2.5.Основні фізико-механічні властивості будівельних сталей

Основні механічні властивості сталей наступні:

міцність – здатність чинити опір зовнішнім впливам;

пружність – здатність відновлювати свою початкову форму після зняття навантаження;

пластичність – властивість не повертатися в початковий стан після зняття навантаження (поява залишкових деформацій);

крихкість – руйнування при малих деформаціях.

Основними механічними характеристиками сталей є наступні:

межа міцності (або тимчасовий опір) - _u, МПа;

межа текучості - _у, МПа;

відносне подовження при розриві , %.

Фізичні характеристики сталей, які використовуються при розрахунках конструкцій:

модуль пружності Е = 2,06 ·10⁵ МПа;

коефіцієнт температурного розширення α = 0,000012 град.^-1;

коефіцієнт поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона)  = 0,3;

густина  = 7850 кг/м³.

2.6.Алюмінієві сплави

Алюміній – найбільш розповсюджений на землі метал, він складає приблизно 8,1% земної кори. Його отримують з бокситів з вмістом глинозему 40…60%, а також з нефелінів та алунітів з вмістом глинозему 22…32%.

У зв’язку з високою температурою плавлення глинозему (2040°С) і порівняно низькою температурою плавлення алюмінію (657°С) існує єдиний спосіб отримання алюмінію – за допомогою електролізу глинозему. Таким чином отримують чистий алюміній. Однак внаслідок незначної міцності та швидкого окислення чистий алюміній в промисловості не використовується. Використовуються алюмінієві сплави, в яких вміст алюмінію складає 90…95%, а інше – спеціальні додатки, які підвищують міцність і уповільнюють окислення алюмінієвих сплавів.

Основні фізико-механічні характеристики алюмінієвих сплавів:

• густина  = 2700 кг/м³;

• модуль пружності Е = 7,1·10⁴ МПа;

• коефіцієнт температурного розширення α = 0,000023 град.^-1;

• коефіцієнт поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона)  = 0,3.

Алюмінієві сплави стійкі проти корозії, антимагнітні, добре працюють при низьких температурах. Але їх вартість істотно вища від вартості сталі (в 4…8 разів).

Маркування сплавів проводиться за легуючими елементами (однак позначення інше, ніж для сталей), наприклад: Al+Mg (алюмінієво-магнієві AМг), Al+Mn (алюмінієво-марганцеві AМц) - не піддаються термообробці, а тому м’які, маломіцні, і використовуються для огороджувальних конструкцій та декоративних елементів; Al+Mg+Si - силуміни (АД); Al+Mg+Si+Cu - авіаль (АВ); Al+Mg+Cu - дюралюміни (Д1; Д16 і т.ін.); Al+Mg+Cu+Zn+X - В94 (1915), В95 (1925) – багатокомпонентні високоміцні сплави.

Зміцнення сплавів, крім легування, проводиться термообробкою (закалюванням і старінням) та нагартовкою (наклепом і витяжкою).

Наявність зміцнення вводиться в позначення сплавів: відпалені сплави – додатково літера М; закалені та природньо зістарені – Т; закалені та штучно зістарені – Т1; нагартовані – Н; напівнагартовані – П.

Штучне старіння проводиться при t=160…180°С протягом декількох годин (при природньому старінні –декілька діб). Закалювання – нагрівання до t500°С і різке охолодження. Відпалювання – нагрівання до t=250…430°С і повільне охолодження не швидше, ніж на 30° за годину.

Алюмінієві сплави 1915Т та 1925Т близькі за міцністю до сталей, інші - менш міцні.

Алюмінієві сплави вигідно використовувати в конструкціях, де їх переваги особливо відчутні:

1. в конструкціях для важкодоступних районів з низькою температурою;

2. в конструкціях, які поєднують огороджувальні та несучі функції (панелі покриття і стіни);

3. в конструкціях великих прольотів (арках, куполах, складках, структурах, мембранах), де досить істотні навантаження від власної ваги;

4. в несучих конструкціях покриття будівель в умовах морського клімату або при наявності агресивного середовища (алюмінієві сплави мають підвищену корозійну стійкість);

5. в конструкціях зовнішнього та внутрішнього оздоблення будівель.