245 nejsou vhodné pro výrobu prvků nebo kovových konstrukcí pro použití ve zvláště obtížných podmínkách. A vysoká pevnost v tahu C255 umožňuje výrobu takových prvků.

Pokud uvažujeme ocel pro výrobu obvodových plotů, pak jsou pro takové kovové konstrukce vhodné oba druhy oceli. C255 je ale dražší varianta a její použití není nijak zvlášť potřeba.

Pojďme nyní zjistit rozdíly mezi oceli St3ps5 a St3sp5, St3Gps a St3Gsp.

GOST 27772-88 uvádí, že ocel C245 odpovídá třídám St3ps5 a St3sp5 a C255 odpovídá třídám St3Gps a St3Gsp.

C245 a C255 jsou konstrukční názvy ocelí. A St3ps5, St3sp5, Cn3Gps a St3Gsp jsou názvy jakostí oceli podle regulační a technické dokumentace (GOST). Oceli se liší chemickým složením a následně i mechanickými vlastnostmi.

Přečtěte si více

Jak ošetřit betonové stěny před malováním?

Písmena PS a SP označují polotiché a klidné oceli. Polotiché slitiny jsou heterogenní, méně pevné a nejsou tažné, ale jsou levnější než klidné slitiny, které mají zvýšenou pevnost a tuhost. Pro oplocení ProFence a všechny kovové konstrukce vyráběné v našem závodě používáme pouze měkké slitiny.

Všechny tyto druhy ocelí se používají k výrobě válcovaného kovu určeného pro stavbu ocelových konstrukcí se svařovanými a jinými spoji.

Třídy oceli podle aktuální regulační a technické dokumentace

Název oceli

Značky dle aktuálních norem

Standardní označení

GOST 380-94, GOST 535-88

St3sp, St3Gps, St3Gsp

Podívejme se na fyzikální vlastnosti těchto jakostí oceli

Náš klient měl dotaz ohledně oceli St3sp-5, kterou používáme, což je obdoba oceli S245. Technické specifikace pro projekt zákazníka naznačovaly potřebu použití oceli třídy C255 pro výrobu plotových podpěr.

Stáli jsme před úkolem určit možnost použití našeho typu oceli místo toho, který je uveden v projektu a dohodnout se na její náhradě, protože Ocel C255, jak jsme zjistili dříve, je odolnější, ale stojí více než ocel C245, která nebyla pro našeho klienta vhodná.

Oplocení ProFence, jehož svařované konstrukce jsou lehké ve srovnání s zděnými ploty nebo sekcemi svařenými z profilového kovu, nevyžaduje použití „odolnější“ a dražší oceli. Sám klient měl také zájem dohodnout se na ekonomičtější variantě bez ztráty kvality.

Ověřili jsme základní fyzikální vlastnosti a charakteristiky dvou typů ocelí:

Tvrdost
Specifická hmotnost
Minimální hodnota rázové houževnatosti

Tvrdost, MPa

Měrná hmotnost, kgf/m²

Minimální hodnota rázové houževnatosti, J/cm²

St3sp-5 (analog S245)

Porovnáme-li oceli podle tvrdosti a měrné hmotnosti, uvidíme, že tvrdost ocelí St3sp-5 (S245) a S255 je 10 −1 = 131 MPa.

Specifická hmotnost C255 se pohybuje od 7700 do 7900 kgf/m² a specifická hmotnost St3sp-5 se pohybuje od 7800 do 7870 kgf/m²

Hodnoty jsou ve srovnatelných mezích s menším rozptylem ve srovnání se střední hodnotou 7800 kgf/m² pro St3sp-5.

Objednali jsme také laboratorní studie pro kontrolu hodnot rázové houževnatosti oceli St3sp-5 a oceli S255 (zápis č. 003.2.21 ze dne 15.01.2021 na základě výsledků studií vlastností výrobků na Státní univerzitě v Togliatti Výzkumný ústav progresivních technologií).

Výsledky zkoušek potvrdily, že minimální hodnota rázové houževnatosti pro St3sp-5 (za tepla válcovaný tlustý ocelový plech 5 a 6 mm podle GOST 14637-89, GOST 380-2005 „Uhlíková ocel běžné jakosti. Třídy“) je 39 j/ cm², což výrazně překračuje požadavky GOST 27772-2015 „PRONÁJEM NA STAVBU ocelové konstrukce. Všeobecné technické podmínky” pro ocel S255-4 – ne méně než 34 J/cm².

Na základě podobných fyzikálních vlastností ocelí S255 a St3sp-5 (S245) tedy docházíme k závěru, že kovové konstrukce obvodových plotů vyrobené z těchto jakostí oceli plní své funkce stejně efektivně.

Náš klient byl spokojen s efektivitou schvalovací fáze pro nový typ oceli a nevznikly mu další zbytečné náklady.

Přečtěte si více

Co zasadit do oblasti s vysokou hladinou spodní vody?

St3sp5 a St3ps5 jsou jedny z nejběžnějších jakostí ocelí pro válcované profily v průmyslu a jejich použití umožňuje rychle a průběžně jimi zásobovat výrobu, aby byly zajištěny reálné výrobní a dodací lhůty oplocení.

Kvalita obvodového oplocení našeho podniku je tvořena nejen jakostí použité oceli, ale také výběrem spolehlivých dodavatelů oceli pro výrobu, kteří pravidelně zajišťují stabilní kvalitu dodávaného kovu, takže si my i Vy můžete být jisti ve stejné kvalitě každého metru oplocení.

Charakteristika, použití a účel oceli St3sp-5

Třída měkké oceli St3sp-5 se úspěšně používá při vytváření kritických svařovaných konstrukcí. Jeho technické vlastnosti po tepelném zpracování jsou dostatečné pro provoz při střídavém zatížení v teplotním rozsahu od -40 do +425 stupňů. Důležitou vlastností materiálu je také jeho vysoká odolnost proti lomu.

Ocel St3 je široce používána v ropném, petrochemickém a ropném a plynárenském průmyslu. Z oceli této jakosti lze vyrábět svařované a lisované výrobky.

V naší výrobě se ocel St3sp-5 (analogická S245) používá pro výrobu přírub a styčníků pro plotové podpěry, zapuštěné díly a závěsy pro křídla a branky bran, hlavy a listy šroubových pilot.

Hlavní výhody oceli St3sp5:
— ukazatele vysoké tažnosti a tvrdosti;
— snadnost zpracování (svařování, řezání, vrtání, nýtování, ohýbání);
— vynikající svařitelnost se získáním rovnoměrného švu;
— svařování bez praskání;
— vysoký stupeň odolnosti proti korozi při provozu produktů v suchých podmínkách;
— absence delaminace při výrobě válcovaných plechů;
— vysoká nosnost;
– přijatelné náklady na kov.

Hlavní nevýhodou této třídy oceli jsou její nízké antikorozní vlastnosti, které vyžadují použití speciálních nátěrů nebo zinkových povlaků.

Pro řešení problematiky ochrany kovu před korozí v naší výrobě používáme jeden z nejúčinnějších způsobů ochrany – žárové zinkování. Hotové svařované konstrukce jsou zcela ponořeny do roztaveného zinku, který pokrývá povrch kovu ze všech stran a zajišťuje 100% těsnost zinkového povlaku.