บทคัดย่อ: โครงสร้างเหล็กเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยวัสดุเหล็ก และเป็นหนึ่งในประเภทหลักของโครงสร้างอาคาร โครงสร้างเหล็กมีลักษณะเด่นคือมีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา ความแข็งแกร่งโดยรวมดี มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปสูง ฯลฯ จึงสามารถนำไปใช้สร้างอาคารที่มีช่วงกว้างขนาดใหญ่ สูงมาก และหนักมากได้ ข้อกำหนดด้านวัสดุสำหรับโครงสร้างเหล็ก ดัชนีความแข็งแรงนั้นอิงตามความแข็งแรงคราของเหล็ก หลังจากที่ความยืดหยุ่นของเหล็กเกินจุดคราแล้ว จะมีคุณสมบัติในการเปลี่ยนรูปพลาสติกอย่างมากโดยไม่แตกหัก
ลักษณะเฉพาะของโครงสร้างเหล็กมีอะไรบ้าง
1. ความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา เหล็กมีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง เมื่อเทียบกับคอนกรีตและไม้ อัตราส่วนความหนาแน่นต่อความแข็งแรงของเหล็กค่อนข้างต่ำ ดังนั้น ภายใต้สภาวะความเค้นเดียวกัน โครงสร้างเหล็กจึงมีหน้าตัดเล็ก น้ำหนักเบา ขนส่งและติดตั้งง่าย และเหมาะสำหรับโครงสร้างที่มีช่วงกว้าง ความสูง และน้ำหนักบรรทุกมาก
ข้อกำหนดด้านวัสดุสำหรับโครงสร้างเหล็ก
1. ความแข็งแรง ดัชนีความแข็งแรงของเหล็กประกอบด้วยขีดจำกัดความยืดหยุ่น σe ขีดจำกัดความเค้นคราก σy และขีดจำกัดแรงดึง σu การออกแบบจะอิงตามความแข็งแรงครากของเหล็ก ความแข็งแรงครากสูงสามารถลดน้ำหนักของโครงสร้าง ประหยัดเหล็ก และลดต้นทุนการก่อสร้าง ความแข็งแรงแรงดึง σu คือความเค้นสูงสุดที่เหล็กสามารถทนได้ก่อนที่จะเสียหาย ในขณะนี้ โครงสร้างจะสูญเสียความสามารถในการใช้งานเนื่องจากการเสียรูปพลาสติกขนาดใหญ่ แต่โครงสร้างจะเสียรูปอย่างมากโดยไม่พังทลาย และควรจะสามารถตอบสนองความต้องการของโครงสร้างในการต้านทานแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นไม่บ่อยได้
โครงสร้างเหล็กรูปตัว H
2. ความยืดหยุ่น
โดยทั่วไปแล้ว ความเป็นพลาสติกของเหล็กหมายถึงคุณสมบัติที่ว่า เมื่อความเค้นเกินจุดคราก เหล็กจะเกิดการเสียรูปพลาสติกอย่างมากโดยไม่แตกหัก ตัวชี้วัดหลักในการวัดความสามารถในการเสียรูปพลาสติกของเหล็กคือ การยืดตัว ō และการหดตัวตามขวาง ψ
3. ประสิทธิภาพการดัดเย็น
สมรรถนะการดัดเย็นของเหล็กเป็นตัววัดความต้านทานของเหล็กต่อการแตกร้าวเมื่อเกิดการเสียรูปพลาสติกจากการดัดที่อุณหภูมิห้อง สมรรถนะการดัดเย็นของเหล็กคือการใช้การทดลองดัดเย็นเพื่อทดสอบสมรรถนะการเสียรูปดัดของเหล็กภายใต้ระดับการดัดที่กำหนด
4. ความทนทานต่อแรงกระแทก
ความเหนียวทนแรงกระแทกของเหล็ก หมายถึงความสามารถของเหล็กในการดูดซับพลังงานจลน์เชิงกลระหว่างกระบวนการแตกหักภายใต้แรงกระแทก เป็นคุณสมบัติทางกลที่วัดความต้านทานของเหล็กต่อแรงกระแทก ซึ่งอาจทำให้เกิดการแตกหักแบบเปราะเนื่องจากอุณหภูมิต่ำและการกระจุกตัวของความเค้น โดยทั่วไป ดัชนีความเหนียวทนแรงกระแทกของเหล็กได้มาจากการทดสอบแรงกระแทกของชิ้นงานมาตรฐาน
5. ประสิทธิภาพการเชื่อม ประสิทธิภาพการเชื่อมของเหล็กหมายถึงรอยเชื่อมที่มีประสิทธิภาพดีภายใต้เงื่อนไขกระบวนการเชื่อมที่กำหนด ประสิทธิภาพการเชื่อมสามารถแบ่งออกเป็นประสิทธิภาพการเชื่อมระหว่างการเชื่อมและประสิทธิภาพการเชื่อมในแง่ของประสิทธิภาพการใช้งาน ประสิทธิภาพการเชื่อมระหว่างการเชื่อมหมายถึงความไวของรอยเชื่อมและโลหะบริเวณใกล้เคียงรอยเชื่อมที่ไม่เกิดรอยแตกร้าวจากความร้อนหรือรอยแตกร้าวจากการหดตัวขณะเย็นตัวลง ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีหมายความว่าภายใต้เงื่อนไขกระบวนการเชื่อมที่กำหนด ทั้งโลหะเชื่อมและวัสดุหลักบริเวณใกล้เคียงจะไม่เกิดรอยแตกร้าว ประสิทธิภาพการเชื่อมในแง่ของประสิทธิภาพการใช้งานหมายถึงความเหนียวของรอยเชื่อมและความยืดหยุ่นในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน โดยที่สมบัติทางกลของเหล็กในรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนต้องไม่ต่ำกว่าสมบัติของวัสดุหลัก ประเทศของฉันใช้วิธีการทดสอบประสิทธิภาพการเชื่อมในแง่ของกระบวนการเชื่อมและวิธีการทดสอบประสิทธิภาพการเชื่อมในแง่ของสมบัติการใช้งานด้วย
6. ความทนทาน
มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความทนทานของเหล็ก ปัจจัยแรกคือ ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กนั้นต่ำ และต้องมีมาตรการป้องกันเพื่อป้องกันการกัดกร่อนและสนิมของเหล็ก มาตรการป้องกันได้แก่ การบำรุงรักษาการทาสีเหล็กอย่างสม่ำเสมอ การใช้เหล็กชุบสังกะสี และมาตรการป้องกันพิเศษในกรณีที่มีสารกัดกร่อนรุนแรง เช่น กรด ด่าง และเกลือ ตัวอย่างเช่น โครงสร้างแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งใช้มาตรการ "การป้องกันแบบแอโนด" เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็ก โดยการยึดแท่งสังกะสีไว้บนโครงสร้างเหล็ก และอิเล็กโทรไลต์ในน้ำทะเลจะกัดกร่อนแท่งสังกะสีก่อนโดยอัตโนมัติ ทำให้สามารถป้องกันโครงสร้างเหล็กได้ ประการที่สอง เนื่องจากความแข็งแรงในการรับแรงดึงของเหล็กนั้นต่ำกว่าความแข็งแรงในระยะสั้นภายใต้อุณหภูมิสูงและภาระระยะยาวมาก จึงควรวัดความแข็งแรงระยะยาวของเหล็กภายใต้อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน เหล็กจะแข็งและเปราะขึ้นเองตามเวลา ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ "การเสื่อมสภาพ" จึงควรทดสอบความเหนียวของเหล็กภายใต้ภาระที่อุณหภูมิต่ำ
วันที่เผยแพร่: 27 มีนาคม 2025





