I Predavanje MK

Rudarsko-geološko-građevinski fakultet u Tuzli

METALNE KONSTRUKCIJE

UVOD

PROIZVODI OD ČELIKA

Primjena čeličnih konstrukcija u

građevinarstvu

1. sportske dvorane

2. izložbene hale

3. višespratne zgrade

4. industrijske hale

5. krvovi stadiona

6. hangari...

1. drumski mostovi,

2. železnički mostovi

3. kombinovani mostovi,

4. pešački mostovi,

5. industrijski mostovi

Zgradarstvo Mostogradnja

Zgradarstvo

Mostogradnja

Specijalne (inženjerske) konstrukcije

1. – Antenski stubovi

2. – Stubovi dalekovoda

3. – Industrijski dimnjaci

4. – Silosi

5. – Rezervoari

6. – Cjevovodi

7. – Brodogradnja

8. – Platforme

9. – Staklenici....

Kratak istorijat metalnih

konstrukcija

1735. godine osvojen je postupak dobijanja sirovog

gvožđa,

1777-79. izveden je most preko reke Severn u Engleskoj

kao prva građevinska konstrukcija od sirovog gvožđa.

Most je lučni raspona 30,80 m, a i danas je u upotrebi kao

pješački most.

Prve čelične konstrukcije

Henri Besemer je pronašao postupak za dobijanje

čelika u kruškastim pećima (konvertorima)

– 1855. god.

– 1874. god.

Završen je most Sent Luis preko rijeke Misisipi

(SAD) kao prva značajna konstrukcija od čelika.

Most je lučni sa rasponima preko 150 m.

Most Sent Luis

Prednosti čeličnih konstrukcija

– Visoke vrijednosti mehaničkih karakteristika

– Male dimenzije i težine elemenata

– Industrijalizovana proizvodnja – visok kvalitet

– Lakša manipulacija, transport i montaža

– Lakše i jeftinije temeljenje

– Manja osjetljivost na seizmičke uticaje

– Fleksibilnost i adaptibilnost

– Mogućnost demontaže i trajna vrijednost

– Lakša i jednostavna sanacija i rekonstrukcija.

Nedostaci čeličnih konstrukcija

– Osjetljivost na dejstvo korozije

– Osjetljivost na dejstvo požara

– Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.

Dobijanje čelika

– Čelik je legura gvožđa (Fe) i ugljenika (C)

– Sadržaj ugljenika bitno utiče na svojstva čelika

– Gvožđe se u prirodi nalazi u vidu ruda kao što su:

1. Magnetit (FeMg3O4),

2. Hematit (Fe2O3),

3. Siderit (FeCO3),

4. Pirit (FeS2)

– Sirovo gvožđe se dobija u visokim pećima

preradom rude gvožđa na visokim temperaturama

– Daljom preradom u čeličanama od sirovog gvožđa

dobija se čelik.

Osobine sirovog gvožđa

– Specifična masa gvožđa je 7870 kg/m3

– Tačka topljenja gvožđa je 1528 C֯

– Sadrži oko 5% C

– Zbog visokog sadržaja C sirovo gvožđe je krto i

nije pogodno za upotrebu u konstrukcijama.

Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika

Postupci za dobijanje čelika

1. Postuci produvavanja:

Tomsov postupak - Produvavanje vazduhom

– Visok procenat azota (čelik je krt i podložan starenju);

LD postupak - Produvavanje kiseonikom

– Sadržaj azota je znatno manji (čelik je boljeg kvaliteta);

– Kapacitet peći je veći (420 t), a vrijeme odlivanja manje;

2. Postupci u plamenim pećima:

Simens-Martinov postupak - oksidacioni plamen

– Veliki utrošak energije (mješavina zemnog gasa i

vazduha);

– Manji sadržaj azota, veće vrijeme odlivanja;

Postupak u elektro pećima - električni luk (T=3500 oC)

– Postupak je skup i koristi se za dobijanje kvalitetnih i

visokolegiranih čelika.

– Kapacitet peći je 200t, a vrijeme odlivanja je 1,5 sat;

Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe

Oblici osnovnih proizvoda čeličana

Proizvodi čeličana se ne koriste kao gotovi proizvodi za izradu

čeličnih konstrukcija.

Oni su u stvari poluproizvodi koji se dodato prerađuju

(najčešće deformacijom).

Prerada čelika deformacijom

Postupci obrade su:

– valjanje,

– kovanje,

– presovanje i

– izvlačenje.

Najviše se primenjuje valjanje (90%).

Valjanje može biti:

– u vrućem stanju - vruće valjani proizvodi,

– u hladnom stanju - hladno valjani (oblikovani)

proizvodi.

Valjanje u vrućem stanju

– Valjanje u vrućem stanju (vruće valjanje), najčešče se

primenjuje

– Poluproizvodi se zagrevaju na 1200-1300 C֯ – tijestasto

stanje

– Zagrejani element (polufabrikat) se propušta kroz seriju

valjaka (i preko 70)

– Valjci mogu da budu ravni ili profilisani

– Vrućim valjanjem se pobljšava kvalitet čelika

(usitnjavaju se zrna njegove strukture).

Valjci za vruće valjanje

Šematki prikaz dobijanja vruće valjanih proizvoda

Standardni vruće valjani proizodi

Mogu da se podijele na četiri grupe:

– Štapasti proizvodi,

– Limovi,

– Profilisani nosači,

– Šuplji profili.

Štapasti proizvodi

Limovi

Prema debljini dijele se na:

– fine limove t < 3 mm

– srednje limove i 3 < t < 4,75 mm

– grube limove t > 4,75 mm.

Prema obradi površine dijele se na:

– glatke (ravne),

– rebraste,

– bradavičaste i

– perforirane.

Rebrasti limovi

U obliku romba U obliku suze

Profilisani nosači

1. U profili

2. I profili sa uskim nožicama:

– I (IPN) i

– IPE profili.

3. I profili sa širokim nožicama:

– HEA

– HEB

– HEM

– HD

U profili i I profili sa uskim nožicama

I profili sa širokim nožicama

Šuplji profili

Hladno oblikovani proizvodi

Dobijaju se:

– hladnim valjanjem ravne trake

– previjanjem ravne trake pritiskom (u posebnim alatima)

Dijele se na:

– hladno oblikovane profile (otvorenog ili zatvorenog presjeka)

– hladno oblikovane profilisane limove

a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog presjeka;

b) hladno oblikovani profili zatvorenog presjeka;

c) hladno oblikovani profilisani limovi;

Ostali proizvodi

– Automatski zavareni profili;

– Saćasti i olakšani nosači;

– Užad i kablovi

– Rešetkasta gazišta (“rost”)

– Istegnuti metal

Automatski zavareni profili

Saćasti i olakšani nosači

Saćasti nosači

a. Saćasti nosači b. Saćasti mosač sa umetnutom pločicom

Užad i kablovi

Rešetkasta gazišta

Materijal za spajanje