Композитная сталь: Сталь для ножей и клинков марки 40Х13-Х12МФ1 – нержавеющий дамаск, применение, свойства, характеристики

Сталь для ножей и клинков марки 40Х13-Х12МФ1 – нержавеющий дамаск, применение, свойства, характеристики

Марка 40Х13-Х12МФ1 – композитная сталь, в состав которой входят компоненты из самого названия, поэтому, обсуждая характеристики этой стали в качестве материала для изготовления ножей, необходимо сначала описать свойства каждого компонента в отдельности.

Сталь марки 40Х13 в обиходе часто называют «медицинская» сталь, потому что из неё делают хирургические инструменты, в частности скальпели. В промышленности из стали марки 40Х13 изготавливают режущий инструмент, рессоры, подшипники, а также мерительный инструмент, так как эта сталь очень хорошо держит форму в значительном интервале температур.

Жаропрочная, износостойкая и коррозионно-стойкая сталь 40Х13 находит себе и более широкое применение, из неё получаются прекрасные клинки для бытовых, охотничьих ножей и разных категорий холодного оружия. Лезвия ножей из стали 40Х13 считаются относительно «мягкими», поэтому отлично поддаются заточке, но и держат её не слишком долго.

При правильной закалке можно добиться и более высоких отметок твёрдости (~ 58HRC), но при этом сильно страдает пластичность стали.

Состав стали марки 40Х13:

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Fe
0.35-0.44%	<0.6%	<0.6%	<0.6%	<0.025%	<0.03%	12-14%	основа

Вторым компонентом композитной стали 40Х13-Х12МФ1 является Х12МФ1 – «штамповая» сталь. Хорошо сохраняет форму, достаточно пластичная, износостойкая и отлично закаливается при не очень сложном технологическом процессе до твёрдости 62-64 HRC. Для ножевой и вообще клинковой стали это очень большие величины, так как усложняется заточка ножа в бытовых условиях, лезвие становится хрупким, поэтому для достижения приемлемых характеристик промышленный отпуск стали Х12МФ1 в процессе закалки является достаточно сложной операцией.

Об отличной износостойкости стали Х12МФ1 говорит тот факт, что из неё изготавливают так называемые «эталонные» шестерни и волоки для производства проволоки, а способность держать форму при многократном механическом воздействии используется в изготовлении матриц и пуансонов для штамповки.

Твёрдость стали Х12МФ1 задаёт высокое содержание углерода.

Состав стали Х12МФ1:

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	V	Cu
1. 45-1.65%	<0.4%	<0.45%	<0.35%	<0.03%	<0.03%	11-12.5%	0.4-0.6%	0.15-0.3%	<0.3%

Композитную сталь 40Х13-Х12МФ1, как и большинство дамасских сталей, получают путём многократной проковки большого количества слоёв (>150), составленных из её будущих компонентов – «медицинской» стали марки 40Х13 и «штамповой» стали марки Х12МФ1. В процессе ковки слои «свариваются» между собой, создавая пластичный твёрдый композит, замечательно подходящий для производства высококачественных ножей и клинкового оружия.

Оба сплава, из которых выковывается композит 40Х13-Х12МФ1, относят к нержавеющим сталям благодаря высокому содержанию хрома, поэтому конечный продукт тоже является нержавеющим. Сталь 40Х13-Х12МФ1 называют «нержавеющий дамаск».

Отличное сочетание очень твёрдой и относительно мягкой сталей создаёт поразительный эффект: на лезвии ножа из 40Х13-Х12МФ1 образуется микроскопическая пила, которая создаёт хороший рез даже в том случае, когда нож по ощущениям уже должен затупиться.

Технология производства стали 40Х13-Х12МФ1 была разработана и внедрена на ЗЗОСС (Златоустовский Завод Оружейных Специализированных Сталей), и уже много лет успешно используется для производства клинкового оружия.

Возникли вопросы по товару?

Здравствуйте! Меня зовут Иван, я менеджер по продажам в интернет-магазине ЗЗОСС.

Готов ответить на все ваши вопросы по товару «Сталь для ножей и клинков марки 40Х13-Х12МФ1 – нержавеющий дамаск, применение, свойства, характеристики». Напишите или позвоните мне, если вам нужна консультация или вы хотите оформить заказ.

Что это за сталь? Всё о ножевых сталях.

Выбирая нож, мы всегда стараемся оценить, на что он способен, долго ли он прослужит, быстро ли затупится, насколько он удобен в использовании. Сложно ответить на все эти вопросы, исходя из внешнего вида или материала рукояти. Но есть один показатель, который позволит оценить режущий инструмент и понять, чего от него ждать в будущем. Таким критерием является сталь для ножей.

Ошибочно считать, что сталь – не самое главное в клинке. Рукоять можно заменить, заточку подкорректировать, форму и лезвие изменить, а вот сталь так и останется неизменна. И если качество ножевой стали не совпадает с назначением ножа или вовсе не соответствует ему, то с таким инструментом остаётся только расстаться. Чтобы такой финал не был закономерным, давайте разбираться, что же оно такое, немецкое слово «сталь», какой она бывает, из чего состоит, как различается и какая марка для каких ножей больше подходит.

Характеризуем сталь

Прежде всего, выясним, что такое «сталь».

На уроках химии, нам говорили, что сталь относится к твёрдым растворам, именуемым сплавами. Основной составляющей является железо (Fe), содержание которого начинается от 45 % и углерод (С). Остальные составляющие играют роль примесей. К основным характеристикам ножевой стали относят следующие показатели:

1. 1. Прочность (Hardness; её предел определяют при растяжении стали) – свойство сплава, определяющее степень стойкости к образованию дефектов и разрушений; определяет уровень пластичности.
   2. Плотность – или удельный вес; отношение веса стали к объёму, который она занимает (г/см.куб), практически не изменяется под действием температур; хорошие показатели варьируют от 7,65 до 7,85.
   3. Твёрдость (Toughness) – возможность сплава сопротивляться нагрузкам извне, оставляя свою форму неизменной; измеряется в ножах по шкале Роквэлла (HRc или Rc): от 20 до 67 HRc; хороший показатель в пределах 52-62 HRc.
   4. Вязкость – мера сопротивления стали образованию трещин, сколов, изломов под действием удара или напряжения.
   5. Износоустойчивость – уровень возможности стали для ножей не изнашиваться при его эксплуатации, под действием твёрдых тел, сохраняя вес и форму при трении; различают такие типы износа:
      • адгезивный – контакт гладкой стали с гладким телом;
      • абразивный – контакт гладкой стали с шероховатым телом (песок, порошок, глина и т.д.).
   6. Стойкость к коррозии – уровень сопротивления к внешним воздушным и жидким реагентам; высокая степень антикоррозийности, как правило, заставляет жертвовать другими свойствами ножа.
   7. Упругость – степень восстановления формы сплава, после действия нагрузок; противоположна пластичности.
   8. Степень удерживания заточки

Самую высокую степень резки, прочности и упругости имеет нож из дамасской стали высших сортов. На втором месте стоит булатная сталь.Помимо этих показателей, возможности стали определяют не менее важные процессы при её обработке:

1.

• закаливание – бывает разной степени и влияет на прочность;
• термообработка – определяет мягкость, способность к затуплению, если клинок недокалён, степень ломкости (высокая, если лезвие перекалили).

Основная задача при изготовлении сплава – найти оптимальное сочетание между показателями прочности и твёрдости, прочности и износостойкости и так далее. Чем сталь твёрже, тем хуже у неё прочность, а чем она пластичнее, тем хуже она держит заточку. Поэтому, прежде чем сказать, какая ножевая сталь лучше, мы ещё раз повторимся – всё зависит от прямого назначения ножа.

Из чего состоит стальной сплав?

Помимо уже известного нам железа и углерода, сталь может содержать довольно много важных компонентов из таблицы Менделеева, которые в той или иной степени влияют на её свойства, напрямую отражаясь на характеристиках ножевой стали. Те элементы, которые вводятся в сплав, для улучшения его определённых свойств, обозначают легирующими, а сталь – легированной.
Начнём с обязательного компонента, а далее по степени распространённости в стали.

1. Углерод. Благодаря его присутствию, сталь можно подвергать процессу закаливания. Содержится в сплаве не больше 2,14 %. Если его больше, то этот сплав называют чугунным, если меньше, то жестяным. Его задача – обеспечить сплаву требуемую прочность и твёрдость, снизив до нужных показателей, вязкость и гибкость. Если его содержится более 0,6%, то говорят, что этот сплав высокоуглеродистый. Ножи среднего ценового сегмента, кухонные варианты часто содержат углерод от 0,4 % до 0,6 %.
2. Хром. Отвечает за противостояние агрессивным воздушно-жидким средам. Иными словами, обеспечивает стали для ножей устойчивость к коррозии. Его содержание в сплаве должно быть, минимум 11,5%. Большое содержание хрома влияет на твёрдость. Если его в сплаве 14% и выше, то эту сталь относят к разряду «нержавеющей».
3. Молибден. Препятствует появлению ломкости и хрупкости ножа, позволяет стали для изготовления ножей быть устойчивой к высоким температурам. Влияет на равномерность состава стали, увеличивая свойства Хрома и улучшая все показатели сплава. Если его содержание более 1% в стали, то сплав можно подвергать «воздушной закалке».
4. Ванадий. Повышает устойчивость к износу и усиливает прочность стали. Его повышенную твёрдость используют при создании мелкозернистых сплавов, позволяя получить клинок, с лезвием высокой степени остроты. Однако наточить такой нож, будет не просто.
5. Вольфрам. Усиливает степень стойкости к износу, повышает твёрдость стали. Этот химический элемент имеет температуру плавления выше, чем у других металлов. Если в сплаве присутствуют хром либо молибден, то в тандеме с любым из них, вольфрам улучшает режущие способности ножа.
6. Кобальт. В небольших количествах вводят в сплавы, повышая их твёрдость и режущие свойства. Содержится в стали, в размере, примерно 1,6 %.
7. Азот. Часто выступает заменителем никеля и углерода. Если в сплаве недостаточно углерода, добавление даже 0,1% азота позволяет подвергать клинок закаливанию. Он усиливает антикоррозийные качества, повышает стойкость к износу.
8. Никель. Существенно усиливает степень прочности, твёрдости, вязкости и антикоррозийности.
9. Кремний. Влияет на твёрдость сплава, увеличивает антикоррозийные свойства и степень крепости ножа, выводя из металла кислород. Вводят в сталь на этапе ковки и прокатки.
10. Сера. Её содержание хорошо влияет на способность ножа к обработке. Однако снижает прочность ножа и устойчивость к коррозии.
11. Марганец. Наделяет сталь зернистой структурой, повышая крепость, твёрдость и износ. Вводят в сталь при прокатке и ковке.
12. Ниобий. Титан. Редкие компоненты. Увеличивают сопротивляемость коррозии, усиливают износостойкость и прочность стали.
13. Фосфор. Сталью для ножей, где он есть, лучше не гордиться. Очень вреден для ножевых металлов. Усиливает хрупкость и ломкость, уменьшает механические качества сплава. Его вообще не должно быть.

Теперь, зная содержание нужных и вредных составляющих, вы легко сможете разобраться в составе сплава. Но это не все «металлические» секреты. Теперь приступим к самому интересному – типам или маркам стали для ножей.

Будем знакомы – Марки стали для ножей!

Чтобы удобнее и проще было понимать, с каким сплавом имеют дело, предложили обозначать набор химических и механических составляющих, характеризующих сталь, марками стали для ножей. В зависимости от страны происхождения, они имеют свою маркировку и характеристики. Познакомимся с популярными нержавеющими марками сталей, зарубежного и отечественного производства:

Скандинавские страны. 12С27 – традиционная скандинавская марка, распространена в клинках финских и норвежских ножей, при хорошей закалке очень качественная; Sandvic 12C27 – шведская инструментальная сталь «Sandvic», часто используют в клинках, очень мало примесей; VANADIS 10 – шведская марка сплава, популярна в скандинавских государствах, ванадия -10%; 3G – шведская композитная порошковая сталь, в числе лучших, среди современных марок, высокоуглеродистая, достаточно жёсткая и твёрдая, ударновязкая, не изнашивается и прекрасно противостоит коррозии; S30V – шведская марка порошковой стали, «золотой стандарт», отличная устойчивость к износу, высокая твёрдость и антикоррозийность, быстро затачивается, универсальна, лучшая сталь для ножа всех типов. США. 420 – высокомягкая сталь, обладающая хорошей сопротивляемостью к коррозии. Применяется в ножах для дайвинга. Но, кромка слабо держит заточку, из-за мягкости не подходят для серрейторных ножей. Находится в среднем сегменте цен. Используется брендами: «Beker», «Fortuna», «Victorinox», «Wenger»; 420HC – высокоуглеродистая марка стали, модификация 420 – содержит больше углерода, высокоантикоррозийная, легко затачивается; 440A – прочная устойчивая к износу, невысокой стоимости; 440B/440C – отлично сохраняют остроту и противостоят коррозии. Очень распространены в изготовлении клинков; 154CM – «топовая» марка, лучшая нержавеющая сталь для ножей: высокопрочная, долго сохраняет остроту при достаточном уровне твёрдости, демонстрирует высокую износостойкость, долго держа заточку; CPM S30V – марка порошковой стали, разрабатывалась специально для изготовления ножей, среднетвёрдая, износостойкая, быстро правится, универсальная, пользующаяся высокой популярностью; H-1 – корозионностойкая марка стали, используют в изготовлении морских и дайвинг-ножей. Встречается у «Spyderco». Япония. 420 J 2 – низкоуровневая марка стали, проста в обработке; чаще используется, как обкладка более твёрдой стали; AUS-4 – очень мягкая сталь, антикоррозийная, имеет среднюю стоимость; AUS-6/8/10 – мягкие ножевые марки нержавейки, сравнительно долго сохраняют остроту, очень популярны, прочные, тверды, износостойки. Не активно сопротивляются коррозии; ATS-55 – отличается хорошей прочностью, стойкостью к износу, твёрдостью. Однако может быть хрупкой, поддаваться коррозии и не держать заточку. Применяют в «Spyderco»; ATS-34 – сталь «Hitachi», аналог 154CM. Высокое качество стали, прекрасно держит остроту кромки, вязкая, антикоррозийная. Встречается у «Spyderco»; VG-1 – марка стали компании «Takefu Special Steel», хорошо закалённая, прекрасно затачивается, долго держит кромку, прочная. Востребована в пищевой промышленности, изготавливают кухонные ножи; VG-2 – марка стали производителя «Takefu Special Steel», высокостойкая к коррозии, используют в качестве обкладки ножей с несколькими слоями для кухни; VG-10 – стальной сплав, почти не ржавеет, неплохо держит кромку, быстро затачивается в «бритву», популярен у поварских и садоводческих ножей; ZDP-189 – высокоуглеродистая марка порошковой стали «Hitachi», долго держит заточку, но слабо противостоит ржавчине, достаточно хрупкая, не приемлет резких и сильных нагрузок, плохо поддаётся заточке, прочность средняя. Является фаворитом «Spyderco»; Cowry X (RT-6) – марка, высокостойкая к ржавчине; углерода – 3%; Cowry Y (CP-4) – марка, высокостойкая к ржавчине; углерода – 1,2%; KK – марка «Hitachi», востребована в острых бритвах, производят кухонные ножи из нержавеющей стали, поварские варианты; ZDP-247 – марка высокоуглеродистой стали, изготавливают поварские ножи, отлично противостоит коррозии; ZA-18 – марка стального сплава «Aichi Steel», проходит криозакаливание, отличная твёрдость, прочность, сопротивляемость коррозии; FAX 18 – марка быстрорежущей порошковой стали «NACHI-FUJIKOSHI», очень прочная, хорошо противостоит износу. Китай. 8Cr13MoV, 8Cr14MoV – сталь с содержанием углерода 0,8%. Недорогая; 3Cr13 – вид стали с прекрасными режущими качествами, среднетвёрдая, находится в среднем ценовом сегменте; G-2 или GIN-1 – недорогая ножевая сталь, средней износостойкости и твёрдости. Европа. X15TN – французская сталь, стойкая к ржавчине, твёрдая, прочная. Не долго держит кромку; N 690 – очень редкая австрийская сталь, имеет высокий рейтинг, антикоррозийная, держит заточк; M390 – довольно популярная австрийская сталь, износостойкая, отличные режущие качества, долго держит кромку. Применяют в медицине, в военных целях. Входит в число лучших марок современных сталей; ELMAX – австрийская марка порошкового стального сплава, обладает высокой степенью износостойкости и антикоррозийности. Страны СНГ. X 12MФ (аналог D2) – штамповая марка углеродной стали, «полунержавейка», высокостойкая к коррозии, прекрасно сохраняет остроту кромки. Однако прочность клинков не самая высокая; У10, У11, У7, У8 – инструментальные виды стали, высоковязкие, твёрдые, хорошо держат кромку, боятся коррозии. У7и У8 хороши для рубящего инструмента. У10 и У11, напротив, очень хрупкие и к ударам не предназначены; У10А, У11А/У7А, У8А – высокотвёрдые инструментальные виды ножевых сталей с высокой степенью вязкости, прочные, хорошо режут, но слабо противостоят коррозии; 1095/1080/1070 – простая «стандартная» углеродистая сталь, быстро точится, обладает хорошей твёрдостью и невысокой стоимостью. Плохо противостоит коррозии; 1060/1055/1050 и т.д. – группировка сталей с низким углеродом, плохо сохраняют остроту, редко применяют для изготовления ножей; 65Г – ржавеющий вид дешёвой стали. Большая ударная вязкость, неплохо режет, а в остальном плохо сопротивляется ржавчине, плохо держит кромку, быстро лопается, сильно гнётся. Используют в ножах для метания; Р6М5 (аналог М-2) – быстрорежущая сталь, очень распространена среди дешёвых видов сталей, неплохо держит заточку, боится сколов и ржавчины; ШХ 15 – довольно популярная подшипниковая сталь, длительно сохраняет кромку, быстро ржавеет на поверхности; 40Х13 (45Х13)/65Х13/95Х18 (9Х18 и Х18) – группы нержавеющих видов стали, очень распространены, прочны, удерживают кромку, неплохо сопротивляются коррозии. Пригодны для кухонных ножей; 50Х14МФ – нержавеющая марка стали, востребована у крупных отечественных брендов, клинок твёрдый, прочный, замечательно держит кромку. Качество зависит от термообработки. Востребована в создании кухонных ножей; ХВГ (9ЧВГ) – марка высокотвёрдой стали, легко точатся, устойчивая режущая кромка, довольно прочная, слабо устойчива к коррозии; Х6ВФ – марка стали, достаточно прочная, со стойкой кромкой, неплохая сопротивляемость коррозии. Используют в изготовлении боевых и охотничьих ножей; 5 ХНМ – высокопрочная сталь, отличное качество резки, устойчива к низким температурам, плохо сопротивляется ржавчине. Востребована в ножах для выживания, спорта, экстремального туризма; 50 ХГА – популярная марка кузнечной стали, хорошего качества и вязкости. Стойкая кромка, прочная. Слегка слабоваты антикоррозийные свойства. Применяют в боевых ножах, длинных клинках; 40Х10С2М (ЭИ-107) – недорогая марка твёрдой высоковязкой стали, имеет стойкую заточку, хорошо сопротивляется износу, высоким температурам и ржавчине; 9ХС – марка инструментальной, высокостойкой к износу стали, выделяется прочностью, упругостью.

Россия также относится к государствам, которые производят высоколегированную и углеродистую сталь хорошего качества. Большинство украинских производителей режущего инструмента, используют сплавы, исключительно отечественного производства.

Углеродистые стальные сплавы

Аналогом российской стали Х12МФ является марка D-2, которая, содержит примерно 12% хрома, что недостаточно для того, чтобы эффективно справляться с коррозией. Однако из всех углеродистых сталей этот сплав является наиболее коррозионностойким. Хоть D-2 и наименее прочная среди сталей с высоким содержанием углерода, она все же хорошо держит заточку

Отечественная марка 95Х5ГМ или A-2, используемая для производства боевых ножей, тверже предыдущей, но уступает в износостойкости. Кроме того, при изготовлении изделий из нее не представляется возможным производить дополнительную закалку и отпуск, поскольку она «самозакаливается» на воздухе. Эту сталь применяют в частности Chris Reeve и Phil Hartsfield.

У8 – замечательно подходит для ковки больших ножей, с повышенными требованиями к прочности. Может эксплуатироваться только в условиях, при которых не возникает нагрев кромки. Содержание углерода – 0,78-0,83%, хрома – не более 0,2%. Низкое содержание хрома обусловливает слабую коррозионную устойчивость. Твердость в пределах 61-63HRC. При правильной осадке можно получить твердость до 67HRC. Ее аналогом является сталь 1095.

Российскими аналогами стали 50 и 60 являются стали 1060 и 1050, которые чаще применяются при производстве мечей. Марки стали, начинающиеся с 10 (1095, 1084, 1070, 1060 и пр.) с уменьшением углерода, количество которого соответствует последним цифрам (95,84…) становятся менее прочными, хуже держат заточку и более вязкие.

Низкоуглеродистые стали

50 ХГА (аналог 5160) – марка, пользующаяся большим спросом в кузнечном деле, в частности при изготовлении крупных клинков, с повышенными требованиями к прочности. Для облегчения закаливаемости в этот сплав добавлен хром, количество которого, однако не настолько высокое, чтобы придавать антикоррозионные свойства. Углерода в этой марке содержится примерно 0,6%.

Российская сталь ШХ15 (52100 по американским стандартам) относится к маркам, которые больше подходят для производства охотничьих ножей. Уступает в прочности предыдущей марке, но при этом превосходит ее в способности держать заточку.

В кустарном производстве применяют, как правило, более «трудоемкие» марки. Это могут быть рессорно-пружинные конструкционные стали типа 65Г (аналог – американская сталь 770). Литера «Г» подразумевает наличие марганца в сплаве. Температура ковки от 760 °С до 1250 °С. При содержании марганца свыше 1% данная марка склонна к отпускной хрупкости. Охлаждение производится на воздухе. Популярна в силу своей дешевизны.

Нержавеющие стали

40Х13 – коррозионно-устойчивая жаропрочная сталь, характеризующаяся достаточно устойчивой режущей кромкой, легко поддается заточке. Закалка – при + 950°С… +1020 °С, отпуск производится при температуре +200 °С.

Среди отечественных марок стали наибольшей популярностью пользуется при изготовлении ножей сталь 65Х13. Углерода в ней содержится 0,65% от массы, а хрома – 13. Как уже было сказано выше, добавка хрома увеличивает коррозионностойкость стали. Если брать зарубежные аналоги, то ее аналогом можно назвать 425mod, которая представляет собой модификацию 420 стали, однако, являющейся более мягкой, поскольку содержание углерода в ней всего порядка 0,4 – 0,54%. 420 сталь может быть искусственно упрочнена путем закалки с использованием жидкого азота, который насыщает поверхностные слои сплава. Так поступают, в частности при производстве ножей в бразильской компании Tramontina.

В норме закалка стали 65Х13 производится при температуре + 980 °С… + 1038 °С с использованием масла в качестве закалочной среды. Отжиг этой марки ножевой стали происходит в течение 6 часов при температуре + 871 °С, ковка – при + 1066 °C… + 1121 °C, а отпуск длится 2 часа при + 565 °С. Существует множество модификаций стали 420, которые при маркировке отличаются буквами, идущими после цифры 420. Эта сталь для изготовления ножей используется в серийном производстве.

50Х14МФ имеет практически те же характеристики, за исключением более высокой стойкости к коррозионным агентам и несколько большей мягкости. Закалка происходит при + 1045 °С, отпуск – при + 200 °С.

Русские стали 65Х13, 75Х14МФ – аналоги сталей японского производства Aus 6, Aus 8 (420 HRА, 420 HRВ), а Aus 10 – 420 HRС российского аналога не имеет. У российской стали 75Х14МФ есть еще «собратья» 8Cr13MoV и 8Cr14MoV – сплавы китайского производства, которые характеризуются способностью легко затачиваться, довольно долго держать режущую кромку и при этом обладают антикоррозионными свойствами. За счет наличия молибдена и ванадия, тормозящего диффузионные процессы при отпуске, ножи из этой марки стали сохраняют прочность и твердость.

Сталь 95Х18 демонстрирует неплохую прочность при хорошей гибкости. Этот сплав довольно долго держит заточку. Его твердость по Роквеллу составляет 56-60 единиц. При контакте с солью или влагой в течение длительного времени может возникнуть коррозия. Затачивать такие ножи сложнее, чем обычные кухонные. Закалка с применением масла производится при температуре +1050 °С, а отпуск, производимый при разной температуре дает различную твердость. Например, при + 150 °С твердость будет максимальной (порядка 59-60 HRC), а при + 600 °С – всего 44 HRC. Сталь 95Х18 склонна к хрупкости.

100Х15М (RWL34, ATS34) весьма устойчива к коррозии, но имеет ряд недостатков, усложняющих работу с ней. Низкая теплопроводность требует ступенчатой закалки, а склонность к трещинообразованию предполагает замедленное охлаждение в масле. Отпуск производится при +150 °С.

20X13 (японский аналог – 420J2) – экономически выгодная сталь для изготовления ножей. Отжиг этой марки происходит при +840 °С… + 900 °С. Закалка – при + 950 °С… + 1020 °С с остыванием в масле и на воздухе. Недорогая, простая в обработке и, вследствие этого, довольно распространенная и как самостоятельный материал, и как составляющая композитных ножей.

40Х13 (420HC) относится к высокоуглеродистым сталям, хорошо сохраняющим заточку в период эксплуатации и, в то же время, обладающую неплохими показателями прочности, сопротивления коррозии. Закалка, отпуск и отжиг происходят практически при тех же температурах, что и у предыдущей стали, с разницей в несколько десятков градусов.

Булат и дамаск

Булатом называются твердые и вязкие сплавы железа и углерода. По содержанию углерода булат ближе к чугунам, однако по физическим характеристикам, в частности, по ковкости, он родственен низкоуглеродистым сталям. Характерную дендритную структуру можно получить путем сплавления стали ШХ15 с чугуном с последующим отжигом при температуре 600 °С в течение 80-140 часов. Такой способ производства называют низкотемпературным. Высокотемпературный процесс (нагрев свыше 1430 °С) получения булата не требует отжига, но затруднен тем, что в процессе производства нужно исключить наличие кислорода.

Дамская сталь подразделяется на сварочную и рафинированную. Рафинированная дамасская сталь является дамаском номинально, поскольку производится из одного вида стали, из которой в процессе производства выжигались примеси. Сварочный дамаск производился путем складывания полос сталей с разным содержанием углерода, завариванием таких пакетов и проковкой, с последующим повторением процесса. С каждой проковкой слои проникали друг в друга, образуя характерный рисунок.

Порошковые стали

Особого внимания среди марок стали для ножей заслуживают так называемые порошковые стали. В процессе производства для ускорения процесса прогревания сплавы измельчают до микроразмеров. Это делается путем распыления расплава на кристаллизатор с помощью воздуха, инертных газов, азота и пр. После этого запаивают полученный порошок в контейнер из пластичного материала, подвергают вакуумированию и запаивают. Затем контейнер подлежит прессованию при давлениях в сотни, а то и тысячи атмосфер, а затем спеканию при высоких температурах и давлениях.

В итоге получается материал, который:

• легче шлифуется;
• подвергается ковке;
• обладает лучшими механическими свойствами;
• имеет равномерное зерно;
• облегчается азотирование.

При этом порошковые стали имеют и ряд недостатков, главным из которых является дороговизна получаемого материала даже по сравнению с легированными сталями. Кроме того, в таких сплавах больше неметаллических включений.

Наиболее распространенными представителями порошковых сталей являются сплавы компаний Bohler и Undeholm. Стали первой компании носят название фирмы и среди них можно найти и быстрорежущие ванадиево-кобальтовые (Bohler S290), и вольфрамово-кобальтовые (Bohler K390). Компания Undeholm выпускает широкий ассортимент порошковых сталей, из которых наибольшей популярностью в изготовлении ножей пользуются Vanadis 4 Extra, Vanadis 6, Vanadis 10, легированные ванадием. Инструментальные стали носят название Vancron, коррозионнно-стойкие – Vanax.

Как выбирать нож?

Из всего вышесказанного можно сделать несколько выводов. Главное при подборе клинка найти оптимальное соотношение трех качеств: длительность удерживания заточки, антикоррозионные свойства и устойчивость к ударам. Обычно способность держать заточку проверяется на пеньковом канате, веревке и т. д. Можно, конечно, резать и пластиковые бутылки, но результат должен быть одинаковым. Чем дольше дольше режущая кромка будет оставаться острой, тем нож лучше. И это – единственный параметр, который вы можете проверить в магазине. В конце концов можно просто взять с собой несколько карандашей и заточить их на месте. Нормальный по твердости клинок без труда может перенести такое испытание.

Коррозионная стойкость – параметр, который невозможно проверить при покупке и приходится полагаться на честность продавца. Поэтому желательно приобретать продукцию, сертифицированную по российским или европейским стандартам. Еще раз хотим обратить ваше внимание на то, что легирующие добавки в виде хрома и молибдена увеличивают стойкость стали к коррозии, но при этом могут негативно влиять на механические свойства ножей.

Если вы приобретаете ножи заводского производства, то на них обязательно указывается марка и твердость. Отсутствие клейма говорит о том, что это изделие невысокого качества. Если же речь идет о штучных ножах, то каждый мастер тоже ставит свой опознавательный знак (клеймо). Кроме того, у каждого известного мастера есть свой авторский «почерк» и, как правило, такие ножи подробно описаны в каталогах. К сталям для изготовления ножей единичного формата относятся такие материалы как, например, булат, дамаск. Их очень трудно производить в промышленных масштабах и затраты на такое производство не окупаются.

Представленные марки стали показали разные результаты: кто-то лучше, кто-то хуже. Ваш выбор зависит только от прямого назначения вашего ножа, возможности ухода за ним и требованиям к частоте заточки. Сравнение ножевых сталей поможет вам сделать правильный выбор. О более подробном содержании основных элементов в каждой марке, расскажет сводная таблица.

Мы выделили несколько видов стальных сплавов, стараясь определить их уровень качества, подходящий именно для ножей:

• лучшие – к ним можно отнести М390; ZDP-189/249; CPM S35VN; CPM S30V; Elmax; 3G; 50Х14МФ; N690; S30V;
• среднего качества – это 154СМ; ATS-34; VG-10; 440С; 420HC; VG-1; AUS-8; 8Cr13MoV; Х12МФ; 9XC;
• низкого качества – часто 420; AUS-6; 420J2, Х12МФ; 65Г.

Сложно давать какие-то конкретные советы, не зная функции, которые вы планируете возложить на свой режущий инструмент. Выбирайте то, что удобно, то, что нравится, то, что подходит именно вам. Надеемся, наша обзорная статья вам пригодилась.

Чтобы не ошибиться в выборе, лучше обратиться за помощью к профессиональным менеджерам и консультантам компании СПЕЦНАЗ ДВ.

Огнестойкая композитная арматура (АСП)

Группа компаний Машгео предлагает не имеющую аналогов в мире по своим физикомеханическим свойствам композитную неметаллическую арматуру.

Химически и ультрафиолет стойкая:

Уникальный химический состав смол и отвердителей наделяет арматуру 100% стойкостью к воздействию агрессивных сред и ультрафиолету, что делает возможным ее применения на объектах с высокими требованиями к стойкости арматуры к агрессивным средам: портовое строительство, животноводческие комплексы, различные хим. хранилища и т.д. Имеется заключение коррозионных исследований.

Огнестойкая:

Плита, армированная арматурой АСП, на огневых испытаниях выдержала нагрев под полной нагрузкой нагрузкой 362кг/м² при температуре 1200 ^оС без в течение 4-х часов не разрушившись. По результатам испытаний был присвоен индекс огнестойкости REI 240.

Крестообразный профиль:

При производстве арматуры применена специальная технология, позволяющей создавать на поверхности стержня арматуры двунаправленный «крестообразный» профиль, что значительно увеличивает с бетоном по сравнению с арматурой других производителей.

Замена стальной арматуры:

По сравнению со стальной арматурой, неметаллическая арматура нашего производства имеет в 2 раза большую удельную прочность, в 9 раз меньший вес и является диэлектриком. Экономический эффект от замены стальной арматуры на предлагаемую композитную арматуру составляет до 30%

Продукция сертифицирована.

Ниже мы приводим сравнительную таблицу по характеристикам стальной и стеклопластиковой арматуры.

Сравнительная таблица характеристик стеклопластиковой арматуры (АСП)

Характеристики	Металлическая арматура класса А-III (А400С) ГОСТ 5781-82	Неметаллическая композитная арматура (АСП — стеклопластиковая, АБП — базальтопластиковая)
Материал	Сталь 35ГС, 25Г2С и др.	АСП — стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером;
Удельный вес	По строительным нормам	Легче металлической арматуры в 8 раз
Временное сопротивление при растяжении, МПа	390	600-1200 — АСП (с увеличением диаметра временное сопротивление растяжению уменьшается, например АСП8-1200, АСП16-900, АСП20-700)
Модуль упругости, МПа	200 000	45 000-АСП
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация»)	Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой	Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коэффициент линейного расширения αх*10-6/°C	13-15	9-12
Плотность, т/м³	7,85	1,9-АСП и АБП
Коррозионная стойкость к агрессивным средам	Корродирует с выделением продуктов ржавчины	Нержавеющий материал первой группы химической стойкости
Теплопроводность	Теплопроводна	Нетеплопроводна
Электропроводность	Электропроводна	Неэлектропроводна — диэлектрик
Выпускаемые профили	6-80	6-40
Длина	Стержни длиной 6-12 м требованием перевозки)	Любая длина по требованию заказчика
Долговечность	Не более 80 лет	Не подвержена разрушению.
Замена арматуры по физико-механическим свойствам (кроме величины удлинения под нагрузкой)	6А-III 8А-III 10А-III 12А-III 14А-III 16А-III	АСП-4 АСП-6 АСП-8 АСП-8 АСП-10 АСП-12

На данный момент у нас можно заказать арматуру по следующим ценам:

Диаметр	1-1000 п.м/руб	1000-5000 п.м/руб	5000-10000 п.м/руб	10000 -30000 п. м/руб
АСП 4	9,00	8,50	8,00	7,60
АСП 6	13,00	12,50	12,00	11,20
АСП 8	18,00	17,00	15,80	14,70
АСП 10	24,50	22,50	21,00	19,80
АСП 12	34,50	33,30	32,20	31,30
АСП 14	45,40	43,40	41,60	40,00

Арматура выпускается в бухтах по 50-100 погонных метров с диаметром арматуры 4-10 сантиметров и в хлыстах с диаметром более 10 мм, что позволяет сохранить прочность изделия.

 

При заказе арматуры – предоплата 50%, оставшаяся сумма оплачивается по выполнении заказа.

 

Возможна доставка в зависимости от кол-ва заказанной арматуры (условия обсуждаются).

 

Заказать арматуру  или получить консультацию Вы можете по следующим контактам:

 

Телефоны:   (4872) 23-17-60,   23-17-76

+7 (903) 841 92 10

Композитная и стальная арматура: сравнение

 

 

Сравнить характеристики композитной и стальной арматуры Вы можете в приведенной ниже таблице:

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМАТУРЫ
Характеристики	Металлическая класса А-III	Стеклопластиковая
Материал	Сталь	Стеклоровинт, связанный полимером на основе эпоксидной смолы
Предел прочности при растяжении, МПа	390	1 300
Относительное удлинение, %	25	2,2
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м0 С)	46	0,35
Модуль упругости	200 000	55 000
Коэффициент линейного расширения, ax 10-5/0С	13-15	9-12
Плотность, т/м	7,8	1,9
Коррозийная стойкость к агрессивным средам	Подвержена коррозии	Не подвержена коррозии
Теплопроводность	Теплопроводна	Нетеплопроводна
Электропроводность	Электропроводна	Неэлектропроводна – является диэлектриком
Выпускаемые профили	6-80	4-20
Длина	Стержни длиной 6-12 м.	В соответствии с заявкой покупателя
Долговечность	В соответствии со строительными нормами	Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет
Условная замена арматуры по физико-механическим свойствам	6 A-III 8 A-III 10 A-III 12 A-III 14 A-III 16 A-III 18 A-III	4 АКС 6 АКС 7 АКС 8 АКС 10 АКС 12 АКС 14 АКС

 

Цены на композитную (стеклопластиковую) арматуру в Новосибирске: 

Наименование	Цена, до 500 м.п., руб/м.п	Цена, более500 м.п., руб/м.п
Арматура АКС-4	8,00	7,50
Арматура АКС-6	10,50	10,00
Арматура АКС-8	16,00	15,00
Арматура АКС-10	21,00	20,00
Арматура АКС-12	31,50	30,50

 

Купить композитную (стеклопластиковую) арматуру от компании “Геосстрой” Вы можете, обратившись к нашим специалистам: 

Тел. /факс: (383) 349-50-12, 349-50-13, +7 913 914 59 49
e-mail: [email protected], [email protected]

Композит или сталь: что лучше использовать для сооружения настила

Настилы сегодня активно используются при строительстве промышленных объектов, торговых центров, складских помещений, даже мостов и переходов, систем водоотведения. Они совершенно необходимы там, где проходимость и людей, и транспорта крайне высока, при этом избыток влаги дополнительно усложняет задачу строителей. Среди многочисленных вариантов исполнения наибольшую распространённость получили композитные и стальные решетки, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками.

Композитные настилы

Композиты позволили совершить настоящий прорыв как в производстве, так и в строительстве, поскольку они обладают по-настоящему уникальными свойствами. Настилы из таких материалов (см. тут) имеют показатели прочности и износостойкости ничуть не меньше, чем классический металл, в то же время в числе неоспоримых преимуществ этого варианта можно назвать:

• малый вес, как следствие простоту монтажа и перемещения;
• возможность доработки по месту распиливанием, сверлением;
• антикоррозийные свойства;
• химическую устойчивость;
• невосприимчивость к перепадам температур.

Хороший композит определенного состава будет еще и устойчивым к химическим воздействиям. Благодаря чему сфера применения становится практически неограниченной. К числу недостатков можно отнести высокую стоимость по сравнению с любым другим вариантом, даже с качественной сталью. Кроем того, придется приложить усилия, чтобы отличить подделку от высококачественного современного композита.

Металлические настилы

До некоторого времени они были самыми востребованными, поэтому сегодня многие подрядчики не могут отказаться от их использования. Но выбор правильного настила (сварные решетки или прессованные) крайне важен: как правило, затраты на него существенные, а итоговая конструкция будет влиять на безопасность эксплуатации объекта, в то же время замена настила может не планироваться вообще. К числу преимуществ металла можно отнести не слишком высокую стоимость, а также широкое распространение данных конструкций, большое число поставщиков в каждом регионе. Сталь незаменима там, где механические нагрузки слишком высоки, а также предъявляются особые противопожарные требования.

Недостатков же оказалось немного больше. Любой металл, включая специальную сталь, алюминий и железо, подвержен коррозии, хотя защитные покрытия могут на некоторое время отсрочить процесс ржавления. Вес настила будет большим, поэтому могут возникнуть логистические проблемы, увеличатся затраты на монтаж и перемещение на объектах ,потребуется использование тяжелой техники.

Проблема выбора между композитами и металлом сегодня стоит как никогда остро, поскольку настилы применяются все чаще. Без них не обходится оборудование ни одного общественного здания, промышленные помещения также требуют грамотной конструкции. Поэтому подрядчикам и инженерам приходится искать оптимальное соотношение цены, прочности и устойчивости к негативным факторам воздействия.

Сталь для ножа. Какие стали лучшие?

В этой статье рассмотрены основные марки стали для ножей. 
Описаны наиболее востребованные ножевые стали, кратко рассмотрена каждая сталь.

 

 

• Наш новый Hard-тест ножа из стали D2 –

Импортные ножевые стали:

1095/1080/1070/…/1050/…
Обычная углеродистая сталь, используемая для изготовления ножей. Страна изготовления — США. Низкая коррозионная стойкость. Число «10» в начале номера указывает на то, что эта сталь специально разработана для производства ножей. Последние две цифры в номере показывают количество углерода — соответственно чем его меньше — тем сталь мягче и хуже держит заточку. Стали из этой серии с низким содержанием углерода используются при изготовлении мечей, где требуется пластичность. Для ножей обычно берется 1095. Применяется при производстве ножей Ka-Bar и Cold Steel. Аналоги — наши У8, У10А.

12С27
Нержавеющая сталь, производится в Швеции. Содержание углерода — 0,6%. Простая и качественная сталь. Посторонние примеси отсутствуют. Аналог — 420НС.

15N20
Инструментальная сталь. Страна производства — Швеция. Используется при изготовлении дамасской стали.

154СМ
59-62 HRC. Высокотехнологичная нержавеющая подшипниковая сталь. Страна изготовления — США. Аналог ATS-34. Высокая жесткость. Одна из лучших сталей для ножей, достаточно дорогая. Используется в ножах «Spyderco» и «Benchmade».

1770 SS / 1778 SS / 1870 SS
SS – Sweden Standart. Серия хорошей шведской конструкционной стали.

3Cr13
Нержавеющая сталь, страна производства — Китай. Это модификация стали марки 440А, закаленная до 57 HRC. Используется при производстве ножей среднего ценового диапазона.
Также идет на изготовление топоров.

3G
Композитная порошковая сталь для ножей. Страна изготовления — Швеция. Содержание углерода — 1,4%. Показатели твердости, жесткости, ударной вязкости, износоустойчивости и антикоррозионной стойкости — на высшем уровне.

420
Содержание углерода 0,5%. Самая простая и дешевая ножевая сталь. Высокая стойкость к коррозии. Мягкая, плохо держит заточку, но затачивается без проблем. Область применения — дешевый Китай и различные кухонные ножи. Аналог — японская AUS-4.
Если на дешевом ноже имеется надпись типа «Stainless», «Inox», «Super-steel» и т. д. – то это скорее всего и есть 420-я сталь.

420J2
Японская нержавеющая сталь, дешевая, как правило используется в композиционных сплавах, проста в обработке. Слабая износостойкость. Используется в недорогих ножах, произведенных на бескрайних просторах Юго-восточной Азии. Что бы компенсировать мягкость 420-й стали приходится увеличивать толщину клинка. 

420HC
Высокоуглеродистая ножевая сталь. Легка в обработке, антикоррозионная, средняя прочность, но хорошо держит режущую кромку. Достаточно низкая стоимость. Наибольшее применение нашла у фирмы «Buck», причем 420HC от «Buck» значительно превосходит 420HC других ножеделов. Это достигается проводимой криогенной обработкой. Аналог — шведская 12С27.

 

 

440А
56 HRC.  Нержавеющая сталь. Содержание углерода — 0,75%. Хорошо сопротивляется коррозии. Качественный сплав, хорошо выдерживает нагрузки. Широко используется в ножах фирмы «SOG». Если на клинке стоит маркировка «440», либо «440 Series Stainless» – то это скорее всего 440А.

440В
58 HRC. Содержание углерода 0,9%. хорошо сопротивляется коррозии. Качественный сплав, хорошо выдерживает нагрузки. Аналог — японская AUS-8.Широко используется фирмой «Randell».

440С
60 HRC. Высокотехнологичная нержавеющая сталь, содержание углерода — 1,2%. хорошо держит РК. Одна из самых сбалансированных по своим свойствам ножевая сталь. Сталь 440С более дорогая, чем 440А и 440В. Аналог — японская AUS-10. Стоит отметить, что 440С у испанских ножей более мягкая, чем у остальных европейцев.

 

 

5160
Профессиональная высококачественная пружинящая сталь. Очень прочна, хорошо держит РК. Популярна в изготовлении ножей для тяжелых работ.

52100
Подшипниковая сталь. Низкая прочность и стойкость к коррозии. Но хорошо держит заточку. Аналог — ШХ15. Широко применяется для изготовления охотничьих ножей.

8Cr13MoV
56-58 HRC. Ножевая сталь с высоким содержанием углерода, хрома, ванадия и молибдена. Страна изготовления — Китай. Хорошо держит заточку и хорошо затачивается. Используется «Spyderco». Близка к японской AUS-8.

8Cr14MoV
То же самое, что и 8Cr13MoV, но за счет повышенного содержания хрома более антикоррозионная. Многие китайсвкие реплики изготавливаются из этой стали.

9Cr14MoV
За счет большего содержания углерода чуть тверже, чем 8Cr13MoV. Широко используется на китайских репликах. Режет для ножей этой ценовой категории хорошо и легка в заточке.

  

 

А-2
60-62 HRC. Американская углеродистая самозакаливающаяся инструментальная сталь. Высокая прочность и способность держать заточку. Используется Крисом Ривом (Chris Reeve) в боевых ножах.

ATS-34
58-60 HRC. Высокотехнологичная нержавеющая сталь. Страна изготовления — Япония, Hitachi. Аналог 154СМ. Высокая жесткость. Одна из лучших сталей для ножей, достаточно дорогая. Используется в ножах «Spyderco» и «Benchmade».Также используется для изготовления бритвенных лезвий и лопаток реактивных турбин.

ATS-55
В отличии от ATS-34 не содержит молибден, соответственно более дешевая. Встречается у Spyderco.

AUS-4
54 HRC. Редкая нержавеющая дешевая сталь из-за низкого содержания углерода. Страна изготовления — Япония. Быстро теряет заточку, но легко затачивается. Аналог — 420-я сталь.

AUS-6
56 HRC. Нержавеющая сталь. Страна изготовления — Япония. Аналог 440А. Используется фирмой «Al Mar».

AUS-8
58 HRC. Нержавеющая ножевая сталь. Страна изготовления — Япония. Аналог 440В. Широко применяется благодаря хорошей износоустойчивости. Используется фирмой «Cold Steel».

 

 

 

AUS-10
60 HRC. Нержавеющая ножевая сталь. Страна изготовления — Япония. Аналог американской 440С, но из-за меньшего содержания хрома менее коррозионностойкая. Хорошая износоустойчивость.

Beta-ti Alloy
Титановый сплав. Водолазные и кухонные ножи.

BG-42
60-64 HRC. Японская нержавеющая сталь для ножей. Высокая жесткость, хорошо держит РК. Эту сталь в своих ножах «Sebenza» использует Крис Ривз (Chris Reeves).

Blue Paper Super 
Легированная сталь. Производится в Японии. Идет на изготовление профессиональных поварских ножей.

Carbon V
Марка стали, владельцем которой является Cold Steel. По свойствам это ножевая сталь схожа с О-1 и 1095.

CowryX (RT-6)
63-67 HRC. Аморфный металлический коррозионностойкий сплав. Страна изготовления — Япония.

CowryY (CP-4)
61-64 HRC. Аморфный металлический коррозионностойкий сплав. Страна изготовления — Япония.

CPM 440V
Хорошая нержавеющая сталь для ножа. Хорошо держит РК, затачивается с трудом. Эту сталь использует Sean McWilliams/

D-2
60-62 HRC. Инструментальная ножевая сталь, которую также называют «полунержавейкой». Более коррозионностойкая, чем углеродистые стали, но до свойств «нержавейки» не дотягивает. Высокая прочность, хорошо держит заточку. Аналог — наша Х12МФ. Страна изготовления — Япония. Применяется в ножаж Bob Dozier, Benchmade. Оптимальна для универсального ножа. Не поддается окончательной полировке.
Хорошие ножи из D2 выпускает SteelClaw.

 

 

DAMASTEEL
Сталь, полученная методом порошковой металлургии. Не является сплавом.

ELMAX
Инструментальная сталь. Широко используется скандинавскими кузнецами.

GIN-1 (G-2)
Хорошая нержавеющая сталь для ножа. Достаточно редка. Используется в ножах«Spyderco».

Н-1
58 HRC. Нержавеющая сталь для ножа. Отличная коррозионная стойкость, хорошие режущие свойства, отлично держит заточку. Сложна в обработке. Используется обычно в ножах «Spyderco».

INFI
Эксклюзивная сталь для ножа, используется только фирмой «Busse».

Inox
54-57 HRC. Высокопрочная нержавеющая сталь для ножей. Повышенная коррозионная стойкость. Широко применяется фирмой «Opinel».

КК
Легированная сталь, Япония, Hitachi.  Используется в производстве поварских ножей и бритв.

L-6
Сталь для ленточных пил. Высокая прочность, хорошо держит РК.

LAK41, LAK42
Ножевая сталь, используемая в производстве дешевых кухонных ножей.

М-2
61-66 HRC. Быстрорежущая инструментальная сталь, используемая в производстве ножей. Идеально держит заточку. Низкая коррозионная стойкость и чувствительность к ударным нагрузкам. Применяется для производства фрез и сверл. Используется компанией «Benchmade».

Marss 500
Нержавеющая сталь. Широко применяется на шведских ножах.

N690Co
58-60 HRC. Так называемая “Австрийская 440C”. От 440с отличается наличием кобальта и ванадия – благодаря этому улучшена коррозионная стойкость и более высокая твердость. Устойчива у ударным нагрузкам. Широко применяется в туристических ножах.

О-1
60-64 HRC. Хорошая углеродистая сталь масляной закалки для изготовления клинков. Несмотря на невысокую стоимость отличается хорошей прочностью. Применяется фирмой «Randall Made Knives».  Легка в ковке. Быстро ржавеет.

Rostfrei
Нержавеющая сталь, Германия.

Sandvik 12C27 – шведская мартенситная, нержавеющая, хромистая сталь. Эластичная и гибкая сталь и в тоже время износостойкая. Хорошо затачивается даже в походных условиях “на коленке”. Достаточно чистая по посторонним примесям. Широко используется при производстве ножей Helle. 

S-Star
Недорогая нержавеющая сталь, идет на изготовление кухонных ножей.

S30V (CPM S30V/S60V/S90V)
Нержавеющая мартенситная порошковая сталь для ножей. Разработана Крисом Ривом (Chris Reeve) и Диком Барбером (Dick Barber). Высокая прочность. Применяется многими производителями ножей. Высокая коррозионная стойкость и ударная вязкость. Все это семейство сталей хорошо держит заточку, особенно S60V и S90V. Но зато они более хрупки, чем S30V и их сложнее точить. Эти стали являются оптимальными для универсальных ножей. Другое название этих сталей – «металлическое стекло». Широко используются компаниями «Leatherman» и “Zero Tolerance”.
S30V – 58-61 HRC

 

 

S60V – 55-57 HRC 
S90V – 56-59 HRC
И еще из этой линейки:
CPM S110V
CPM S125V
CPM 1V – 57-59 HRC
CPM 3V – 58-60 HRC
CPM 9V – 54-56 HRC
CPM 10V – 60 HRC
CPM 15V – 61-63 HRC
CPM M4 – 60-64 HRC – специальная быстрорежущая инструментальная сталь
CPM D2– 60-62 HRC

 

 

Silver 1,3,5
Марка нержавеющей японской стали. Используется при изготовлении кухонных ножей и ножниц.

SG2
64 HRC

SRK-8
Инструментальная японская сталь. Как правило используется для изготовления сельскохозяйственных инструментов.

Stellite 6K
42-46 HRC

T508, Т113
Французские стали.

Talonite
44-49 HRC

Vascower
Очень редкая сталь ввиду сложности обработки. Превосходная износостойкость

VG-10
59-61 HRC. Японская ножевая сталь. Заточку держит средне. Высокая коррозионная стойкость. Хорошо обрабатывается. Как правило идет на изготовление поварских ножей.

W1 W2
Углеродистая сталь, идет на изготовление напильников

YXR7
61-65 HRC

ZDP-189
Порошковая ножевая сталь высшего качества. Страна изготовления — Япония, Hitachi. Аналогов у этой стали пока нет. Применяется в ножах premium-класса. Высокая стоимость. Очень сложна в заточке. Идеальна для ножей, которые предназначены исключительно для своей главной функции — для реза.

 

Отечественные стали для ножей:

100Х13М
Хромомолибденовая сталь. Применяется при изготовлении медицинского инструмента.

30ХГСА
Другое название – “хромансиль”. Высококачественная среднелегированная сталь. Создана советскими учеными в 40-х годах 20-го века для нужд авиации. Выдерживает высокую знакопеременную нагрузку. Превосходная ударная вязкость. Достаточно легка в термообработке. Идеальна для метательных ножей топоров.

 

 

40Х13/65Х13/95Х18/110Х18
Отечественные аналоги сталей 420 и 440. Наиболее широкое применение при изготовлении клинков — 95Х18. Достаточно прочная и гибкая, хорошо поддается и держит заточку. Коррозионносттойкая.
40Х13 — 53 HRC, 
95Х18 — 57-60 HRC
65Х13 — хирургическая (медицинская) сталь. Из нее также выпускает ножи наш «Кизляр».

65Г
Конструкционная рессорно-пружинная сталь. Быстро ржавеет, плохо держит РК. Но превосходная ударная вязкость. Идеальна для ножей, предназначенных для рубки.

Р6М5
Быстрорежущая сталь. Применяется для изготовления полотен механических пил. Хорошо держит заточку, но хрупка. Низкая коррозионная стойкость.

У7-У16
Отечественная инструментальная сталь, используемая в изготовлении ножей. У7-У9 — стали повышенной вязкости, ножами из этих сталей можно спокойно рубить. У10-У13 — стали повышенной твердости, боятся ударных нагрузок. Все эти стали хорошо держат заточку. Коррозионно не устойчивы, коррозия проникает в глубь клинка.

Х12МФ
Легированная инструментальная штамповая сталь, используемая при изготовлении ножей. Хорошая коррозионная стойкость при тщательной полировке клинка. Отлично держит заточку. Стойкость к ударным нагрузкам — средняя.

ХВ5
65-67 HRC. «Алмазная сталь». Самая высокая твердость среди инструментальных сталей. Подробно об “Алмазной стали”.

 

 

 

ШХ15
Конструкционная подшипниковая сталь, применяемая в изготовлении ножей. Хорошо держит заточку. Коррозионно не устойчива, ржавеет поверхностно. Аналог — 52100.

Композитная арматура – Металлобаза “Промизделия”

Арматура композитная

Арматура – это отраслевое понятие, которое включает в себя две большие группы материалов:

• технологические;
• конструкционные.

Конструкционные материалы применяются при изготовлении строительных конструкций, в армированном бетоне используются воспринимающие нагрузку каркасы, сетки и стержни. Устанавливаемая на трубопроводах арматура распределяет и регулирует потоки жидкости в сетях канализации и водоснабжения. Общей спецификой групп является функциональное назначение – они составляют рабочую часть общей системы.

Особенности конструкционной арматуры

Конструкции из бетона или, как его еще называют, строительного камня – это основной вид строительных изделий. Данный материал характеризуется отличным сопротивлением на сжатие, но уязвим при изгибе и растяжении. Армирование бетонного массива устраняет этот недостаток. Для этого используются материалы, способные без потери прочности воспринимать растягивающие нагрузки.

Линейка армирующих элементов значительно расширилась с прогрессивным развитием индустрии. Кроме стальной арматуры, которая считается традиционным видом, она включает также композитную, то есть изделия из полимеров. Разработка новых материалов дала возможность полнее учитывать эксплуатационные свойства изделий и способствовала появлению определенных стандартов.

Применение изделий и материалов для строительства сооружений и зданий разного назначения строго регламентировано. Соблюдение стандартов, разработанных ведущими специалистами и утвержденных на законодательном уровне, обеспечивает безопасность эксплуатации.

• Технические и физические параметры стальной арматуры регламентирует ГОСТ 10884-94.
• Композитная арматура должна соответствовать требованиям ГОСТ 31938-2012.

Что касается первого вида армирующих изделий, они, как правило, соответствуют техническим условиям, поскольку изготавливаются на основе устоявшейся технологической культуры и производственной базы. Арматура из полимерных материалов, к сожалению, может иметь значительные расхождения в потребительских свойствах. Учитывая это, необходимо уделить особое внимание закупаемым изделиям. При выборе рекомендуется отдавать предпочтение предприятиям, которые могут предоставить полные характеристики на предлагаемые материалы.

Характеристики композитной арматуры для бетона

Основные направления развития современного строительства – снижение издержек и большая архитектурная выразительность. Полимерная арматура является наиболее эффективной при решении поставленных задач. Полимеры, использующиеся для изготовления строительных конструкций, такие как стеклопластик, углепластик и базальтопластик, имеют несколько преимуществ пред металлом, среди которых:

• существенно меньший вес;
• невосприимчивость к коррозии;
• более высокие прочностные характеристики.

Композитная арматура, купить в Тамбове которую можно на выгодных условиях, как и стальная, может быть постоянного и периодического профиля. Однако поведение полимерных изделий под нагрузкой имеет свои особенности. Например, стеклопластиковая арматура, в отличие от стальной, разрушается при достижении предельно допустимых нагрузок, так как не имеет текучести.

Композит или сталь: что выбрать?

При характерных особенностях железобетона при раскрытии трещин в изделиях, работающих на растяжение и изгиб, существует возможность воздействия влаги на арматуру. Данный фактор снижает срок эксплуатации конструкций, увеличивая риск потери прочности. Также вероятность снижения эксплуатационных свойств создает агрессивное воздействие морозостойких добавок при возведении кирпичной кладки или бетонировании в зимнее время.

Использование композитной арматуры дает возможность избежать воздействия коррозии на несущие конструкции сооружений и зданий. Однако синтетические материалы имеют более низкие показатели по огнестойкости, при нагревании быстрее теряя прочность. Привлекательным свойством арматуры из композитов при малоэтажном и индивидуальном строительстве, не обеспеченном, как правило, грузоподъемными механизмами, является меньший вес. Экономия на транспортировке и перемещении материалов по площадке может быть достаточно существенной.

Что такое композитная сталь?

Композиты – это материалы, состоящие из двух или более компонентов. В результате получается продукт, свойства которого отличаются от свойств отдельных компонентов смеси; тот, который по сути больше, чем сумма его частей. Сплавы аналогичны, состоят как минимум из двух элементов с минимум одним металлическим компонентом. Основное различие между ними – это важный металлический элемент сплавов, обычно железо (Fe). Между тем композиты могут состоять из совершенно разных материалов; например, силикаты и смолистые полимеры объединяются для получения стекловолокна.

Композиционная сталь практически может быть определена как композит сплавов. В этом сообщении в блоге Мастил более подробно описывает определение и применение композитных сталей.

Описание композитной стали

Строители обычно определяют композитную сталь как профиль из черных сплавов, который работает вместе с бетоном. Превосходная прочность стального профиля на растяжение сочетается с прочностью бетона на сжатие, что значительно улучшает несущие свойства перекрывающей конструкции.Обычные композитные стали в строительстве включают металлические настилы с бетонными заполнителями и стальные балки с заделанными бетоном соединителями. Такие системы зарекомендовали себя при строительстве многоэтажных надстроек по всему миру.

Однако это относится к стали в составной конструкции, а не к составной продукции. Основными изделиями из композитной стали являются биметаллические пластины, которые изготавливаются путем соединения двух листов из разнородных сплавов. Таким образом создается облицовочный продукт с различными механическими и химическими свойствами на внутренней и внешней сторонах.

Облицовка из композитной стали обычно представляет собой пластинчатую основу из низколегированной стали, прикрепленную к тонкому листу более дорогой марки. Это позволяет инженерам создавать прочные конструкции и компоненты для требовательных областей применения с меньшими затратами. Например, основа из углеродистой стали, плакированная нержавеющей сталью, обеспечивает превосходную коррозионную и термостойкость для сосудов высокого давления и котлов с меньшими инвестиционными затратами за счет сокращения использования более ценных материалов.

Пластины с композитным покрытием – идеальное решение для рынков, связанных с высокотемпературными процессами или коррозионно-активными материалами, с небольшими возможностями для максимизации окупаемости инвестиций (ROI).

Композитные стали марки Masteel

Masteel – один из ведущих мировых поставщиков композитных сталей для промышленного и судостроительного применения, предлагая уникальные продукты, способные выдерживать высокие солености, хлорирование, высокие термоциклы и рабочие температуры, а также химические воздействия различных технологических химикатов.

Если вы хотите узнать больше о наших композитных сталях, не стесняйтесь обращаться непосредственно к членам нашей команды.

Каркас из композитной стали

: краткий обзор

Одним из преимуществ стали как строительного материала является сочетание доступности, универсальности и долговечности. Возможно, ничто так не суммирует все эти три характеристики, как стальная композитная рама. Реализуя свойства стали наряду со свойствами бетона, вы получаете конструкцию, которая уникально подходит для суровых условий работы в конструкциях с интенсивным движением, таких как здания и мосты.

Однако, если вы новый подрядчик по металлу, который только начинает расширять свои услуги, как узнать, подходят ли вам стальные композитные каркасы?

Рассмотрим подробнее, что такое композитный стальной каркас, установки, в которых он обычно используется, и как получить от него максимальную отдачу.

Что такое композитный стальной каркас?

Каркасы из композитной стали – один из примеров концепции композитной конструкции. По сути, это означает создание структуры из двух разных материалов, связанных так плотно друг с другом, что они представляют собой единый предмет. Каркасы из композитной стали – один из наиболее распространенных примеров соединения стальных балок с бетонной плитой перекрытия.

Предположим, вы просто устанавливаете плиту перекрытия на стальную балку свободно.Плита перенесет весь свой вес на балку, но на самом деле не улучшит ее несущую способность. Это меняется, когда вы добавляете шпильки для надежного соединения плиты с балкой. Внезапно оба элемента становятся одним элементом, становятся намного прочнее и могут выдерживать большие нагрузки. Это то, что делает поперечные сечения композитной стальной рамы такими полезными.

Итак, с учетом сказанного, как именно этот процесс реализуется на практике?

– По большому счету, все начинается с реализации стального настила.Профнастил специальной формы в сочетании с бетонной заливкой позволяет создать жесткую и легкую систему пола поверх стальных балок.

– Настил укладывается на конструкционную сталь в разных точках последовательности монтажа, либо подрядчиком по металлу, либо отдельным настилом. Это можно сделать либо с помощью порошковых инструментов, либо с помощью сварки.

– Следующим шагом является установка срезных шпилек для фактического соединения настила со стальными конструкциями.Эти шпильки создают связь между балкой и плитой перекрытия, которая будет заливаться позже, снижая тем самым обнаружение временной нагрузки.

– После установки настила присоединяются соединители, работающие на срез. Это требует определенного расстояния, чтобы убедиться, что плита не отделяется от балки и не оказывает слишком сильное давление на определенную часть.

– Когда это будет завершено, пора укладывать бетон поверх композитного металлического каркаса. Как правило, это делает бетонный подрядчик, если только вы не являетесь генеральным подрядчиком, у которого уже есть конкретные профессионалы в работе.

– Ключевые моменты, на которые следует обратить внимание при заливке бетона, – это нанесение его на опорные участки до середины пролета настила и недопущение любых глубоких бетонных свай.

– В идеале опора должна проходить под стыками до тех пор, пока бетон не наберет 75% своей прочности. Это гарантирует отсутствие разрыва связи между бетоном и металлом.

– Наконец, территория будет проверена инженером-надзирателем.

Фото: northlight

Плюсы и минусы

Однако, прежде чем вы решите добавить композитный стальной каркас в свой список услуг, вам также необходимо сообщить преимущества потенциальным клиентам.Вот краткое изложение основных преимуществ:

– Стоимость вашего стального каркаса в целом будет ниже, чем стоимость стальных конструкций из некомпозитных материалов.

– Вы экономите время и трудозатраты. Во многом это связано с тем, что композитный настил одновременно является опалубкой и положительным усилением готовой конструкции.

– Если вы используете монолитную стальную конструкцию, вы теряете много времени на многократную опалубку.Вам не нужно беспокоиться об этом с большинством композитных конструкций.

– Поскольку композитная стальная рама меньше весит, затраты на фундамент ниже.

– Рамы из композитной стали обладают лучшими характеристиками отклонения от динамических нагрузок и вибрации. Это потому, что они в целом жестче.

– У вас есть возможность использовать более мелкие составные балки. Это дает вам возможность при необходимости уменьшить высоту здания.

– Возможно увеличение длины пролета.

Не менее важно убедиться, что вы можете решить некоторые проблемы, связанные с конструкцией стального каркаса из композитных материалов. Эти факторы могут побудить ваших потенциальных клиентов использовать другие ваши стальные конструкции:

– Если сравнить это с системой монолитного бетона, она будет дороже. Конечно, композитная стальная рама может делать то, чего не может монолитная бетонная система.

– Если вы решите использовать соединители, работающие на срез, вам понадобится автоматическая сварка шпилек.Обычно для этого требуются специализированные субподрядчики.

– Если вы решите использовать изгиб, вам может быть трудно удерживать бетонный уровень.

Знание этих потенциальных слабых мест означает, что вы можете решить проблему до того, как ваши клиенты поднимут ее. Однако создание и реализация композитной стальной рамы намного сложнее, чем обычная обработка стали. Вы не только выполняете всю работу по установке обычных стальных конструкций, но и можете привлекать нескольких других подрядчиков для выполнения работ по бетону и шпилькам.

Фото Ocsi Balazs

Понимание всех форм композитных стальных рам и аспектов композитной конструкции важно для любого сталелитейщика или подрядчика по металлу. Следующий этап мастерства – понять, как выполнять работы с композитной сталью с максимальной эффективностью. Ваш лучший инструмент в этом деле – данные. Данные показывают, сколько стоят такие изделия, как композитные балки, чтобы вы могли эффективно оценивать свои услуги. Данные также покажут вам передовой опыт и указания, которые следует дать вашим командам во время комплексных действий.

Чтобы извлекать необходимые данные, а также передавать информацию из офиса на место работы, вам потребуется программное обеспечение для управления проектами из композитных стальных конструкций. eSUB здесь выделяется. Мы даем вам всю информацию, необходимую для принятия решений, а также упрощаем обмен информацией и указаниями между разными командами.

Контент предоставлен eSub. Щелкните здесь, чтобы получить бесплатную демонстрацию.

Композитная конструкция – SteelConstruction.info

Композитная конструкция доминирует в секторе нежилого многоэтажного строительства.Так было уже более двадцати лет. Его успех обусловлен прочностью и жесткостью, которые могут быть достигнуты при минимальном использовании материалов.

Причину, по которой композитные конструкции часто бывают такими хорошими, можно выразить одним простым способом – бетон хорош на сжатие, а сталь хороша на растяжение. Соединяя два материала вместе конструктивно, можно использовать эти сильные стороны, чтобы получить высокоэффективную и легкую конструкцию. Уменьшенный собственный вес композитных элементов имеет эффект удара, уменьшая силы в этих элементах, поддерживающих их, включая фундамент.Композитные системы также имеют преимущества с точки зрения скорости строительства. Уменьшение глубины перекрытия, которое может быть достигнуто при использовании композитной конструкции, также может обеспечить значительные преимущества с точки зрения затрат на услуги и ограждающей конструкции здания.

В этой статье рассматриваются составные балки, составные плиты, составные колонны и составные соединения. В то время как балки и плиты очень распространены в строительстве в Великобритании, на самом деле существует ряд различных основных типов композитных балок, композитных колонн и композитных соединений гораздо меньше.Причины этого рассматриваются ниже.

Профнастил трапециевидный на балки перекрытия

[вверх] Проектирование композитных элементов и систем

Проектирование композитных балок в Великобритании традиционно выполнялось согласно BS 5950-3-1 ^[1] . Композитные плиты с профилированным стальным листом были разработаны в соответствии с BS 5950-4 ^[2] , а профилированный настил, используемый для этих плит, – в соответствии с BS 5950-6 ^[3] .Для композитных колонн не было руководства Британских стандартов. Проектирование композитных балок и композитных плит (для зданий) теперь регулируется BS EN 1994-1-1 ^[4] . BS 5950-6 ^[3] был заменен BS EN 1993-1-3 ^[5]

Более подробную информацию об относительном статусе структурных Еврокодов и британских стандартов можно найти, перейдя по ссылке здесь.

[наверх] Как и почему работают композитные конструкции

Показано распределение пластических напряжений в типичной балке перекрытия, действующей совместно с композитной плитой.Относительные пропорции стального профиля и плиты означают, что, как это обычно бывает, пластическая нейтральная ось лежит внутри бетона. Таким образом, вся сталь находится в напряжении.

Бетон – это материал, который хорошо работает при сжатии, но имеет незначительное сопротивление растяжению. Следовательно, для структурных целей он традиционно полагается на стальную арматуру, которая выдерживает любые растягивающие усилия (это роль, которую играет стальная часть композитного поперечного сечения, которая фактически является внешней арматурой), или должна подвергаться предварительному напряжению, чтобы даже при воздействии растяжение, элемент находится в чистом сжатии.

Чтобы бетонная часть (в пределах так называемой эффективной ширины) поперечного сечения выдерживала сжатие, а стальная часть выдерживала растяжение, два материала должны быть структурно связаны друг с другом. Для балок с выступом это достигается с помощью срезных шпилек с головкой, которые крепятся к верхнему фланцу стальной балки. Это соединение обычно достигается с помощью так называемой сквозной сварки настила. Профилированный металлический настил, образующий основу композитных плит, зажат между основанием стойки и верхним фланцем, и в процессе сварки все три соединяются вместе.Наличие цинкования на настиле не влияет на качество сварки.

В исключительных случаях сварку через настил можно избежать за счет использования однопролетных отрезков настила (стыкующихся до рядов шпилек, приваренных непосредственно к верхнему фланцу в производственном цехе) или вырезания отверстий в настиле, чтобы его можно было уронить в цехе приварены шпильки.

Доступны и другие формы соединений, работающих на срез, в том числе шпильки большего диаметра и соединители с дробеструйной обработкой, но для зданий наиболее распространенным вариантом являются шпильки с головкой диаметром 19 мм.Их сопротивление согласно BS EN 1994 ^[4] при использовании с поперечным настилом меньше, чем сопротивление, указанное в BS 5950-3-1 ^[1] . Кроме того, в стандарте BS EN 1994 ^[4] указано, что не более двух стоек можно использовать на желоб, когда настил проходит поперек оси балки.

Одним из преимуществ приварных шпилек является то, что они считаются пластичными, что означает, что (при отсутствии каких-либо соображений усталости) соединение, работающее на сдвиг, может быть спроектировано с использованием принципов пластичности, поскольку предполагается, что сила может быть перераспределена между соседними шпильки.Это значительно упрощает процесс проектирования.

Когда балка спроектирована с соединением с полным сдвигом, это означает, что имеется достаточно соединителей, чтобы либо полностью разрушить бетон при сжатии, либо полностью разрушить стальную секцию при растяжении (в зависимости от того, какая сила меньше). Однако может использоваться меньшее количество соединителей, что приводит к так называемому соединению с частичным сдвигом. Это может произойти, если приложенная нагрузка находится на достаточно низком уровне, например, в общих случаях, когда конструкция балки определяется стадией строительства или соображениями эксплуатационной пригодности.Однако в правилах также указывается определенная минимальная степень соединения, необходимая для предотвращения чрезмерного скольжения между сталью и бетоном, которое может привести к выходу из строя соединителей.

До внесения поправок в 2010 году в BS 5950-3-1 ^[1] , который был написан в 1980-х годах, использовался довольно упрощенный подход к вопросу о минимальной степени соединения, работающего на сдвиг. BS EN 1994 ^[4] определяет два дополнительных параметра, которые влияют на эту минимальную степень, а именно марку стали и эффект асимметрии, когда одна из полок балки больше другой (верхняя полка меньшего размера часто используется, поскольку бетон несет большую часть от сжатия, но такая асимметрия предъявляет более высокие требования к сдвиговым шпилькам с точки зрения способности скольжения). Для стали S275 и симметричных профилей ограничения в BS EN 1994 ^[4] значительно менее обременительны, чем в BS5950 ^[1] . Для асимметричных балок они значительно более обременительны. Даже BS EN 1994 ^[4] не признает значительных преимуществ, когда балка не подпирается во время строительства, как большинство из них. Он также не может в явной форме признать преимущества, которые будут иметь место, когда балка имеет регулярно разнесенные большие отверстия в стенке или только часть используется при изгибе (потому что соображения SLS определяют дизайн).SCI P405, опубликованный SCI в 2015 году в качестве замены для NCCI, созданного SCI (Pn002a), позволяет ослабить минимальную степень соединения при соблюдении определенных критериев.

Преимущество структурного соединения стали и бетона состоит в повышении сопротивления только стальной балки; обычно это примерно в два раза. Жесткость может увеличиться до трех раз. Относительные преимущества уменьшаются с увеличением пролета, поскольку размер стальной балки увеличивается по сравнению с размером плиты.

Стальная рама с | композитными балками во время строительства
(Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Компоненты составной балки описаны выше, но те же принципы применимы к составным перекрытиям и составным колоннам. В плите используется профилированный стальной настил вместо стального профиля, а сила передается через углубления и определенные аспекты геометрии настила (а не через отдельные срезные стойки).Составная колонна может представлять собой стальную трубу с полым профилем, заполненную бетоном, или открытую стальную секцию, залитую бетоном. Сила передается между двумя материалами посредством трения и, при необходимости, дискретных механических соединителей, включая срезные шпильки, которые могут быть прикреплены к заделанной стальной секции. При всех формах композитной конструкции проектировщику важно не забывать о стадии строительства. Предполагая, что временная подпорка отсутствует, стальная часть композитного поперечного сечения должна сама по себе выдерживать собственный вес и другие строительные нагрузки, поскольку бетон на этой стадии неэффективен. Мало того, что сопротивление меньше, но могут быть явления нестабильности, которые следует учитывать. При совместном действии верхний фланец стальной балки удерживается в поперечном направлении плитой, но во время строительства поперечный изгиб при кручении (LTB) может снизить эффективное сопротивление – только когда настил проходит поперечно и правильно закреплен, это предотвращает LTB – дальнейшее руководство доступны как дизайн в SCI P359, так и детализация в SCI P300.

[вверх] Виды составной балки

Ниже рассматриваются три основных типа составной балки.Факторы, имеющие отношение к конкретному проекту, будут влиять на то, какая система полов будет наиболее подходящей.

[вверх] Балка перекрытия

Открытые концы сборных элементов, готовых к армированию и монолитному бетону

Наиболее распространенный типа составного пучка является одним, где композитной плита сидит на вершине отбортовки луча, связанный с использованием через палубу приварена сдвиг шпильки. Эта форма строительства имеет ряд преимуществ – настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства – как опалубка и рабочая площадка.Он также может обеспечивать поперечное ограничение балок во время строительства. Настил поднимается на место в связках, которые затем вручную распределяются по площади пола. Это значительно снижает подъемные силы крана по сравнению с альтернативой на основе сборных железобетонных конструкций.

Дополнительные указания по практическим аспектам размещения настилов можно найти в руководстве по передовой практике SCI P300.

Другой распространенный тип композитной балки – это балка, в которой, как и в случае с традиционным несоставным стальным каркасом, сборная бетонная плита располагается поверх верхней полки стальной балки.Эффективный диапазон пролета для этого типа решения составляет от 6 до 12 м, что делает его конкурентом для ряда вариантов бетонных полов. Особая детализация требуется для соединения, работающего на сдвиг, когда используются сборные элементы, чтобы корпус сборных элементов мог быть мобилизован как часть сжатого фланца бетона. См. SCI P401 для получения дополнительной информации.

[вверх] Решения с большим пролетом

Имеется ряд вариаций идеи балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах.Они дают возможность достичь более длинных пролетов (20 м или более), чем это возможно при использовании «стандартной» сплошной стенки, прокатной балки вниз.

[вверх] Решения для неглубоких полов

Система USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Неглубокие этажи предлагают ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимизация количества этажей для заданной высоты здания.Кроме того, достигается плоский потолок – отсутствуют перерывы, характерные для балок нижнего этажа, – что дает полную свободу для распределения услуг под полом. Эти преимущества следует рассматривать в контексте конкретного проекта, чтобы определить, когда они наиболее подходят.

Мелкость перекрытий достигается за счет размещения плит и балок в одной зоне. Это достигается за счет использования асимметричных стальных балок с более широким нижним фланцем, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с надлежащей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками нижней стойки.Плита перекрытия может быть в виде сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил). Дополнительным преимуществом является то, что некоторые формы конструкции неглубокого перекрытия по своей сути обеспечивают композитное взаимодействие между балками и плитой, тем самым повышая эффективность конструкции.

Доступен ряд решений для неглубоких перекрытий, включая балки для неглубоких перекрытий (USFB) от Kloeckner Metals UK Westok.

Kloeckner Metals UK Система USFB компании Westok состоит из неглубокой асимметричной ячеистой балки Westok с арматурой, проходящей через ячейки для крепления плиты к балке. «Plug Composite Action» можно использовать для USFB, что было продемонстрировано с помощью полномасштабных лабораторных испытаний, для дальнейшего увеличения пропускной способности секции. Чтобы задействовать «Plug Composite Action», необходимо принять следующие детали:

• Плиты из композитных материалов с металлическим настилом: бетонные плиты вровень с верхним фланцем или над ним
• Сборные железобетонные изделия, как правило: минимальный верхний уровень 50 мм с верхним фланцем или над ним
• Пустотные блоки: каждые 2 ядра ^и выломаны, заполнены бетоном и армированы через ячейку
• Монолитные монолитные плиты: бетонный уровень с верхним фланцем (или выше)

USFB могут экономически пролетать до 10 м с конструкционной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерции и жилом секторе.

• USFB с сборными плитами из холлокора
  (Изображение предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

• USFB с глубоким настилом
  (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

[вверх] Композитные плиты

Композитные плиты состоят из железобетона, уложенного поверх профилированного стального настила, который выполняет роль опалубки во время строительства и внешнего армирования на завершающей стадии. Настил может быть как входящим, так и трапециевидным, как показано ниже. Трапециевидный настил может иметь глубину более 200 мм, в этом случае он называется глубоким настилом. Дополнительные арматурные стержни могут быть помещены в желоба настила, особенно для глубокого настила. Иногда они требуются для настилов неглубокого заложения, когда большие нагрузки сочетаются с высокими периодами огнестойкости.

• Входящий и трапециевидный настил

На рисунке ниже показана геометрия типичной трапециевидной деки 80 мм.Сталь оцинкована и может иметь разную толщину, хотя обычно около 1 мм. Поскольку он такой тонкий, необходимы ребра жесткости, чтобы избежать местного коробления, когда он действует как стальная секция без покрытия, чтобы выдерживать влажный вес бетона и другие строительные нагрузки. Входящий элемент жесткости, показанный в верхней части настила, не только укрепляет верхний фланец, но также может использоваться для поддержки подвесок для относительно легких предметов, подвешенных к потолку. Блокировка достигается за счет выпуклостей (ямок), которые вкручиваются в профиль настила, и за счет захвата бетона вокруг входящих частей профиля.Стандартных профилей настила не существует, поэтому взаимодействие, достигаемое за счет тиснения и т. Д., Каждой типовой колоды отличается. Он определяется испытаниями, проводимыми изготовителем деки.

Геометрия типичного трапециевидного настила 80 мм

Результаты таких тестов традиционно переводятся в так называемые эмпирические константы m и k, которые определяют производительность конкретной колоды.BS EN 1994 ^[4] также включает опцию для определения сцепления при сдвиге на единицу площади плиты (τ), которую затем можно использовать как часть более сложного подхода (значение τ аналогично сопротивлению сдвигу). шпилька). Дизайнеры получают соответствующую информацию (неявно) из программного обеспечения или брошюр, предоставленных производителями террасной доски.

Профилированный настил часто спроектирован таким образом, чтобы он был сплошным в двух пролетах, когда он действует как опалубка. Композитные плиты обычно проектируются так, чтобы они были простыми перекрытиями при комнатной температуре, но сплошными при пожаре.Эта непрерывность достигается благодаря номинальной арматуре, которая также выполняет другие функции, такие как контроль трещин, которая продолжается на промежуточных опорах (ее влияние – предполагаемое положительным – игнорируется при проектировании при комнатной температуре).

Входящий или трапециевидный настил глубиной от 50 до 60 мм может охватывать около 3 м без опор, трапециевидные профили глубиной 80 мм могут охватывать до 4,5 м без опор, а глубина настила может достигать около 6 м. Общая глубина плиты составляет от 130 мм.Двухчасовая огнестойкость может быть достигнута без необходимости противопожарной защиты стального настила.

В композитных плитах можно формировать проемы, хотя это следует планировать и формировать проемы на этапе строительства, а не вырезать бетон. Отверстия площадью до 300 мм не требуют дополнительных приспособлений, отверстия до 700 мм требуют дополнительного усиления локально вокруг отверстия, а отверстия размером более 700 мм требуют использования обрезной стали для поддержки отверстия.

Дальнейшие инструкции по проектированию и детализации композитных плит приведены в SCI P359 и SCI P300 соответственно, противопожарная конструкция согласно Еврокодам обсуждается в SCI P375, также доступны инструкции по установке металлических настилов.

[вверх] Композитные колонны

Составные столбцы могут принимать различные формы, как показано на рисунке ниже. Как и все композитные элементы, они привлекательны тем, что играют на относительной прочности как стали, так и бетона. Это может привести к высокому сопротивлению при относительно небольшой площади поперечного сечения, тем самым максимально увеличивая полезную площадь пола.Они также демонстрируют особенно хорошие характеристики в условиях пожара.

Типовые поперечные сечения композитных колонн

Правила проектирования композитных колонн в несущих каркасах приведены в BS EN 1994-1-1 ^[4] . Это первый раз, когда руководство было дано в коде для использования в Великобритании, что может объяснить, почему составные столбцы редко используются до настоящего времени. Правила предусмотрены для составных H-образных секций, полностью или частично закрытых (только заполнение стенкой), а также для полых секций, заполненных бетоном.Показаны типовые поперечные сечения. Композитные колонны, требующие опалубки во время строительства, обычно не считаются рентабельными в Великобритании.

Компрессионные элементы полого профиля, заполненного бетоном, не нуждаются в опалубке, и они используют материал более эффективно, чем эквивалентное H-образное сечение. Бетонное заполнение значительно увеличивает сопротивление сжатию стальной секции без покрытия, распределяя нагрузку и предотвращая локальное продольное изгибание стали. Прирост огнестойкости может быть не менее ценным, особенно если он позволяет оставить колонну незащищенной или лишь слегка защищенной.Заполняющий бетон удерживает свободную воду, которая в других ситуациях была бы потеряна; его скрытая теплота испарения значительно задерживает повышение температуры.

Могут использоваться прямоугольные и круглые полые профили. Преимущество прямоугольных секций в том, что они имеют плоские поверхности для соединений концевой пластины балка-колонна (с использованием соединений Flowdrill или Hollo-bolt). Обычные ребристые пластины могут быть любой формы.

Разработана программа FireSoft для проектирования полых профилей, заполненных бетоном, в условиях окружающей среды и пожара.

[вверх] Композитные соединения

Хотя существует руководство по проектированию композитных соединений (SCI P213), они очень мало используются в Великобритании (да и вообще в других странах Европы). Теоретически они кажутся привлекательными, так как армирование плиты может использоваться, чтобы избежать необходимости добавлять к соединению стальных конструкций, например, с дополнительными рядами болтов в удлиненной концевой пластине. Однако трудно добиться правильной детализации композитных соединений, потому что потребности в прочности, жесткости и пластичности могут граничить с взаимоисключающими: слишком малое армирование снижает пластичность соединения (способность к вращению) из-за потенциального разрушения арматуры, слишком большое будет снизить пластичность из-за разрушения бетона.

В попытке преодолеть некоторые практические проблемы, чтобы можно было более широко использовать привлекательные свойства композитных соединений, в Европе продолжаются исследовательские работы, которые могут привести к включению конкретных рекомендаций в пересмотренную версию BS EN 1994-1-1 ^[4] запланирован примерно на 2025 год.

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3} BS 5950-3-1: 1990 + A1: 2010 Использование стальных конструкций в строительстве.Дизайн в композитном строительстве. Свод правил проектирования простых и неразрезных составных балок. BSI
2. ↑ BS 5950-4: 1994 Использование стальных конструкций в строительстве. Свод правил проектирования композитных плит с профилированным стальным листом. BSI
3. ↑ ^{3,0 3,1} BS 5950-6: 1995 Использование стальных конструкций в строительстве. Часть 6. Практические правила проектирования легкого профилированного стального листа. BSI
4. ↑ ^{4,0 4,1 4.2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8} BS EN 1994-1-1: 2004 Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для построек. BSI
5. ↑ BS EN 1993-1-3: 2006 Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила. Дополнительные правила для холодногнутых профилей и листов. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс.Институт стальных конструкций 2012, главы 21, 22 и 23
• Джонсон Р.П. Композитные конструкции из стали и бетона, том 1, 2004 г. Blackwell Scientific Press.
• Johnson R.P., Руководство проектировщиков по Еврокоду 4 «Проектирование композитных зданий», 2-е издание. ЛЕД.
• Nethercot, D. Композитная конструкция. Spon Press.

[вверх] Ресурсы

• SCI P300, Композитные перекрытия и балки с использованием стальных настилов: передовой опыт проектирования и строительства, (пересмотренное издание), 2009 г.
• SCI P359, Композитный проект зданий со стальным каркасом, 2011 г.
• SCI P213 Соединения в стальной конструкции: композитные соединения, 1998
• SCI P287, Проектирование композитных балок с использованием сборного железобетона, 2003 г. (Обновленная версия данной публикации, соответствующая Еврокоду, P401, доступна в SCI)
• PN002a, NCCI: измененные ограничения на соединение частичного сдвига в балках для зданий SCI
• SCI P365, Проектирование стальных зданий: каркасы со связями средней высоты, 2009 г.
• SCI P375, Расчет огнестойкости зданий со стальным каркасом, 2012 г.
• SCI P401, Расчет композитных балок с использованием сборных железобетонных плит в соответствии с Еврокодом 4, можно заказать в SCI
• SCI P405, Правила минимальной степени сдвига соединения для строительства в Великобритании в соответствии с Еврокодом 4, 2015

Инструменты для проектирования элементов:

[вверху] См.

Также

[вверх] Внешние ссылки

Композитная конструкция – SteelConstruction.info

В секторе нежилого многоэтажного строительства преобладает композитное строительство. Так было уже более двадцати лет. Его успех обусловлен прочностью и жесткостью, которые могут быть достигнуты при минимальном использовании материалов.

Причину, по которой композитные конструкции часто бывают такими хорошими, можно выразить одним простым способом – бетон хорош на сжатие, а сталь хороша на растяжение. Соединяя два материала вместе конструктивно, можно использовать эти сильные стороны, чтобы получить высокоэффективную и легкую конструкцию.Уменьшенный собственный вес композитных элементов имеет эффект удара, уменьшая силы в этих элементах, поддерживающих их, включая фундамент. Композитные системы также имеют преимущества с точки зрения скорости строительства. Уменьшение глубины перекрытия, которое может быть достигнуто при использовании композитной конструкции, также может обеспечить значительные преимущества с точки зрения затрат на услуги и ограждающей конструкции здания.

В этой статье рассматриваются составные балки, составные плиты, составные колонны и составные соединения.В то время как балки и плиты очень распространены в строительстве в Великобритании, на самом деле существует ряд различных основных типов композитных балок, композитных колонн и композитных соединений гораздо меньше. Причины этого рассматриваются ниже.

Профнастил трапециевидный на балки перекрытия

[вверх] Проектирование композитных элементов и систем

Проектирование композитных балок в Великобритании традиционно выполнялось согласно BS 5950-3-1 ^[1] .Композитные плиты с профилированным стальным листом были разработаны в соответствии с BS 5950-4 ^[2] , а профилированный настил, используемый для этих плит, – в соответствии с BS 5950-6 ^[3] . Для композитных колонн не было руководства Британских стандартов. Проектирование композитных балок и композитных плит (для зданий) теперь регулируется BS EN 1994-1-1 ^[4] . BS 5950-6 ^[3] был заменен BS EN 1993-1-3 ^[5]

Более подробную информацию об относительном статусе структурных Еврокодов и британских стандартов можно найти, перейдя по ссылке здесь.

[наверх] Как и почему работают композитные конструкции

Показано распределение пластических напряжений в типичной балке перекрытия, действующей совместно с композитной плитой. Относительные пропорции стального профиля и плиты означают, что, как это обычно бывает, пластическая нейтральная ось лежит внутри бетона. Таким образом, вся сталь находится в напряжении.

Бетон – это материал, который хорошо работает при сжатии, но имеет незначительное сопротивление растяжению.Следовательно, для структурных целей он традиционно полагается на стальную арматуру, которая выдерживает любые растягивающие усилия (это роль, которую играет стальная часть композитного поперечного сечения, которая фактически является внешней арматурой), или должна подвергаться предварительному напряжению, чтобы даже при воздействии растяжение, элемент находится в чистом сжатии.

Чтобы бетонная часть (в пределах так называемой эффективной ширины) поперечного сечения выдерживала сжатие, а стальная часть выдерживала растяжение, два материала должны быть структурно связаны друг с другом.Для балок с выступом это достигается с помощью срезных шпилек с головкой, которые крепятся к верхнему фланцу стальной балки. Это соединение обычно достигается с помощью так называемой сквозной сварки настила. Профилированный металлический настил, образующий основу композитных плит, зажат между основанием стойки и верхним фланцем, и в процессе сварки все три соединяются вместе. Наличие цинкования на настиле не влияет на качество сварки.

В исключительных случаях сварку через настил можно избежать за счет использования однопролетных отрезков настила (стыкующихся до рядов шпилек, приваренных непосредственно к верхнему фланцу в производственном цехе) или вырезания отверстий в настиле, чтобы его можно было уронить в цехе приварены шпильки.

Доступны и другие формы соединений, работающих на срез, в том числе шпильки большего диаметра и соединители с дробеструйной обработкой, но для зданий наиболее распространенным вариантом являются шпильки с головкой диаметром 19 мм. Их сопротивление согласно BS EN 1994 ^[4] при использовании с поперечным настилом меньше, чем сопротивление, указанное в BS 5950-3-1 ^[1] . Кроме того, в стандарте BS EN 1994 ^[4] указано, что не более двух стоек можно использовать на желоб, когда настил проходит поперек оси балки.

Одним из преимуществ приварных шпилек является то, что они считаются пластичными, что означает, что (при отсутствии каких-либо соображений усталости) соединение, работающее на сдвиг, может быть спроектировано с использованием принципов пластичности, поскольку предполагается, что сила может быть перераспределена между соседними шпильки. Это значительно упрощает процесс проектирования.

Когда балка спроектирована с соединением с полным сдвигом, это означает, что имеется достаточно соединителей, чтобы либо полностью разрушить бетон при сжатии, либо полностью разрушить стальную секцию при растяжении (в зависимости от того, какая сила меньше). Однако может использоваться меньшее количество соединителей, что приводит к так называемому соединению с частичным сдвигом. Это может произойти, если приложенная нагрузка находится на достаточно низком уровне, например, в общих случаях, когда конструкция балки определяется стадией строительства или соображениями эксплуатационной пригодности. Однако в правилах также указывается определенная минимальная степень соединения, необходимая для предотвращения чрезмерного скольжения между сталью и бетоном, которое может привести к выходу из строя соединителей.

До внесения поправок в 2010 году в BS 5950-3-1 ^[1] , который был написан в 1980-х годах, использовался довольно упрощенный подход к вопросу о минимальной степени соединения, работающего на сдвиг.BS EN 1994 ^[4] определяет два дополнительных параметра, которые влияют на эту минимальную степень, а именно марку стали и эффект асимметрии, когда одна из полок балки больше другой (верхняя полка меньшего размера часто используется, поскольку бетон несет большую часть от сжатия, но такая асимметрия предъявляет более высокие требования к сдвиговым шпилькам с точки зрения способности скольжения). Для стали S275 и симметричных профилей ограничения в BS EN 1994 ^[4] значительно менее обременительны, чем в BS5950 ^[1] .Для асимметричных балок они значительно более обременительны. Даже BS EN 1994 ^[4] не признает значительных преимуществ, когда балка не подпирается во время строительства, как большинство из них. Он также не может в явной форме признать преимущества, которые будут иметь место, когда балка имеет регулярно разнесенные большие отверстия в стенке или только часть используется при изгибе (потому что соображения SLS определяют дизайн). SCI P405, опубликованный SCI в 2015 году в качестве замены для NCCI, созданного SCI (Pn002a), позволяет ослабить минимальную степень соединения при соблюдении определенных критериев.

Преимущество структурного соединения стали и бетона состоит в повышении сопротивления только стальной балки; обычно это примерно в два раза. Жесткость может увеличиться до трех раз. Относительные преимущества уменьшаются с увеличением пролета, поскольку размер стальной балки увеличивается по сравнению с размером плиты.

Стальная рама с | композитными балками во время строительства
(Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Компоненты составной балки описаны выше, но те же принципы применимы к составным перекрытиям и составным колоннам. В плите используется профилированный стальной настил вместо стального профиля, а сила передается через углубления и определенные аспекты геометрии настила (а не через отдельные срезные стойки). Составная колонна может представлять собой стальную трубу с полым профилем, заполненную бетоном, или открытую стальную секцию, залитую бетоном. Сила передается между двумя материалами посредством трения и, при необходимости, дискретных механических соединителей, включая срезные шпильки, которые могут быть прикреплены к заделанной стальной секции.При всех формах композитной конструкции проектировщику важно не забывать о стадии строительства. Предполагая, что временная подпорка отсутствует, стальная часть композитного поперечного сечения должна сама по себе выдерживать собственный вес и другие строительные нагрузки, поскольку бетон на этой стадии неэффективен. Мало того, что сопротивление меньше, но могут быть явления нестабильности, которые следует учитывать. При совместном действии верхний фланец стальной балки удерживается в поперечном направлении плитой, но во время строительства поперечный изгиб при кручении (LTB) может снизить эффективное сопротивление – только когда настил проходит поперечно и правильно закреплен, это предотвращает LTB – дальнейшее руководство доступны как дизайн в SCI P359, так и детализация в SCI P300.

[вверх] Виды составной балки

Ниже рассматриваются три основных типа составной балки. Факторы, имеющие отношение к конкретному проекту, будут влиять на то, какая система полов будет наиболее подходящей.

[вверх] Балка перекрытия

Открытые концы сборных элементов, готовых к армированию и монолитному бетону

Наиболее распространенный типа составного пучка является одним, где композитной плита сидит на вершине отбортовки луча, связанный с использованием через палубу приварена сдвиг шпильки. Эта форма строительства имеет ряд преимуществ – настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства – как опалубка и рабочая площадка. Он также может обеспечивать поперечное ограничение балок во время строительства. Настил поднимается на место в связках, которые затем вручную распределяются по площади пола. Это значительно снижает подъемные силы крана по сравнению с альтернативой на основе сборных железобетонных конструкций.

Дополнительные указания по практическим аспектам размещения настилов можно найти в руководстве по передовой практике SCI P300.

Другой распространенный тип композитной балки – это балка, в которой, как и в случае с традиционным несоставным стальным каркасом, сборная бетонная плита располагается поверх верхней полки стальной балки. Эффективный диапазон пролета для этого типа решения составляет от 6 до 12 м, что делает его конкурентом для ряда вариантов бетонных полов. Особая детализация требуется для соединения, работающего на сдвиг, когда используются сборные элементы, чтобы корпус сборных элементов мог быть мобилизован как часть сжатого фланца бетона. См. SCI P401 для получения дополнительной информации.

[вверх] Решения с большим пролетом

Имеется ряд вариаций идеи балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах. Они дают возможность достичь более длинных пролетов (20 м или более), чем это возможно при использовании «стандартной» сплошной стенки, прокатной балки вниз.

[вверх] Решения для неглубоких полов

Система USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Неглубокие этажи предлагают ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимизация количества этажей для заданной высоты здания.Кроме того, достигается плоский потолок – отсутствуют перерывы, характерные для балок нижнего этажа, – что дает полную свободу для распределения услуг под полом. Эти преимущества следует рассматривать в контексте конкретного проекта, чтобы определить, когда они наиболее подходят.

Мелкость перекрытий достигается за счет размещения плит и балок в одной зоне. Это достигается за счет использования асимметричных стальных балок с более широким нижним фланцем, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с надлежащей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками нижней стойки.Плита перекрытия может быть в виде сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил). Дополнительным преимуществом является то, что некоторые формы конструкции неглубокого перекрытия по своей сути обеспечивают композитное взаимодействие между балками и плитой, тем самым повышая эффективность конструкции.

Доступен ряд решений для неглубоких перекрытий, включая балки для неглубоких перекрытий (USFB) от Kloeckner Metals UK Westok.

Kloeckner Metals UK Система USFB компании Westok состоит из неглубокой асимметричной ячеистой балки Westok с арматурой, проходящей через ячейки для крепления плиты к балке. «Plug Composite Action» можно использовать для USFB, что было продемонстрировано с помощью полномасштабных лабораторных испытаний, для дальнейшего увеличения пропускной способности секции. Чтобы задействовать «Plug Composite Action», необходимо принять следующие детали:

• Плиты из композитных материалов с металлическим настилом: бетонные плиты вровень с верхним фланцем или над ним
• Сборные железобетонные изделия, как правило: минимальный верхний уровень 50 мм с верхним фланцем или над ним
• Пустотные блоки: каждые 2 ядра ^и выломаны, заполнены бетоном и армированы через ячейку
• Монолитные монолитные плиты: бетонный уровень с верхним фланцем (или выше)

USFB могут экономически пролетать до 10 м с конструкционной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерции и жилом секторе.

• USFB с сборными плитами из холлокора
  (Изображение предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

• USFB с глубоким настилом
  (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

[вверх] Композитные плиты

Композитные плиты состоят из железобетона, уложенного поверх профилированного стального настила, который выполняет роль опалубки во время строительства и внешнего армирования на завершающей стадии. Настил может быть как входящим, так и трапециевидным, как показано ниже. Трапециевидный настил может иметь глубину более 200 мм, в этом случае он называется глубоким настилом. Дополнительные арматурные стержни могут быть помещены в желоба настила, особенно для глубокого настила. Иногда они требуются для настилов неглубокого заложения, когда большие нагрузки сочетаются с высокими периодами огнестойкости.

• Входящий и трапециевидный настил

На рисунке ниже показана геометрия типичной трапециевидной деки 80 мм.Сталь оцинкована и может иметь разную толщину, хотя обычно около 1 мм. Поскольку он такой тонкий, необходимы ребра жесткости, чтобы избежать местного коробления, когда он действует как стальная секция без покрытия, чтобы выдерживать влажный вес бетона и другие строительные нагрузки. Входящий элемент жесткости, показанный в верхней части настила, не только укрепляет верхний фланец, но также может использоваться для поддержки подвесок для относительно легких предметов, подвешенных к потолку. Блокировка достигается за счет выпуклостей (ямок), которые вкручиваются в профиль настила, и за счет захвата бетона вокруг входящих частей профиля.Стандартных профилей настила не существует, поэтому взаимодействие, достигаемое за счет тиснения и т. Д., Каждой типовой колоды отличается. Он определяется испытаниями, проводимыми изготовителем деки.

Геометрия типичного трапециевидного настила 80 мм

Результаты таких тестов традиционно переводятся в так называемые эмпирические константы m и k, которые определяют производительность конкретной колоды.BS EN 1994 ^[4] также включает опцию для определения сцепления при сдвиге на единицу площади плиты (τ), которую затем можно использовать как часть более сложного подхода (значение τ аналогично сопротивлению сдвигу). шпилька). Дизайнеры получают соответствующую информацию (неявно) из программного обеспечения или брошюр, предоставленных производителями террасной доски.

Профилированный настил часто спроектирован таким образом, чтобы он был сплошным в двух пролетах, когда он действует как опалубка. Композитные плиты обычно проектируются так, чтобы они были простыми перекрытиями при комнатной температуре, но сплошными при пожаре.Эта непрерывность достигается благодаря номинальной арматуре, которая также выполняет другие функции, такие как контроль трещин, которая продолжается на промежуточных опорах (ее влияние – предполагаемое положительным – игнорируется при проектировании при комнатной температуре).

Входящий или трапециевидный настил глубиной от 50 до 60 мм может охватывать около 3 м без опор, трапециевидные профили глубиной 80 мм могут охватывать до 4,5 м без опор, а глубина настила может достигать около 6 м. Общая глубина плиты составляет от 130 мм.Двухчасовая огнестойкость может быть достигнута без необходимости противопожарной защиты стального настила.

В композитных плитах можно формировать проемы, хотя это следует планировать и формировать проемы на этапе строительства, а не вырезать бетон. Отверстия площадью до 300 мм не требуют дополнительных приспособлений, отверстия до 700 мм требуют дополнительного усиления локально вокруг отверстия, а отверстия размером более 700 мм требуют использования обрезной стали для поддержки отверстия.

Дальнейшие инструкции по проектированию и детализации композитных плит приведены в SCI P359 и SCI P300 соответственно, противопожарная конструкция согласно Еврокодам обсуждается в SCI P375, также доступны инструкции по установке металлических настилов.

[вверх] Композитные колонны

Составные столбцы могут принимать различные формы, как показано на рисунке ниже. Как и все композитные элементы, они привлекательны тем, что играют на относительной прочности как стали, так и бетона. Это может привести к высокому сопротивлению при относительно небольшой площади поперечного сечения, тем самым максимально увеличивая полезную площадь пола.Они также демонстрируют особенно хорошие характеристики в условиях пожара.

Типовые поперечные сечения композитных колонн

Правила проектирования композитных колонн в несущих каркасах приведены в BS EN 1994-1-1 ^[4] . Это первый раз, когда руководство было дано в коде для использования в Великобритании, что может объяснить, почему составные столбцы редко используются до настоящего времени. Правила предусмотрены для составных H-образных секций, полностью или частично закрытых (только заполнение стенкой), а также для полых секций, заполненных бетоном.Показаны типовые поперечные сечения. Композитные колонны, требующие опалубки во время строительства, обычно не считаются рентабельными в Великобритании.

Компрессионные элементы полого профиля, заполненного бетоном, не нуждаются в опалубке, и они используют материал более эффективно, чем эквивалентное H-образное сечение. Бетонное заполнение значительно увеличивает сопротивление сжатию стальной секции без покрытия, распределяя нагрузку и предотвращая локальное продольное изгибание стали. Прирост огнестойкости может быть не менее ценным, особенно если он позволяет оставить колонну незащищенной или лишь слегка защищенной.Заполняющий бетон удерживает свободную воду, которая в других ситуациях была бы потеряна; его скрытая теплота испарения значительно задерживает повышение температуры.

Могут использоваться прямоугольные и круглые полые профили. Преимущество прямоугольных секций в том, что они имеют плоские поверхности для соединений концевой пластины балка-колонна (с использованием соединений Flowdrill или Hollo-bolt). Обычные ребристые пластины могут быть любой формы.

Разработана программа FireSoft для проектирования полых профилей, заполненных бетоном, в условиях окружающей среды и пожара.

[вверх] Композитные соединения

Хотя существует руководство по проектированию композитных соединений (SCI P213), они очень мало используются в Великобритании (да и вообще в других странах Европы). Теоретически они кажутся привлекательными, так как армирование плиты может использоваться, чтобы избежать необходимости добавлять к соединению стальных конструкций, например, с дополнительными рядами болтов в удлиненной концевой пластине. Однако трудно добиться правильной детализации композитных соединений, потому что потребности в прочности, жесткости и пластичности могут граничить с взаимоисключающими: слишком малое армирование снижает пластичность соединения (способность к вращению) из-за потенциального разрушения арматуры, слишком большое будет снизить пластичность из-за разрушения бетона.

В попытке преодолеть некоторые практические проблемы, чтобы можно было более широко использовать привлекательные свойства композитных соединений, в Европе продолжаются исследовательские работы, которые могут привести к включению конкретных рекомендаций в пересмотренную версию BS EN 1994-1-1 ^[4] запланирован примерно на 2025 год.

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3} BS 5950-3-1: 1990 + A1: 2010 Использование стальных конструкций в строительстве.Дизайн в композитном строительстве. Свод правил проектирования простых и неразрезных составных балок. BSI
2. ↑ BS 5950-4: 1994 Использование стальных конструкций в строительстве. Свод правил проектирования композитных плит с профилированным стальным листом. BSI
3. ↑ ^{3,0 3,1} BS 5950-6: 1995 Использование стальных конструкций в строительстве. Часть 6. Практические правила проектирования легкого профилированного стального листа. BSI
4. ↑ ^{4,0 4,1 4.2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8} BS EN 1994-1-1: 2004 Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для построек. BSI
5. ↑ BS EN 1993-1-3: 2006 Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила. Дополнительные правила для холодногнутых профилей и листов. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс.Институт стальных конструкций 2012, главы 21, 22 и 23
• Джонсон Р.П. Композитные конструкции из стали и бетона, том 1, 2004 г. Blackwell Scientific Press.
• Johnson R.P., Руководство проектировщиков по Еврокоду 4 «Проектирование композитных зданий», 2-е издание. ЛЕД.
• Nethercot, D. Композитная конструкция. Spon Press.

[вверх] Ресурсы

• SCI P300, Композитные перекрытия и балки с использованием стальных настилов: передовой опыт проектирования и строительства, (пересмотренное издание), 2009 г.
• SCI P359, Композитный проект зданий со стальным каркасом, 2011 г.
• SCI P213 Соединения в стальной конструкции: композитные соединения, 1998
• SCI P287, Проектирование композитных балок с использованием сборного железобетона, 2003 г. (Обновленная версия данной публикации, соответствующая Еврокоду, P401, доступна в SCI)
• PN002a, NCCI: измененные ограничения на соединение частичного сдвига в балках для зданий SCI
• SCI P365, Проектирование стальных зданий: каркасы со связями средней высоты, 2009 г.
• SCI P375, Расчет огнестойкости зданий со стальным каркасом, 2012 г.
• SCI P401, Расчет композитных балок с использованием сборных железобетонных плит в соответствии с Еврокодом 4, можно заказать в SCI
• SCI P405, Правила минимальной степени сдвига соединения для строительства в Великобритании в соответствии с Еврокодом 4, 2015

Инструменты для проектирования элементов:

[вверху] См.

Также

[вверх] Внешние ссылки

Композитная конструкция – SteelConstruction.info

В секторе нежилого многоэтажного строительства преобладает композитное строительство. Так было уже более двадцати лет. Его успех обусловлен прочностью и жесткостью, которые могут быть достигнуты при минимальном использовании материалов.

Причину, по которой композитные конструкции часто бывают такими хорошими, можно выразить одним простым способом – бетон хорош на сжатие, а сталь хороша на растяжение. Соединяя два материала вместе конструктивно, можно использовать эти сильные стороны, чтобы получить высокоэффективную и легкую конструкцию.Уменьшенный собственный вес композитных элементов имеет эффект удара, уменьшая силы в этих элементах, поддерживающих их, включая фундамент. Композитные системы также имеют преимущества с точки зрения скорости строительства. Уменьшение глубины перекрытия, которое может быть достигнуто при использовании композитной конструкции, также может обеспечить значительные преимущества с точки зрения затрат на услуги и ограждающей конструкции здания.

В этой статье рассматриваются составные балки, составные плиты, составные колонны и составные соединения.В то время как балки и плиты очень распространены в строительстве в Великобритании, на самом деле существует ряд различных основных типов композитных балок, композитных колонн и композитных соединений гораздо меньше. Причины этого рассматриваются ниже.

Профнастил трапециевидный на балки перекрытия

[вверх] Проектирование композитных элементов и систем

Проектирование композитных балок в Великобритании традиционно выполнялось согласно BS 5950-3-1 ^[1] .Композитные плиты с профилированным стальным листом были разработаны в соответствии с BS 5950-4 ^[2] , а профилированный настил, используемый для этих плит, – в соответствии с BS 5950-6 ^[3] . Для композитных колонн не было руководства Британских стандартов. Проектирование композитных балок и композитных плит (для зданий) теперь регулируется BS EN 1994-1-1 ^[4] . BS 5950-6 ^[3] был заменен BS EN 1993-1-3 ^[5]

Более подробную информацию об относительном статусе структурных Еврокодов и британских стандартов можно найти, перейдя по ссылке здесь.

[наверх] Как и почему работают композитные конструкции

Показано распределение пластических напряжений в типичной балке перекрытия, действующей совместно с композитной плитой. Относительные пропорции стального профиля и плиты означают, что, как это обычно бывает, пластическая нейтральная ось лежит внутри бетона. Таким образом, вся сталь находится в напряжении.

Бетон – это материал, который хорошо работает при сжатии, но имеет незначительное сопротивление растяжению.Следовательно, для структурных целей он традиционно полагается на стальную арматуру, которая выдерживает любые растягивающие усилия (это роль, которую играет стальная часть композитного поперечного сечения, которая фактически является внешней арматурой), или должна подвергаться предварительному напряжению, чтобы даже при воздействии растяжение, элемент находится в чистом сжатии.

Чтобы бетонная часть (в пределах так называемой эффективной ширины) поперечного сечения выдерживала сжатие, а стальная часть выдерживала растяжение, два материала должны быть структурно связаны друг с другом.Для балок с выступом это достигается с помощью срезных шпилек с головкой, которые крепятся к верхнему фланцу стальной балки. Это соединение обычно достигается с помощью так называемой сквозной сварки настила. Профилированный металлический настил, образующий основу композитных плит, зажат между основанием стойки и верхним фланцем, и в процессе сварки все три соединяются вместе. Наличие цинкования на настиле не влияет на качество сварки.

В исключительных случаях сварку через настил можно избежать за счет использования однопролетных отрезков настила (стыкующихся до рядов шпилек, приваренных непосредственно к верхнему фланцу в производственном цехе) или вырезания отверстий в настиле, чтобы его можно было уронить в цехе приварены шпильки.

Доступны и другие формы соединений, работающих на срез, в том числе шпильки большего диаметра и соединители с дробеструйной обработкой, но для зданий наиболее распространенным вариантом являются шпильки с головкой диаметром 19 мм. Их сопротивление согласно BS EN 1994 ^[4] при использовании с поперечным настилом меньше, чем сопротивление, указанное в BS 5950-3-1 ^[1] . Кроме того, в стандарте BS EN 1994 ^[4] указано, что не более двух стоек можно использовать на желоб, когда настил проходит поперек оси балки.

Одним из преимуществ приварных шпилек является то, что они считаются пластичными, что означает, что (при отсутствии каких-либо соображений усталости) соединение, работающее на сдвиг, может быть спроектировано с использованием принципов пластичности, поскольку предполагается, что сила может быть перераспределена между соседними шпильки. Это значительно упрощает процесс проектирования.

Когда балка спроектирована с соединением с полным сдвигом, это означает, что имеется достаточно соединителей, чтобы либо полностью разрушить бетон при сжатии, либо полностью разрушить стальную секцию при растяжении (в зависимости от того, какая сила меньше). Однако может использоваться меньшее количество соединителей, что приводит к так называемому соединению с частичным сдвигом. Это может произойти, если приложенная нагрузка находится на достаточно низком уровне, например, в общих случаях, когда конструкция балки определяется стадией строительства или соображениями эксплуатационной пригодности. Однако в правилах также указывается определенная минимальная степень соединения, необходимая для предотвращения чрезмерного скольжения между сталью и бетоном, которое может привести к выходу из строя соединителей.

До внесения поправок в 2010 году в BS 5950-3-1 ^[1] , который был написан в 1980-х годах, использовался довольно упрощенный подход к вопросу о минимальной степени соединения, работающего на сдвиг.BS EN 1994 ^[4] определяет два дополнительных параметра, которые влияют на эту минимальную степень, а именно марку стали и эффект асимметрии, когда одна из полок балки больше другой (верхняя полка меньшего размера часто используется, поскольку бетон несет большую часть от сжатия, но такая асимметрия предъявляет более высокие требования к сдвиговым шпилькам с точки зрения способности скольжения). Для стали S275 и симметричных профилей ограничения в BS EN 1994 ^[4] значительно менее обременительны, чем в BS5950 ^[1] .Для асимметричных балок они значительно более обременительны. Даже BS EN 1994 ^[4] не признает значительных преимуществ, когда балка не подпирается во время строительства, как большинство из них. Он также не может в явной форме признать преимущества, которые будут иметь место, когда балка имеет регулярно разнесенные большие отверстия в стенке или только часть используется при изгибе (потому что соображения SLS определяют дизайн). SCI P405, опубликованный SCI в 2015 году в качестве замены для NCCI, созданного SCI (Pn002a), позволяет ослабить минимальную степень соединения при соблюдении определенных критериев.

Преимущество структурного соединения стали и бетона состоит в повышении сопротивления только стальной балки; обычно это примерно в два раза. Жесткость может увеличиться до трех раз. Относительные преимущества уменьшаются с увеличением пролета, поскольку размер стальной балки увеличивается по сравнению с размером плиты.

Стальная рама с | композитными балками во время строительства
(Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Компоненты составной балки описаны выше, но те же принципы применимы к составным перекрытиям и составным колоннам. В плите используется профилированный стальной настил вместо стального профиля, а сила передается через углубления и определенные аспекты геометрии настила (а не через отдельные срезные стойки). Составная колонна может представлять собой стальную трубу с полым профилем, заполненную бетоном, или открытую стальную секцию, залитую бетоном. Сила передается между двумя материалами посредством трения и, при необходимости, дискретных механических соединителей, включая срезные шпильки, которые могут быть прикреплены к заделанной стальной секции.При всех формах композитной конструкции проектировщику важно не забывать о стадии строительства. Предполагая, что временная подпорка отсутствует, стальная часть композитного поперечного сечения должна сама по себе выдерживать собственный вес и другие строительные нагрузки, поскольку бетон на этой стадии неэффективен. Мало того, что сопротивление меньше, но могут быть явления нестабильности, которые следует учитывать. При совместном действии верхний фланец стальной балки удерживается в поперечном направлении плитой, но во время строительства поперечный изгиб при кручении (LTB) может снизить эффективное сопротивление – только когда настил проходит поперечно и правильно закреплен, это предотвращает LTB – дальнейшее руководство доступны как дизайн в SCI P359, так и детализация в SCI P300.

[вверх] Виды составной балки

Ниже рассматриваются три основных типа составной балки. Факторы, имеющие отношение к конкретному проекту, будут влиять на то, какая система полов будет наиболее подходящей.

[вверх] Балка перекрытия

Открытые концы сборных элементов, готовых к армированию и монолитному бетону

Наиболее распространенный типа составного пучка является одним, где композитной плита сидит на вершине отбортовки луча, связанный с использованием через палубу приварена сдвиг шпильки. Эта форма строительства имеет ряд преимуществ – настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства – как опалубка и рабочая площадка. Он также может обеспечивать поперечное ограничение балок во время строительства. Настил поднимается на место в связках, которые затем вручную распределяются по площади пола. Это значительно снижает подъемные силы крана по сравнению с альтернативой на основе сборных железобетонных конструкций.

Дополнительные указания по практическим аспектам размещения настилов можно найти в руководстве по передовой практике SCI P300.

Другой распространенный тип композитной балки – это балка, в которой, как и в случае с традиционным несоставным стальным каркасом, сборная бетонная плита располагается поверх верхней полки стальной балки. Эффективный диапазон пролета для этого типа решения составляет от 6 до 12 м, что делает его конкурентом для ряда вариантов бетонных полов. Особая детализация требуется для соединения, работающего на сдвиг, когда используются сборные элементы, чтобы корпус сборных элементов мог быть мобилизован как часть сжатого фланца бетона. См. SCI P401 для получения дополнительной информации.

[вверх] Решения с большим пролетом

Имеется ряд вариаций идеи балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах. Они дают возможность достичь более длинных пролетов (20 м или более), чем это возможно при использовании «стандартной» сплошной стенки, прокатной балки вниз.

[вверх] Решения для неглубоких полов

Система USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Неглубокие этажи предлагают ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимизация количества этажей для заданной высоты здания.Кроме того, достигается плоский потолок – отсутствуют перерывы, характерные для балок нижнего этажа, – что дает полную свободу для распределения услуг под полом. Эти преимущества следует рассматривать в контексте конкретного проекта, чтобы определить, когда они наиболее подходят.

Мелкость перекрытий достигается за счет размещения плит и балок в одной зоне. Это достигается за счет использования асимметричных стальных балок с более широким нижним фланцем, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с надлежащей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками нижней стойки.Плита перекрытия может быть в виде сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил). Дополнительным преимуществом является то, что некоторые формы конструкции неглубокого перекрытия по своей сути обеспечивают композитное взаимодействие между балками и плитой, тем самым повышая эффективность конструкции.

Доступен ряд решений для неглубоких перекрытий, включая балки для неглубоких перекрытий (USFB) от Kloeckner Metals UK Westok.

Kloeckner Metals UK Система USFB компании Westok состоит из неглубокой асимметричной ячеистой балки Westok с арматурой, проходящей через ячейки для крепления плиты к балке. «Plug Composite Action» можно использовать для USFB, что было продемонстрировано с помощью полномасштабных лабораторных испытаний, для дальнейшего увеличения пропускной способности секции. Чтобы задействовать «Plug Composite Action», необходимо принять следующие детали:

• Плиты из композитных материалов с металлическим настилом: бетонные плиты вровень с верхним фланцем или над ним
• Сборные железобетонные изделия, как правило: минимальный верхний уровень 50 мм с верхним фланцем или над ним
• Пустотные блоки: каждые 2 ядра ^и выломаны, заполнены бетоном и армированы через ячейку
• Монолитные монолитные плиты: бетонный уровень с верхним фланцем (или выше)

USFB могут экономически пролетать до 10 м с конструкционной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерции и жилом секторе.

• USFB с сборными плитами из холлокора
  (Изображение предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

• USFB с глубоким настилом
  (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

[вверх] Композитные плиты

Композитные плиты состоят из железобетона, уложенного поверх профилированного стального настила, который выполняет роль опалубки во время строительства и внешнего армирования на завершающей стадии. Настил может быть как входящим, так и трапециевидным, как показано ниже. Трапециевидный настил может иметь глубину более 200 мм, в этом случае он называется глубоким настилом. Дополнительные арматурные стержни могут быть помещены в желоба настила, особенно для глубокого настила. Иногда они требуются для настилов неглубокого заложения, когда большие нагрузки сочетаются с высокими периодами огнестойкости.

• Входящий и трапециевидный настил

На рисунке ниже показана геометрия типичной трапециевидной деки 80 мм.Сталь оцинкована и может иметь разную толщину, хотя обычно около 1 мм. Поскольку он такой тонкий, необходимы ребра жесткости, чтобы избежать местного коробления, когда он действует как стальная секция без покрытия, чтобы выдерживать влажный вес бетона и другие строительные нагрузки. Входящий элемент жесткости, показанный в верхней части настила, не только укрепляет верхний фланец, но также может использоваться для поддержки подвесок для относительно легких предметов, подвешенных к потолку. Блокировка достигается за счет выпуклостей (ямок), которые вкручиваются в профиль настила, и за счет захвата бетона вокруг входящих частей профиля.Стандартных профилей настила не существует, поэтому взаимодействие, достигаемое за счет тиснения и т. Д., Каждой типовой колоды отличается. Он определяется испытаниями, проводимыми изготовителем деки.

Геометрия типичного трапециевидного настила 80 мм

Результаты таких тестов традиционно переводятся в так называемые эмпирические константы m и k, которые определяют производительность конкретной колоды.BS EN 1994 ^[4] также включает опцию для определения сцепления при сдвиге на единицу площади плиты (τ), которую затем можно использовать как часть более сложного подхода (значение τ аналогично сопротивлению сдвигу). шпилька). Дизайнеры получают соответствующую информацию (неявно) из программного обеспечения или брошюр, предоставленных производителями террасной доски.

Профилированный настил часто спроектирован таким образом, чтобы он был сплошным в двух пролетах, когда он действует как опалубка. Композитные плиты обычно проектируются так, чтобы они были простыми перекрытиями при комнатной температуре, но сплошными при пожаре.Эта непрерывность достигается благодаря номинальной арматуре, которая также выполняет другие функции, такие как контроль трещин, которая продолжается на промежуточных опорах (ее влияние – предполагаемое положительным – игнорируется при проектировании при комнатной температуре).

Входящий или трапециевидный настил глубиной от 50 до 60 мм может охватывать около 3 м без опор, трапециевидные профили глубиной 80 мм могут охватывать до 4,5 м без опор, а глубина настила может достигать около 6 м. Общая глубина плиты составляет от 130 мм.Двухчасовая огнестойкость может быть достигнута без необходимости противопожарной защиты стального настила.

В композитных плитах можно формировать проемы, хотя это следует планировать и формировать проемы на этапе строительства, а не вырезать бетон. Отверстия площадью до 300 мм не требуют дополнительных приспособлений, отверстия до 700 мм требуют дополнительного усиления локально вокруг отверстия, а отверстия размером более 700 мм требуют использования обрезной стали для поддержки отверстия.

Дальнейшие инструкции по проектированию и детализации композитных плит приведены в SCI P359 и SCI P300 соответственно, противопожарная конструкция согласно Еврокодам обсуждается в SCI P375, также доступны инструкции по установке металлических настилов.

[вверх] Композитные колонны

Составные столбцы могут принимать различные формы, как показано на рисунке ниже. Как и все композитные элементы, они привлекательны тем, что играют на относительной прочности как стали, так и бетона. Это может привести к высокому сопротивлению при относительно небольшой площади поперечного сечения, тем самым максимально увеличивая полезную площадь пола.Они также демонстрируют особенно хорошие характеристики в условиях пожара.

Типовые поперечные сечения композитных колонн

Правила проектирования композитных колонн в несущих каркасах приведены в BS EN 1994-1-1 ^[4] . Это первый раз, когда руководство было дано в коде для использования в Великобритании, что может объяснить, почему составные столбцы редко используются до настоящего времени. Правила предусмотрены для составных H-образных секций, полностью или частично закрытых (только заполнение стенкой), а также для полых секций, заполненных бетоном.Показаны типовые поперечные сечения. Композитные колонны, требующие опалубки во время строительства, обычно не считаются рентабельными в Великобритании.

Компрессионные элементы полого профиля, заполненного бетоном, не нуждаются в опалубке, и они используют материал более эффективно, чем эквивалентное H-образное сечение. Бетонное заполнение значительно увеличивает сопротивление сжатию стальной секции без покрытия, распределяя нагрузку и предотвращая локальное продольное изгибание стали. Прирост огнестойкости может быть не менее ценным, особенно если он позволяет оставить колонну незащищенной или лишь слегка защищенной.Заполняющий бетон удерживает свободную воду, которая в других ситуациях была бы потеряна; его скрытая теплота испарения значительно задерживает повышение температуры.

Могут использоваться прямоугольные и круглые полые профили. Преимущество прямоугольных секций в том, что они имеют плоские поверхности для соединений концевой пластины балка-колонна (с использованием соединений Flowdrill или Hollo-bolt). Обычные ребристые пластины могут быть любой формы.

Разработана программа FireSoft для проектирования полых профилей, заполненных бетоном, в условиях окружающей среды и пожара.

[вверх] Композитные соединения

Хотя существует руководство по проектированию композитных соединений (SCI P213), они очень мало используются в Великобритании (да и вообще в других странах Европы). Теоретически они кажутся привлекательными, так как армирование плиты может использоваться, чтобы избежать необходимости добавлять к соединению стальных конструкций, например, с дополнительными рядами болтов в удлиненной концевой пластине. Однако трудно добиться правильной детализации композитных соединений, потому что потребности в прочности, жесткости и пластичности могут граничить с взаимоисключающими: слишком малое армирование снижает пластичность соединения (способность к вращению) из-за потенциального разрушения арматуры, слишком большое будет снизить пластичность из-за разрушения бетона.

В попытке преодолеть некоторые практические проблемы, чтобы можно было более широко использовать привлекательные свойства композитных соединений, в Европе продолжаются исследовательские работы, которые могут привести к включению конкретных рекомендаций в пересмотренную версию BS EN 1994-1-1 ^[4] запланирован примерно на 2025 год.

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3} BS 5950-3-1: 1990 + A1: 2010 Использование стальных конструкций в строительстве.Дизайн в композитном строительстве. Свод правил проектирования простых и неразрезных составных балок. BSI
2. ↑ BS 5950-4: 1994 Использование стальных конструкций в строительстве. Свод правил проектирования композитных плит с профилированным стальным листом. BSI
3. ↑ ^{3,0 3,1} BS 5950-6: 1995 Использование стальных конструкций в строительстве. Часть 6. Практические правила проектирования легкого профилированного стального листа. BSI
4. ↑ ^{4,0 4,1 4.2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8} BS EN 1994-1-1: 2004 Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для построек. BSI
5. ↑ BS EN 1993-1-3: 2006 Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила. Дополнительные правила для холодногнутых профилей и листов. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс.Институт стальных конструкций 2012, главы 21, 22 и 23
• Джонсон Р.П. Композитные конструкции из стали и бетона, том 1, 2004 г. Blackwell Scientific Press.
• Johnson R.P., Руководство проектировщиков по Еврокоду 4 «Проектирование композитных зданий», 2-е издание. ЛЕД.
• Nethercot, D. Композитная конструкция. Spon Press.

[вверх] Ресурсы

• SCI P300, Композитные перекрытия и балки с использованием стальных настилов: передовой опыт проектирования и строительства, (пересмотренное издание), 2009 г.
• SCI P359, Композитный проект зданий со стальным каркасом, 2011 г.
• SCI P213 Соединения в стальной конструкции: композитные соединения, 1998
• SCI P287, Проектирование композитных балок с использованием сборного железобетона, 2003 г. (Обновленная версия данной публикации, соответствующая Еврокоду, P401, доступна в SCI)
• PN002a, NCCI: измененные ограничения на соединение частичного сдвига в балках для зданий SCI
• SCI P365, Проектирование стальных зданий: каркасы со связями средней высоты, 2009 г.
• SCI P375, Расчет огнестойкости зданий со стальным каркасом, 2012 г.
• SCI P401, Расчет композитных балок с использованием сборных железобетонных плит в соответствии с Еврокодом 4, можно заказать в SCI
• SCI P405, Правила минимальной степени сдвига соединения для строительства в Великобритании в соответствии с Еврокодом 4, 2015

Инструменты для проектирования элементов:

[вверху] См.

Также

[вверх] Внешние ссылки

Композитная конструкция – SteelConstruction.info

В секторе нежилого многоэтажного строительства преобладает композитное строительство. Так было уже более двадцати лет. Его успех обусловлен прочностью и жесткостью, которые могут быть достигнуты при минимальном использовании материалов.

Причину, по которой композитные конструкции часто бывают такими хорошими, можно выразить одним простым способом – бетон хорош на сжатие, а сталь хороша на растяжение. Соединяя два материала вместе конструктивно, можно использовать эти сильные стороны, чтобы получить высокоэффективную и легкую конструкцию.Уменьшенный собственный вес композитных элементов имеет эффект удара, уменьшая силы в этих элементах, поддерживающих их, включая фундамент. Композитные системы также имеют преимущества с точки зрения скорости строительства. Уменьшение глубины перекрытия, которое может быть достигнуто при использовании композитной конструкции, также может обеспечить значительные преимущества с точки зрения затрат на услуги и ограждающей конструкции здания.

В этой статье рассматриваются составные балки, составные плиты, составные колонны и составные соединения.В то время как балки и плиты очень распространены в строительстве в Великобритании, на самом деле существует ряд различных основных типов композитных балок, композитных колонн и композитных соединений гораздо меньше. Причины этого рассматриваются ниже.

Профнастил трапециевидный на балки перекрытия

[вверх] Проектирование композитных элементов и систем

Проектирование композитных балок в Великобритании традиционно выполнялось согласно BS 5950-3-1 ^[1] .Композитные плиты с профилированным стальным листом были разработаны в соответствии с BS 5950-4 ^[2] , а профилированный настил, используемый для этих плит, – в соответствии с BS 5950-6 ^[3] . Для композитных колонн не было руководства Британских стандартов. Проектирование композитных балок и композитных плит (для зданий) теперь регулируется BS EN 1994-1-1 ^[4] . BS 5950-6 ^[3] был заменен BS EN 1993-1-3 ^[5]

Более подробную информацию об относительном статусе структурных Еврокодов и британских стандартов можно найти, перейдя по ссылке здесь.

[наверх] Как и почему работают композитные конструкции

Показано распределение пластических напряжений в типичной балке перекрытия, действующей совместно с композитной плитой. Относительные пропорции стального профиля и плиты означают, что, как это обычно бывает, пластическая нейтральная ось лежит внутри бетона. Таким образом, вся сталь находится в напряжении.

Бетон – это материал, который хорошо работает при сжатии, но имеет незначительное сопротивление растяжению.Следовательно, для структурных целей он традиционно полагается на стальную арматуру, которая выдерживает любые растягивающие усилия (это роль, которую играет стальная часть композитного поперечного сечения, которая фактически является внешней арматурой), или должна подвергаться предварительному напряжению, чтобы даже при воздействии растяжение, элемент находится в чистом сжатии.

Чтобы бетонная часть (в пределах так называемой эффективной ширины) поперечного сечения выдерживала сжатие, а стальная часть выдерживала растяжение, два материала должны быть структурно связаны друг с другом.Для балок с выступом это достигается с помощью срезных шпилек с головкой, которые крепятся к верхнему фланцу стальной балки. Это соединение обычно достигается с помощью так называемой сквозной сварки настила. Профилированный металлический настил, образующий основу композитных плит, зажат между основанием стойки и верхним фланцем, и в процессе сварки все три соединяются вместе. Наличие цинкования на настиле не влияет на качество сварки.

В исключительных случаях сварку через настил можно избежать за счет использования однопролетных отрезков настила (стыкующихся до рядов шпилек, приваренных непосредственно к верхнему фланцу в производственном цехе) или вырезания отверстий в настиле, чтобы его можно было уронить в цехе приварены шпильки.

Доступны и другие формы соединений, работающих на срез, в том числе шпильки большего диаметра и соединители с дробеструйной обработкой, но для зданий наиболее распространенным вариантом являются шпильки с головкой диаметром 19 мм. Их сопротивление согласно BS EN 1994 ^[4] при использовании с поперечным настилом меньше, чем сопротивление, указанное в BS 5950-3-1 ^[1] . Кроме того, в стандарте BS EN 1994 ^[4] указано, что не более двух стоек можно использовать на желоб, когда настил проходит поперек оси балки.

Одним из преимуществ приварных шпилек является то, что они считаются пластичными, что означает, что (при отсутствии каких-либо соображений усталости) соединение, работающее на сдвиг, может быть спроектировано с использованием принципов пластичности, поскольку предполагается, что сила может быть перераспределена между соседними шпильки. Это значительно упрощает процесс проектирования.

Когда балка спроектирована с соединением с полным сдвигом, это означает, что имеется достаточно соединителей, чтобы либо полностью разрушить бетон при сжатии, либо полностью разрушить стальную секцию при растяжении (в зависимости от того, какая сила меньше).Однако может использоваться меньшее количество соединителей, что приводит к так называемому соединению с частичным сдвигом. Это может произойти, если приложенная нагрузка находится на достаточно низком уровне, например, в общих случаях, когда конструкция балки определяется стадией строительства или соображениями эксплуатационной пригодности. Однако в правилах также указывается определенная минимальная степень соединения, необходимая для предотвращения чрезмерного скольжения между сталью и бетоном, которое может привести к выходу из строя соединителей.

До внесения поправок в 2010 году в BS 5950-3-1 ^[1] , который был написан в 1980-х годах, использовался довольно упрощенный подход к вопросу о минимальной степени соединения, работающего на сдвиг.BS EN 1994 ^[4] определяет два дополнительных параметра, которые влияют на эту минимальную степень, а именно марку стали и эффект асимметрии, когда одна из полок балки больше другой (верхняя полка меньшего размера часто используется, поскольку бетон несет большую часть от сжатия, но такая асимметрия предъявляет более высокие требования к сдвиговым шпилькам с точки зрения способности скольжения). Для стали S275 и симметричных профилей ограничения в BS EN 1994 ^[4] значительно менее обременительны, чем в BS5950 ^[1] .Для асимметричных балок они значительно более обременительны. Даже BS EN 1994 ^[4] не признает значительных преимуществ, когда балка не подпирается во время строительства, как большинство из них. Он также не может в явной форме признать преимущества, которые будут иметь место, когда балка имеет регулярно разнесенные большие отверстия в стенке или только часть используется при изгибе (потому что соображения SLS определяют дизайн). SCI P405, опубликованный SCI в 2015 году в качестве замены для NCCI, созданного SCI (Pn002a), позволяет ослабить минимальную степень соединения при соблюдении определенных критериев.

Преимущество структурного соединения стали и бетона состоит в повышении сопротивления только стальной балки; обычно это примерно в два раза. Жесткость может увеличиться до трех раз. Относительные преимущества уменьшаются с увеличением пролета, поскольку размер стальной балки увеличивается по сравнению с размером плиты.

Стальная рама с | композитными балками во время строительства
(Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Компоненты составной балки описаны выше, но те же принципы применимы к составным перекрытиям и составным колоннам. В плите используется профилированный стальной настил вместо стального профиля, а сила передается через углубления и определенные аспекты геометрии настила (а не через отдельные срезные стойки). Составная колонна может представлять собой стальную трубу с полым профилем, заполненную бетоном, или открытую стальную секцию, залитую бетоном. Сила передается между двумя материалами посредством трения и, при необходимости, дискретных механических соединителей, включая срезные шпильки, которые могут быть прикреплены к заделанной стальной секции.При всех формах композитной конструкции проектировщику важно не забывать о стадии строительства. Предполагая, что временная подпорка отсутствует, стальная часть композитного поперечного сечения должна сама по себе выдерживать собственный вес и другие строительные нагрузки, поскольку бетон на этой стадии неэффективен. Мало того, что сопротивление меньше, но могут быть явления нестабильности, которые следует учитывать. При совместном действии верхний фланец стальной балки удерживается в поперечном направлении плитой, но во время строительства поперечный изгиб при кручении (LTB) может снизить эффективное сопротивление – только когда настил проходит поперечно и правильно закреплен, это предотвращает LTB – дальнейшее руководство доступны как дизайн в SCI P359, так и детализация в SCI P300.

[вверх] Виды составной балки

Ниже рассматриваются три основных типа составной балки. Факторы, имеющие отношение к конкретному проекту, будут влиять на то, какая система полов будет наиболее подходящей.

[вверх] Балка перекрытия

Открытые концы сборных элементов, готовых к армированию и монолитному бетону

Наиболее распространенный типа составного пучка является одним, где композитной плита сидит на вершине отбортовки луча, связанный с использованием через палубу приварена сдвиг шпильки.Эта форма строительства имеет ряд преимуществ – настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства – как опалубка и рабочая площадка. Он также может обеспечивать поперечное ограничение балок во время строительства. Настил поднимается на место в связках, которые затем вручную распределяются по площади пола. Это значительно снижает подъемные силы крана по сравнению с альтернативой на основе сборных железобетонных конструкций.

Дополнительные указания по практическим аспектам размещения настилов можно найти в руководстве по передовой практике SCI P300.

Другой распространенный тип композитной балки – это балка, в которой, как и в случае с традиционным несоставным стальным каркасом, сборная бетонная плита располагается поверх верхней полки стальной балки. Эффективный диапазон пролета для этого типа решения составляет от 6 до 12 м, что делает его конкурентом для ряда вариантов бетонных полов. Особая детализация требуется для соединения, работающего на сдвиг, когда используются сборные элементы, чтобы корпус сборных элементов мог быть мобилизован как часть сжатого фланца бетона.См. SCI P401 для получения дополнительной информации.

[вверх] Решения с большим пролетом

Имеется ряд вариаций идеи балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах. Они дают возможность достичь более длинных пролетов (20 м или более), чем это возможно при использовании «стандартной» сплошной стенки, прокатной балки вниз.

[вверх] Решения для неглубоких полов

Система USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Неглубокие этажи предлагают ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимизация количества этажей для заданной высоты здания.Кроме того, достигается плоский потолок – отсутствуют перерывы, характерные для балок нижнего этажа, – что дает полную свободу для распределения услуг под полом. Эти преимущества следует рассматривать в контексте конкретного проекта, чтобы определить, когда они наиболее подходят.

Мелкость перекрытий достигается за счет размещения плит и балок в одной зоне. Это достигается за счет использования асимметричных стальных балок с более широким нижним фланцем, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с надлежащей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками нижней стойки.Плита перекрытия может быть в виде сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил). Дополнительным преимуществом является то, что некоторые формы конструкции неглубокого перекрытия по своей сути обеспечивают композитное взаимодействие между балками и плитой, тем самым повышая эффективность конструкции.

Доступен ряд решений для неглубоких перекрытий, включая балки для неглубоких перекрытий (USFB) от Kloeckner Metals UK Westok.

Kloeckner Metals UK Система USFB компании Westok состоит из неглубокой асимметричной ячеистой балки Westok с арматурой, проходящей через ячейки для крепления плиты к балке.«Plug Composite Action» можно использовать для USFB, что было продемонстрировано с помощью полномасштабных лабораторных испытаний, для дальнейшего увеличения пропускной способности секции. Чтобы задействовать «Plug Composite Action», необходимо принять следующие детали:

• Плиты из композитных материалов с металлическим настилом: бетонные плиты вровень с верхним фланцем или над ним
• Сборные железобетонные изделия, как правило: минимальный верхний уровень 50 мм с верхним фланцем или над ним
• Пустотные блоки: каждые 2 ядра ^и выломаны, заполнены бетоном и армированы через ячейку
• Монолитные монолитные плиты: бетонный уровень с верхним фланцем (или выше)

USFB могут экономически пролетать до 10 м с конструкционной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерции и жилом секторе.

• USFB с сборными плитами из холлокора
  (Изображение предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

• USFB с глубоким настилом
  (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

[вверх] Композитные плиты

Композитные плиты состоят из железобетона, уложенного поверх профилированного стального настила, который выполняет роль опалубки во время строительства и внешнего армирования на завершающей стадии.Настил может быть как входящим, так и трапециевидным, как показано ниже. Трапециевидный настил может иметь глубину более 200 мм, в этом случае он называется глубоким настилом. Дополнительные арматурные стержни могут быть помещены в желоба настила, особенно для глубокого настила. Иногда они требуются для настилов неглубокого заложения, когда большие нагрузки сочетаются с высокими периодами огнестойкости.

• Входящий и трапециевидный настил

На рисунке ниже показана геометрия типичной трапециевидной деки 80 мм.Сталь оцинкована и может иметь разную толщину, хотя обычно около 1 мм. Поскольку он такой тонкий, необходимы ребра жесткости, чтобы избежать местного коробления, когда он действует как стальная секция без покрытия, чтобы выдерживать влажный вес бетона и другие строительные нагрузки. Входящий элемент жесткости, показанный в верхней части настила, не только укрепляет верхний фланец, но также может использоваться для поддержки подвесок для относительно легких предметов, подвешенных к потолку. Блокировка достигается за счет выпуклостей (ямок), которые вкручиваются в профиль настила, и за счет захвата бетона вокруг входящих частей профиля.Стандартных профилей настила не существует, поэтому взаимодействие, достигаемое за счет тиснения и т. Д., Каждой типовой колоды отличается. Он определяется испытаниями, проводимыми изготовителем деки.

Геометрия типичного трапециевидного настила 80 мм

Результаты таких тестов традиционно переводятся в так называемые эмпирические константы m и k, которые определяют производительность конкретной колоды.BS EN 1994 ^[4] также включает опцию для определения сцепления при сдвиге на единицу площади плиты (τ), которую затем можно использовать как часть более сложного подхода (значение τ аналогично сопротивлению сдвигу). шпилька). Дизайнеры получают соответствующую информацию (неявно) из программного обеспечения или брошюр, предоставленных производителями террасной доски.

Профилированный настил часто спроектирован таким образом, чтобы он был сплошным в двух пролетах, когда он действует как опалубка. Композитные плиты обычно проектируются так, чтобы они были простыми перекрытиями при комнатной температуре, но сплошными при пожаре.Эта непрерывность достигается благодаря номинальной арматуре, которая также выполняет другие функции, такие как контроль трещин, которая продолжается на промежуточных опорах (ее влияние – предполагаемое положительным – игнорируется при проектировании при комнатной температуре).

Входящий или трапециевидный настил глубиной от 50 до 60 мм может охватывать около 3 м без опор, трапециевидные профили глубиной 80 мм могут охватывать до 4,5 м без опор, а глубина настила может достигать около 6 м. Общая глубина плиты составляет от 130 мм.Двухчасовая огнестойкость может быть достигнута без необходимости противопожарной защиты стального настила.

В композитных плитах можно формировать проемы, хотя это следует планировать и формировать проемы на этапе строительства, а не вырезать бетон. Отверстия площадью до 300 мм не требуют дополнительных приспособлений, отверстия до 700 мм требуют дополнительного усиления локально вокруг отверстия, а отверстия размером более 700 мм требуют использования обрезной стали для поддержки отверстия.

Дальнейшие инструкции по проектированию и детализации композитных плит приведены в SCI P359 и SCI P300 соответственно, противопожарная конструкция согласно Еврокодам обсуждается в SCI P375, также доступны инструкции по установке металлических настилов.

[вверх] Композитные колонны

Составные столбцы могут принимать различные формы, как показано на рисунке ниже. Как и все композитные элементы, они привлекательны тем, что играют на относительной прочности как стали, так и бетона. Это может привести к высокому сопротивлению при относительно небольшой площади поперечного сечения, тем самым максимально увеличивая полезную площадь пола.Они также демонстрируют особенно хорошие характеристики в условиях пожара.

Типовые поперечные сечения композитных колонн

Правила проектирования композитных колонн в несущих каркасах приведены в BS EN 1994-1-1 ^[4] . Это первый раз, когда руководство было дано в коде для использования в Великобритании, что может объяснить, почему составные столбцы редко используются до настоящего времени. Правила предусмотрены для составных H-образных секций, полностью или частично закрытых (только заполнение стенкой), а также для полых секций, заполненных бетоном.Показаны типовые поперечные сечения. Композитные колонны, требующие опалубки во время строительства, обычно не считаются рентабельными в Великобритании.

Компрессионные элементы полого профиля, заполненного бетоном, не нуждаются в опалубке, и они используют материал более эффективно, чем эквивалентное H-образное сечение. Бетонное заполнение значительно увеличивает сопротивление сжатию стальной секции без покрытия, распределяя нагрузку и предотвращая локальное продольное изгибание стали. Прирост огнестойкости может быть не менее ценным, особенно если он позволяет оставить колонну незащищенной или лишь слегка защищенной.Заполняющий бетон удерживает свободную воду, которая в других ситуациях была бы потеряна; его скрытая теплота испарения значительно задерживает повышение температуры.

Могут использоваться прямоугольные и круглые полые профили. Преимущество прямоугольных секций в том, что они имеют плоские поверхности для соединений концевой пластины балка-колонна (с использованием соединений Flowdrill или Hollo-bolt). Обычные ребристые пластины могут быть любой формы.

Разработана программа FireSoft для проектирования полых профилей, заполненных бетоном, в условиях окружающей среды и пожара.

[вверх] Композитные соединения

Хотя существует руководство по проектированию композитных соединений (SCI P213), они очень мало используются в Великобритании (да и вообще в других странах Европы). Теоретически они кажутся привлекательными, так как армирование плиты может использоваться, чтобы избежать необходимости добавлять к соединению стальных конструкций, например, с дополнительными рядами болтов в удлиненной концевой пластине. Однако трудно добиться правильной детализации композитных соединений, потому что потребности в прочности, жесткости и пластичности могут граничить с взаимоисключающими: слишком малое армирование снижает пластичность соединения (способность к вращению) из-за потенциального разрушения арматуры, слишком большое будет снизить пластичность из-за разрушения бетона.

В попытке преодолеть некоторые практические проблемы, чтобы можно было более широко использовать привлекательные свойства композитных соединений, в Европе продолжаются исследовательские работы, которые могут привести к включению конкретных рекомендаций в пересмотренную версию BS EN 1994-1-1 ^[4] запланирован примерно на 2025 год.

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3} BS 5950-3-1: 1990 + A1: 2010 Использование стальных конструкций в строительстве.Дизайн в композитном строительстве. Свод правил проектирования простых и неразрезных составных балок. BSI
2. ↑ BS 5950-4: 1994 Использование стальных конструкций в строительстве. Свод правил проектирования композитных плит с профилированным стальным листом. BSI
3. ↑ ^{3,0 3,1} BS 5950-6: 1995 Использование стальных конструкций в строительстве. Часть 6. Практические правила проектирования легкого профилированного стального листа. BSI
4. ↑ ^{4,0 4,1 4.2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8} BS EN 1994-1-1: 2004 Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для построек. BSI
5. ↑ BS EN 1993-1-3: 2006 Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила. Дополнительные правила для холодногнутых профилей и листов. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс.Институт стальных конструкций 2012, главы 21, 22 и 23
• Джонсон Р.П. Композитные конструкции из стали и бетона, том 1, 2004 г. Blackwell Scientific Press.
• Johnson R.P., Руководство проектировщиков по Еврокоду 4 «Проектирование композитных зданий», 2-е издание. ЛЕД.
• Nethercot, D. Композитная конструкция. Spon Press.

[вверх] Ресурсы

• SCI P300, Композитные перекрытия и балки с использованием стальных настилов: передовой опыт проектирования и строительства, (пересмотренное издание), 2009 г.
• SCI P359, Композитный проект зданий со стальным каркасом, 2011 г.
• SCI P213 Соединения в стальной конструкции: композитные соединения, 1998
• SCI P287, Проектирование композитных балок с использованием сборного железобетона, 2003 г. (Обновленная версия данной публикации, соответствующая Еврокоду, P401, доступна в SCI)
• PN002a, NCCI: измененные ограничения на соединение частичного сдвига в балках для зданий SCI
• SCI P365, Проектирование стальных зданий: каркасы со связями средней высоты, 2009 г.
• SCI P375, Расчет огнестойкости зданий со стальным каркасом, 2012 г.
• SCI P401, Расчет композитных балок с использованием сборных железобетонных плит в соответствии с Еврокодом 4, можно заказать в SCI
• SCI P405, Правила минимальной степени сдвига соединения для строительства в Великобритании в соответствии с Еврокодом 4, 2015

Инструменты для проектирования элементов:

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Балки и настил из композитной конструкционной стали

Балки и настил из композитной стали | Дадли Инжиниринг

Структурное поведение:

Композитная конструкция относится к двум несущим конструктивным элементам, которые соединены как единое целое и отклоняются как единое целое.Для составных балок двумя несущими элементами являются балка из конструкционной стали и бетон на композитном металлическом настиле, при этом срезные шпильки являются соединяющим их элементом.

Использование композитного действия создает более жесткую, легкую и менее дорогую конструкцию, чем если бы два элемента не были соединены как единое целое, и делает эту систему одним из вариантов выбора для коммерческого строительства.

Композитная дека:

Обычно к балкам из композитной стали прилагается композитный настил.Композитный настил использует стальной настил и бетонную плиту, чтобы сформировать единое целое, которое играет на прочность на сжатие бетона и на высокую прочность на растяжение стальных настилов. Элементом, который интегрально соединяет эти два компонента, является стальное тиснение на металлической платформе.

Преимущества композитной конструкции

• Сниженная стоимость каркаса из конструкционной стали по сравнению с конструкцией из несоставной стали.
• Сокращение времени и затрат на рабочую силу за счет использования композитного настила одновременно в качестве опалубки (которая в большинстве случаев не требует опор) и положительного армирования в окончательной конструкции.
• По сравнению с монолитной конструкцией, которая требует опалубки и повторной опалубки, композитная конструкция может значительно сократить график строительства.
• Уменьшение веса стального каркаса, что также может привести к снижению стоимости фундамента.
• Уменьшение прогиба под действием временной нагрузки и улучшенные вибрационные характеристики благодаря более жесткой композитной конструкции по сравнению с аналогичными системами.
• Потенциал для более мелких балок, которые могут уменьшить высоту здания.