En primer lugar, ¿cuáles son las características de las estructuras de acero?
1. Alta resistencia y ligereza del material. El acero posee alta resistencia y un alto módulo elástico. En comparación con el hormigón y la madera, su relación densidad-límite elástico es relativamente baja. Por lo tanto, en las mismas condiciones de tensión, la estructura de acero presenta una sección transversal pequeña, es ligera, fácil de transportar e instalar, y es adecuada para estructuras con grandes luces, alturas elevadas y cargas elevadas.
2. El acero posee buena tenacidad, plasticidad, uniformidad y alta fiabilidad estructural. Es apto para soportar cargas de impacto y dinámicas, y posee buena resistencia sísmica. Su estructura interna es uniforme y se asemeja a la de un cuerpo homogéneo isótropo. El rendimiento real de la estructura de acero se ajusta más a la teoría de cálculo. Por lo tanto, la estructura de acero ofrece una alta fiabilidad.
3. El grado de mecanización en la fabricación e instalación de estructuras de acero es alto. Los componentes de estructuras de acero son fáciles de fabricar en fábrica y ensamblar in situ. Los productos terminados de componentes de estructuras de acero mecanizados, fabricados en fábrica, ofrecen alta precisión, alta eficiencia de producción, alta velocidad de ensamblaje in situ y un corto plazo de construcción. La estructura de acero es una estructura con el mayor grado de industrialización.
4. Las estructuras de acero ofrecen un buen rendimiento de sellado. Dado que la estructura soldada puede sellarse completamente, se puede utilizar para fabricar contenedores de alta presión, grandes depósitos de petróleo, tuberías de presión, etc., con buena hermeticidad.
5. Las estructuras de acero son resistentes al calor, pero no al fuego. Cuando la temperatura es inferior a 150 °C, las propiedades del acero apenas cambian. Por lo tanto, son aptas para talleres con altas temperaturas, pero cuando su superficie se somete a una radiación térmica de aproximadamente 150 °C, debe protegerse con paneles de aislamiento térmico. A temperaturas de entre 300 °C y 400 °C, la resistencia y el módulo elástico del acero disminuyen significativamente. A temperaturas cercanas a los 600 °C, la resistencia del acero tiende a cero. En edificios con requisitos especiales de protección contra incendios, las estructuras de acero deben protegerse con materiales refractarios para mejorar su resistencia al fuego.
6. Las estructuras de acero presentan baja resistencia a la corrosión, especialmente en entornos húmedos y corrosivos, y son propensas a la oxidación. Generalmente, las estructuras de acero requieren tratamiento antioxidante, galvanizado o pintado, y mantenimiento regular. En el caso de las estructuras de plataformas marinas en agua de mar, se requieren medidas especiales como la protección anódica con bloque de zinc para prevenir la corrosión.
7. Bajo en carbono, ahorro energético, ecológico y reutilizable. La demolición de edificios con estructura de acero prácticamente no genera residuos de construcción, y el acero puede reciclarse y reutilizarse.
En segundo lugar, requisitos de materiales para estructuras de acero:
1. Resistencia: El índice de resistencia del acero se compone del límite elástico σe, el límite de fluencia σy y el límite de tracción σu. El diseño se basa en el límite elástico del acero. Un alto límite elástico permite reducir el peso de la estructura, ahorrar acero y reducir los costos de construcción. La resistencia a la tracción σu es la tensión máxima que el acero puede soportar antes de sufrir daños. En este punto, la estructura pierde su utilidad debido a una gran deformación plástica, pero se deforma considerablemente sin colapsar y debería ser capaz de cumplir con los requisitos de resistencia a terremotos poco frecuentes.
2. Plasticidad: La plasticidad del acero se refiere generalmente a la propiedad de presentar una deformación plástica significativa sin romperse después de que la tensión supere el límite elástico. Los principales indicadores para medir la capacidad de deformación plástica del acero son el alargamiento δ y la contracción transversal ψ.
3. Comportamiento de flexión en frío: El comportamiento de flexión en frío del acero mide su resistencia a las grietas cuando se genera deformación plástica mediante el proceso de flexión a temperatura ambiente. Este comportamiento se basa en ensayos de flexión en frío para comprobar el comportamiento de deformación por flexión del acero bajo un grado de flexión específico.
4. Tenacidad al impacto: La tenacidad al impacto del acero se refiere a su capacidad para absorber energía cinética mecánica durante el proceso de fractura bajo carga de impacto. Es una propiedad mecánica que mide la resistencia del acero a la carga de impacto y puede causar fractura frágil debido a la baja temperatura y la concentración de tensiones. El índice de tenacidad al impacto del acero se obtiene generalmente mediante ensayos de impacto en probetas estándar.
5. Rendimiento de soldadura: El rendimiento de soldadura del acero se refiere a la capacidad de obtener una unión soldada con buen rendimiento bajo ciertas condiciones del proceso de soldadura. El rendimiento de soldadura se puede dividir en rendimiento de soldadura durante la soldadura y rendimiento de soldadura en términos de usabilidad. El rendimiento de soldadura durante la soldadura se refiere a la sensibilidad de la soldadura y el metal cerca de la soldadura para no producir grietas térmicas o grietas por contracción de enfriamiento durante la soldadura. Un buen rendimiento de soldadura significa que bajo ciertas condiciones del proceso de soldadura, no se generan grietas en el metal de soldadura y el material base cercano. El rendimiento de soldadura en términos de usabilidad se refiere a la tenacidad al impacto en la soldadura y la ductilidad en la zona afectada por el calor. Se requiere que las propiedades mecánicas del acero en la soldadura y la zona afectada por el calor no sean inferiores a las del material base. Mi país adopta el método de prueba de rendimiento de soldadura del proceso de soldadura y también adopta el método de prueba de rendimiento de soldadura de usabilidad.
6. Durabilidad: Muchos factores afectan la durabilidad del acero. En primer lugar, su baja resistencia a la corrosión es fundamental, por lo que se deben tomar medidas de protección para evitar su corrosión y oxidación. Estas medidas incluyen el mantenimiento regular de la pintura, el uso de acero galvanizado y medidas especiales de protección en entornos con medios altamente corrosivos como ácidos, álcalis y sales. Por ejemplo, la estructura de una plataforma marina adopta medidas de "protección anódica" para prevenir la corrosión de la camisa. Se fijan lingotes de zinc a la camisa, y el electrolito de agua de mar los corroe automáticamente primero, protegiendo así la camisa de acero. En segundo lugar, dado que la resistencia a la destrucción del acero es mucho menor que su resistencia a corto plazo a altas temperaturas y cargas prolongadas, se debe medir su resistencia a largo plazo a altas temperaturas. El acero se endurece y se vuelve quebradizo con el tiempo, lo que se conoce como envejecimiento. Se debe comprobar la tenacidad al impacto del acero bajo cargas a baja temperatura.
Hora de publicación: 22 de enero de 2025