UNIVERZITET "Sv. KIRIL i METODIJ"

UIVERZITET "Sv. KIRIL i METODIJ" GRADE@E FAKULTET - SKOPJE Doc. d-r Petar Cvetanovski MATERIJAL SPORED ASTAVATA PROGRAMA ZA STUDETITE A GRADE@IOT FAKULTET OD HIDROTEHI^KA ASOKA I ASOKA ZA PATI[TA I @ELEZICI JAUARI 003

S O D R @ I A 1 VOVED 1.1 KARAKTERISTIKI A ÊLIÎTE KOSTRUKCII... 1 1. ISTORISKI RAZVOJ A ÊLIÎTE KOSTRUKCII... 1.3 PRIMEA A ÊLIÎTE KOSTRUKCII... 5 1.3.1 Primena na ~elikot vo mostogradbata... 5 1.3. Primena na ~elikot vo visokogradbata... 6 1.3.3 Primena na ~elikot vo specijalni objekti... 7 1.4 PREDOSTI I EDOSTATOCI AÊLIÎTE KOSTRUKCII... 9 1.4.1 Prednosti na ~eli~nite konstrukcii... 9 1.4.1.1 Visoka jakost... 9 1.4.1. Visok modul na elasti~nost (deormabilnost)... 10 1.4.1.3 Visoka duktilnost (plasti~nost)... 10 1.4.1.4 Homogenost i izotropnost... 11 1.4. edostatoci na ~eli~nite konstrukcii... 11 1.4..1 Korozija... 11 1.4.. Otpornost na visoki temperaturi-poàrno dejstvo... 1 1.4..3 Cenata na ~elikot... 13 POSTAPKI ZA PROIZVODSTVO A ÊLIKOT.1 PROIZVODSTVO A @ELEZO... 14. PROIZVODSTVO A ÊLIK... 15 3 KARAKTERISTIKI A ÊLIKOT 3.1 OSOVI A METALURGIJATA A ÊLIKOT... 18 3.1.1 Kristalna re{etka... 18 3.1. Vlijanie na jaglenorodot vo ~elikot... 19 3.1.3 Termi~ka obrabotka na ~elikot... 1 3.1.4 e~istotii vo ~elikot... 1 3. MEHAI^KI KARAKTERISTIKI A ÊLIKOT... 3..1 Dijagram ε... 3.. Ispituvae so zategae... 3 3..3 Ispituvae na tvrdinata... 6 3..4 Ispituvae na ìlavosta... 7 4 VIDOVI A KOSTRUKTIVI ÊLICI 4.1 PODELBA A ÊLICITE... 9 4. KOSTRUKTIVI ÊLICI... 30 4.3 OZAÛVAWE ÊLICITE... 31

5 PRERABOTKA A ÊLIKOT - ÊLIÎ PROIZVODI 5.1 PRERABOTKA A ÊLIKOT SO VALAWE... 34 5. TOPLOVALAI PROIZVODI... 35 5..1 Stapovi... 35 5.. Limovi... 36 5..3 Proilirani nosa~i... 37 5..4 [uplivi proili (cevki)... 38 5.3 LADO OBLIKUVAI PROIZVODI... 38 6 OSIVOST A ÊLIKOT 6.1 METODI ZA PRESMETKA A ÊLIÎTE KOSTRUKCII... 40 6.1.1 Deterministi~ka metoda - koncept na dozvoleni napregaa... 40 6.1. Probabilisti~ki koncept - grani~na nosivost (sostojba)... 4 6. ODESUVAWE A ÊLIKOT A DIAMI^KI TOVARI... 43 6..1 Zamor na materijalot... 43 6.. Dinami~ka jakost... 44 6..3 Krt lom... 46 6.3 IZBOR A KVALITET A ÊLIK... 46 7 SREDSTVA ZA VRSKA - SPOJI SREDSTVA 7.1 OP[TO... 48 7. ZAKOVKI... 48 7..1 Oblik i dimenzii na zakovkite... 48 7.. Rabota na zakovana vrska... 50 7..3 Presmetka na nosivosta na zakovkite... 51 7..3.1 osivost na smolknuvae... 5 7..3. osivost na pritisok po obodot na dupkata... 5 7.3 OBIÎ ZAVRTKI... 53 7.3.1 Oblik i dimenzii na zavrtkite... 53 7.3. Rabota na vrska so obi~ni zavrtki... 55 7.3.3 Presmetka na nosivosta na obi~nite zavrtki... 56 7.3.3.1 osivost na smolknuvae... 58 7.3.3. osivost na pritisok po obodot na dupkata... 58 7.3.3.3 osivost na zategae... 58 7.4 VISOKOVREDI ZAVRTKI... 59 7.4.1 Oblik i dimenzii na visokovrednite zavrtki... 59 7.4. Rabota na vrska so prednapregnati zavrtki... 60 7.4.3 osivost na prednapregnatite zavrtki... 61 7.4.3.1 osivost na smolknuvae... 61 7.4.3. osivost na zategae... 6 8 KOSTRUIRAWE I PRESMETUVAWE A VRSKI IZVEDEI SO ZAKOVKI I ZAVRTKI 8.1 PODELBA A VRSKITE... 63

8. OSLABUVAWE A ELEMETITE SO DUPKI ZA ZA SPOJI SREDSTVA... 64 8.3 IZBOR A DIJAMETAR I RASPORED A ZAKOVKITE I ZAVRTKITE... 65 8.4 PRESMETKA A AKSIJALI VRSKI... 68 8.4.1 Podelba na aksijalnata sila... 68 8.4. Vrska na pojasna lamela... 69 8.4.3 Vrska na vertikalniot lim (r'bet)... 71 8.4.4 Princip na stati~ko pokrivae... 7 9 ZAVARUVAWE I ZAVAREI SPOEVI 9.1 OP[TO... 73 9. TIPOVI A ZAVAREI VRSKI I SPOEVI... 75 9..1 Tipovi na zavareni vrski... 75 9.. Tipovi na zavareni spoevi ({avovi)... 76 9..3 Ozna~uvae na zavarenite spoevi... 78 9.3 OSOVI A METALURGIJATA A ZAVARUVAWETO... 79 9.3.1 Toplinski re`im na zavaruvaeto... 79 9.3. Strukturni promeni vo zonata na zavaruvaeto... 80 9.4 POSTAPKI ZA ZAVARUVAWE... 81 9.4.1 Podelba na postapkite... 81 9.4. Elektrola~no zavaruvae so oblo`ena elektroda... 8 9.4.3 Elektrola~no zavaruvae pod za{titen pra{ok... 83 9.4.4 Elektrola~no zavaruvae vo za{titna atmosera od inerten gas... 83 9.4.5 Elektrola~no zavaruvae vo za{titna atmosera od aktiven gas... 84 9.4.6 Elektrola~no zavaruvae so netopliva elektroda (TIG)... 84 9.5 GRE[KI VO ZAVAREITE SPOEVI... 85 9.5.1 Vidovi na gre{ki... 85 9.5. Pri~ini za pojava na gre{ki... 86 9.6 KOTROLA A KVALITETOT A ZAVAREITE SPOEVI... 87 9.6.1 Vizuelna kontrola... 87 9.6. Radiograska kontrola... 88 9.6.3 Ultrazvu~na kontrola... 89 9.6.4 Kvalitet na ~elni spoevi... 90 9.7 PRESMETKA A OSIVOSTA A ZAVAREITE SPOEVI... 91 9.7.1 osivost na ~elnite spoevi... 91 9.7. osivost na agolnite spoevi... 9 10 KOSTRUIRAWE I PRESMETKA A AKSIJALO TOVAREI ELEMETI - STAPOVI 10.1 AKSIJALO ZATEGATI STAPOVI... 97 10.1.1 Konstruktivni karakteristiki... 97 10.1. Dimenzionirae na aksijalno zategnatite stapovi... 98 10.1.3 Ekcentri~no zategnati stapovi... 99

10. AKSIJALO PRITISATI STAPOVI... 101 10..1 Konstruktivni karakteristiki... 101 10.. Linearna teorija na elasti~no izvivae... 10 10..3 esovr{enosti na realnite stapovi... 105 10..3.1 Po~etni (inicijalni) deormacii... 105 10..3. Sopstveni napregaa... 107 10..3.3 Krivi na izvivae... 107 10..4 Presmetka na stabilnosta na aksijalno pritisnati stapovi so ednodelen presek spored MKS U.E7.081... 108 10..5 Dolìna na izvivae... 111 10..6 Vlijanie na transverzalnite sili... 11 10..7 Presmetka na stabilnosta kaj stapovi so pove}edelen presek... 113 10..8 Ekcentri~no pritisnati stapovi... 117 11 KOSTRUIRAWE I PRESMETKA A OSAÎ 11.1 PODELBA A OSAÎTE... 10 11. POLOYIDI OSAÎ... 1 11..1 Konstruktivni oblici i primena... 1 11.. Dimenzii na elementite od popre~niot presek... 14 11...1 Visina na popre~niot presek... 14 10... Debelina na vertikalniot lim... 17 10...3 Pojasni limovi... 17 11..3 Kontrola na napregaata... 19 11..4 Pokrivae na momentniot dijagram... 131 11..5 Vrska vertikalen lim - pojasna lamela... 134 11..6 Monta`na vrska na limenite nosa~i... 135 11..7 Zavarena vrska na limenite nosa~i... 139 11..8 Strani~no torziono izvivae... 140 11..9 Izbo~uvae na vertikalniot lim... 143 11.3 RE[ETKASTI OSAÎ... 147 11.3.1 Podelba na re{etkite i nivna primena... 147 11.3. Konstruktivno oblikuvae na re{etkastite nosa~i... 150 11.3.3 Presmetuvae na stapovite od re{etkastite nosa~i... 15 11.3.4 Presmetka na jazlenite limovi... 153

1. VOVED 1.1 KARAKTERISTIKI A ÊLIÎTE KOSTRUKCII Primenata na ~elikot za nose~ki konstrukcii vo grade`ni{tvoto e od relativno ponov datum, odnosno prvite konstrukcii od "èlezo" se ne{to postari od 00god. êli~nite konstrukcii se odlikuvaat so specii~ni svojstva i so evidentni prednosti vo odnos na drugite konstruktivni materijali, pa nao aat {iroka primena vo site tipovi na grade`ni objekti: industriski ali, pove}ekatni zgradi, izlo`beni i sportski sali, angari, mostovi, rezervoari, silosi, antenski i dalekuvodni stolbovi, stolbni rezervoari, oxaci, o{or-platormi i drugi specii~ni objekti. êlikot kako konstruktiven materijal poseduva niza pozitivni svojstva: - visoki meani~ki karakteristiki - mali dimenzii i teìna na konstruktivnite elementi - industrisko proizvodstvo - lesna malipulacija, transport i montaà - relativno ednostavno undirae - povolno seizmi~ko odnesuvae - leksibilnost i adaptibilnost - mo`nost za demontaà i relokacija Visokite meani~ki karakteristiki (jakost i deormabilnost) i duktilnosta na ~elikot, zna~itelno pogolemi vo odnos na ostanatite grade`ni materijali, ovozmoùvaat najvisok stepen na iskoristuvae na nose~kite svojstva, a pritoa i zna~itelna plasti~na rezerva vo nosivosta. Ova e od posebno zna~ee vo ekstremni uslovi na tovaree kako: neramnomerno slegnuvae na potporite, seizmi~ko i udarno dejstvo. Blagodarenie na visokite meani~ki svojstva, elementite na ~eli~nite konstrukcii, vo sporedba so onie od drugi konstruktivni materijali, se so mali dimenzii, lesni i pogodni za transport i manipulacija. Malata teìna e povolna za gradba vo seizmi~ki aktivni podra~ja, a isto taka go poednostavuva i undiraeto na objektot. Rasponite i visinite koi moàt da se sovladaat so ~eli~nite konstrukcii se zna~itelno pogolemi. Vo mnogu slu~ai, kao na primer: mostovi so golemi rasponi, zgradi so golema spratnost, sportski i drugi ali so rasponska pokrivna konstrukcija, visoki stolbovi i jarboli; ~eli~nata nose~ka konstrukcija se nametnuva kako edinstveno racionalno re{enie. So ogled na toa, ~eli~nite konstrukcii gi dràt site rekordi vo grade`ni{tvoto: golemina na rapon, visina, brzina na gradba i sl. Brziot porast na naselenieto i intenzivnata migracija na lu eto vo golemite gradovi ja nametnuva potrebata za napu{tae na konvencionalnite teniki na gradee i prio ae kon potpolna industrijalizacija na grade`niot proces. Glavniot akcent se postavuva na brzata gradba koja treba da gi zadovoli kriteriumite za kvalitet, unkcionalnost i ekonomi~nost. êli~nite konstrukcii ovozmoùvaat visok stepen na industriska gradba, t.e., najgolem del od konstrukcijata se izveduva vo specijalizirani abriki so {to se dobiva vo brzina na gradee, eliminirae na aktorot "~ovek", vremenski uslovi i nepredvideni raboti. Vredno e da se napomene deka, pokraj nizata pozitivni svojstva, ~eli~nite konstrukcii se osetlivi od aspekt na korozijata i vo uslovi na poàrno dejstvo. Adekvatnata za{tita od korozija se nametnuva kako voobi~aena merka kaj ~eli~nite konstrukcii.

1. ISTORISKI RAZVOJ A ÊLIÎTE KOSTRUKCII @elezoto vo prirodata se nao a vo vrzana orma, odnosno kako èlezna ruda: erit, magnetit, ematit, limonit i pirit. Za izdvojuvae na èlezoto od èleznata ruda potrebno e poznavae na specii~en proces za obrabotka na rudata. Vo istoriskiot razvoj na ~ovekot cel eden period e nare~en "èlezen". Vremeto na pojavata i koristeeto na èlezoto se locira vo periodot okolu 3000god. PE. @elezno par~e so starost od 5000god. pronajdeno e pri istraùvaeto na golemata Keopsova piramida. Starite civilizacii na istok (Indija, Kina) ja vladeele ve{tinata za proizvodstvo na èlezo, a preku Evreite i Feni~anite taa bila prenesena vo Evropa. Se do sredniot vek èlezoto se dobivalo vo niski {atni pe~ki i rovovi, a za prerabotka bil poznat samo procesot na kovae. Ve{tinata na liee na èlezoto se javuva vo po~etokot na XV vek i se koristi vo voeni celi (liee na topovi). So pronao ae na procesot na dobvae na sirovo èlezo so pomo{ na koks vo visokite pe~ki (1735) po~nuva pogolemo proizvodstvo i po{iroka primena na èlezoto. Primenata na èlezoto vo grade`nite konstrukcii vo prv period e ograni~eno na sredstvata za vrska. Klincite se primenuvaat vo prviot milenium PE, zavrtkite se javuvaat vo sredina na XVI vek, a podvrskite za spojuvae na drvenite elementi vo XVII vek. Se do vtorata polovina na XVIII vek èlezoto, skoro isklu~ivo, se koristi kako sredstvo za vrska na drvenite konstrukcii. Prvata nose~ka konstrukcija od èlezo e mostot preku rekata Severn izgraden od strana na Abraam Darb (1777-1779). Mostot e la~en so raspon od 30.6m i strela od 13.7m i se sostoi od pet segmentni laka na tri zgloba postaveni na rastojanie os 1.5m. Vo mostot se vgradeni 378t. lieno èlezo, a istiot i denes se koristi kako pe{a~ki most (sl.1). Sl.1 Most preku rekata Severn vo Anglija So pronao aeto na parnata ma{ina postapkata za dobivae na èlezo vo visokite pe~ki se podobruva so vbrizguvae na pretodno zagrean vozdu. Vo 1784god. Henr Cort go pronao a pudel-procesot za dobivae na vareno èlezo koe ima zna~itelno podobri karakteristiki koi ovozmoùvaat posmeli gradbi. Taka od ovoj materijal vo 1850god. e izgraden i mostot Britanija preku moreuzot Menej so

rasponi 71.9+141.7+71.9m za dvokolose~en èlezni~ki soobra}aj. Mostot se sostoel od dve sandu~esti gredi niz koi pominuvale vozovite. Progresot vo izgradba na mostovi i pokrivni konstrukcii od vareno èlezo brzo se {irel vo site razvieni zemji. Francuskiot inèner Ferdinant Zores vo 1839god. uspeal da go izvala prviot I proil, a potoa i U proilot. Podocna (185) preabrikuvanite tabli za kolovozot na mostovite go dobiva negovoto ime Zores èlezo. Vo isto vreme se razvivaat i teoriskite osnovi za presmetuvae na konstrukciite so {to se ovozmoùva proektirae i izvedba na se posmeli objekti. a toa pole rabotat niza nau~nici: avier, Klaperon (Francija), Kremona, Kastigliano (Italija), Bernoulli, Euler, Tetmaer ([vajcarija), Maxell (Anglija), Winkler, Culmann, Ritter, Gerber, Mor (Germanija). Pronao aeto na topeniot ~elik (1855 Henr Bessemer) prestavuva ~ekor napred vo primenata na ~elikot grade`nite konstrukcii. Sepak, poradi skapata postapka i malite koli~ini topeniot ~elik ne konkurent na varenoto èlezo se do vtorata polovina na XIX vek. Mostot Sent Luis preku rekata Misisipi zavr{en vo 1874god. e prv pozna~aen objekt napraven od ~elik. Mostot e la~en so rasponi od 153+159+153m. Pomasovno proizvodstvo na topeniot ~elik se javuva po 1880god. so primena na Simens-Martinoviot, a potoa i na Tomasoviot proces vo proizvodstvoto. Ovoj ~elik, koj i denes se primenuva, se odlikuva so dobar kvalitet i konkurentna cena. Vo ovoj period zapo~nuva erata na epoalni grade`ni dostignuvaa. Vo 1883god. izgraden e vise~kiot most vo Wujork preku rekata Ist, poznat kako Bruklinski most so toga{ rekorden raspon od 486m. (sl.). Sl. Bruklinski most preku rekata Ist vo Wujork Prvata zna~ajna konstrukcija od ~elik vo Anglija e monumentalniot most Fort (Fort Bridge) zavr{en vo 1889god. (sl.3). Mostot pretstavuva gerberova greda so rasponi od 10 +51+51+10m. Vo mostot se vgradeni 53.305t ~elik i 6.500.000 zakovki. Se do 1917god. mostot go drì rekordot vo najgolem raspon. Zna~aen ~ekor napred vo gradbata so ~elik e otkrivaeto na postapkata za elektrola~no zavaruvae (1881god.). Prva zavarena konstrukcija pretstavuva mostot na rekata Sludva vo Polska izgraden 198god. Vo po~etokot zavarenite mostovski konstrukcii se pokaàle kako poednostavni za izvedba i poekonomi~ni od zakovanite. Me utoa, nabrzo se zabeleàni puknatini vo zavarenite spoevi, koi

pri niski temperaturi dovele i do avarija na nekolku mostovi. Ovie pojavi inicirale dopolnitelni istra`uvaa koi generirale zna~ajni soznanija za odnesuvaeto na ~elikot i zavarenite spoevi pri dinami~ko tovaree. Sl.3 Fort Bridge vo Anglija Pokraj primenata vo premostuvaeto na golemite rasponi ~eli~nite konstrukcii se primenuvaat i vo objektite od visokogradbata, vo po~etokot, za nose~kite pokrivni konstrukcii. Prvata pove}ekatna konstrukcija od lieno `elezo izgradena e vo Anglija (1797). Se raboti za pettospratna abri~ka zgrada. Vo Francija, 1876god. izgradena e Ajelovata kula so visina od 300m, {to vo narednite 41god. pretstavuva{e rekordna visina. Zna~eeto na ovaa konstrukcija vo natamo{nata gradba na visoki objekti e mo`nosta koja taa ja dade za prou~uvae na dejstvoto na veterot. Vo poslednata decenija od XIX vek vo Amerika izgrdeni se niza pove}ekatnici od sistem ~eli~ni ramki, od koi najvisokata (Bruce Price's American Suret Building) dvaesetkatnica so visina od 93m. Po~etokot na XX vek go ozna~uva startot vo trkata za sovladuvae na pogolemi rasponi kaj mostovite i pogolemi visini kaj zgradite.

1.3 PRIMEA A ÊLIÎTE KOSTRUKCII 1.3.1 Primena ~elikot vo mostogradbata Bez somnevae, mostovite pretstavuvaat edni od najimpresivnite gradbi i dostignuvaa vo konstruktivnoto inènerstvo. Zaradi visokata nosivost i malata sopstvena masa, ~eli~nite mostovi, bez isklu~ok, gi dràt site rekordi vo raspon, visina na piloni, {irina na kolovoz i sl. Vise~kite mostovi dominiraat vo sovladuvaeto na golemite rasponi. Ovde }e bide dadena edna lista na ~eli~ni mostovi spored nivniot raspon: Akasi Kaiko - Japonija L1990 m (1998) Humber Bridge - Anglija L1410 m (1981) Tsing Ma - Hong Kong L1377 m Verrazano arros - SAD L198 m (1964) Golden Gate - SAD L181 m (1937) Mackinac Staits - SAD L1158 m Bosor - Turcija L1074 m George Wasington - SAD L1067 m (193) Tajo - Portugal L1013 m Firt o Fort - Anglija L1006 m Sl.4 Akasi Kaiko bridge

1.3. Primena ~elikot vo visokogradbata ajzastapena oblast na primena na ~eli~nite konstrukcii, po brojnost na objekti i vgradeno koli~estvo ~elik, e visokogradbata. ose~kite ~eli~ni konstrukcii pretstavuvaat racionalno re{enie i ekonomski se konkurentni vo gradbata i na ednokatni i pove}ektnite zgradi (so mala katnost), industriski ali, koi vo princip moàt da se izveduvaat i so drugi konstruktivni materijali. Vo tabelata daden e pregled na procentualnoto u~estvo na ~eli~nite konstrukcii vo gradbata na poedini tipovi na objekti vo nekolku razvieni zemji od Evropskata Unija. Zemja Proizvod. (vo 1000t) Procentualno u~estvo vo vkupnata gradba Spratni Industr. eindus. Zemjode zgradi ali priz. l. Mostovi ali objekti Germanija 105 17 5-10 10 Francija 800 3 78 56 6 40 Italija 680 11 0 7 1 30 Anglija 118 57 95 61 85 40 [panija 1084 30 85 55 15 10 Holandija 48 6 80 - - 40 Koga se raboti za sovladuvae na pogolemi rasponi i visini, prednosta na ~eli~nite konstrukcii doa a do poseben izraz. Kaj industriskite ali, izlo`beni pavilioni, sportskite sali i sl., kaj koi se nametnuva potreba od rasponski pokrivni konstrukcii, ~eli~nite konstrukcii pretstavuvaat edinstveno racionalno re{enie. Ilustrativni se primerite na pokrienite tribini na sportskite stadioni {irum svetot koi, bez isklu~ok, se izvedeni so ~eli~na konstrukcija. Isto taka, pokrivnite konstrukcii na sportskite sali, kako vo svetot, taka i kaj nas, voobi~aeno se izveduvaat od ~eli~na nosiva konstrukcija. Poseben beleg na mo`nostite {to gi dava ~elikot kako konstruktiven materijal se visokite zgradi. Trkata vo sovladuvae na visinite zapo~nuva vo prvata decenija od XX vek so gradbata na 53-spratnata Metropoliten Toer (Wujork) vo1909god. so visina od 15m. Vo 1931god. e izgradena Empire State Building, 10 sprata i visina od 381m. Ovaa zgrada go drè{e rekordot vo narednite 40god. Listata na najvisokite zgradi vo svetot, spored visinata e: Petronas Toer - Kuala Lumpur (Malezija) 450 m (1996) Sears Toer - îkago (SAD) 44 m (1974) Jin Mao Building - [angaj (Kina) 40 m (1998) World Trade Center - Wujork (SAD) 417 m (1973) Empire State Building - Wujork (SAD) 381 m (1931) Central Plaza - Hong Kong (Kina) 374 m (199) Bank o Cina Toer - Hong Kong (Kina) 369 m (1989) T & C Toer - Kao{ing (Tajvan) 347 m (1997) Amoco Building- îkago (SAD) 346 m (1973) Jon Hancock Building- îkago (SAD) 344 m (1969)

Za àl, zgradite blizna~ki na Svetskiot Trgovski Centar vo Wujork, bea sru{eni po teroristi~kiot napad na 11.09.001god. Sl.5 Sears Toer Vo idnina se o~ekuvaat u{te poimpresivni visini. Postojat idejni proekti za World Trade Center vo îkago so visina od 701m i Milennium Toer vo Tokio so visina od 840m. 1.3.3 Primena ~elikot vo specijalni objekti Vo ovaa grupa na objekti spa aat: rezervoari, silosi, bunkeri, cevkovodi, antenski stolbovi, dalekovodni stolbovi, jarboli, oxaci, o{or platormi, idroteni~ki konstrukcii i drugi konstrukcii so specijalna namena. Vo specijalnite objekti treba da se napomenat i oxacite na solarnite centrali (sl.6). Son~evata toplina se kolektira po principot na staklena gradina, a potoa zagreaniot vozdu se sproveduva vo visokite oxaci vo koi doa a do silno struee na vozduot nagore. Energijata na ve{ta~kiot "veter" se koristi za vrtee na turbinite koi proizveduvaat elektri~na struja. Postojaniot porast na potro{uva~kata na nata i zemen gas ja nametnuva potrebata za nivna eksploatacija i od morskite dlabo~ini. Za taa cel se gradat o{or platormite koi denes gi ima preku 10.000. Prvata vakva platorma na dlabina od 6m e postavena 1947god. vo Meksi~kiot zaliv. Od toga{ do denes se beleì rapidna evolucija na o{or industrijata (sl.7). Okolu 3.700 o{or platormi se locirani vo Meksi~kiot zaliv, Severnoto more i Arktikot. ajgolem broj na ovie platormi e izveden od zavareni ~eli~ni cevki, koi poseduvaat maksimalna nosivost i minimalna povr{ina izloèna na silite na moreto i veterot. Momentno "navisoka" platorma e Bullinkle koja e postavena vo

Meksi~kiot zaliv vo 1988god. Visinata na platormata e 485m, vgradeni se 71.000t ~elik, a vo osnovata e 1146m. Sl.6 Solarna centrala ([panija) Sl.7 Razvoj na o-sore platormite Specii~na oblast na primena na ~eli~nite konstrukcii se idroteni~kite objekti. Poradi na~inot na eksploatacija, sloènosta na na konstruktivniot oblik i povisokiot stepen na ma{inska obrabotka, ovie konstrukcii vo inènerskata praksa se narekuvaat idromeani~ka oprema. Ovie konstrukcii voglavno se primenuvaat vo objektite koi sluàt za: regulacija na vodite, eksploatacija na vodite i za{tita od voda. ajzna~ajna e primenata vo ureduvaeto na vodenite pati{ta, kaj idroenergetskite i akumulacionite sistemi. Isto taka ovie konstrukcii se primenuvaat kaj melioracionite sistemi i vodnite zaati. Vo

sovremenite vodni pati{ta ~eli~nite konstrukcii se javuvaat vo sklop na: brodski prevodnici, brodski litovi, kosi rampi, kanalni mostovil i sl. Kaj idroenergetskite i akumulacionite sistemi ovie konstrukcii se javuvaat kaj: zatvara~i, vlezni gradbi, cevkovodi i sl.

1.4 PREDOSTI I EDOSTATOCI A ÊLIÎTE KOSTRUKCII Sekoj konstruktiven materijal se odlikuva so izvesni prednosti, odnosno dobri karakteristiki, koi ja avoriziraat negovata primena za poedini elementi od konstrukcijata. Moè da se raboti za prednosti od aspekt na nosivost, deormabilnost, unkcionalnost, aritektonski eekti, teìna, trajnost, brzina na gradba, cena na ~inee i sl. Od sosema istite aspekti moàt da se deiniraat i negativnite strani, ili nedostatocite, na konstruktivnite materijali. 1.4.1 Prednosti na ~eli~nite konstrukcii 1.4.1.1 Visoka jakost êlikot e materijal koj se odlikuva so visokata jakost. Grani~nite napregaa kaj konstruktivnite ~elici se dviàt od 40 do 360MRa, a dozvolenite napregaa za osnovni natovaruvaa od 160 do 40MRa. Visokata jakost, odnosno rabotni napregaa, vodi kon pomala potreba od konstruktiven materijal, a so toa nose~kite elementi se, uslovno zemeno, polesni. Sekako za teìnata na elementite bitna uloga igra i specii~nata teìna na konstruktivniot materijal. Visokata jakost na ~elikot, kako negova prednost, }e ja ilustrirame preku odnosot na specii~nata teìna (γ) i dozvolenoto napregae ( doz ). Za taa cel }e razgledame eden aksijalno tovaren element (kratok stolb) so napre~en presek A i visina H. apregaeto od aksijalnata sila iznesuva: H A max doz (1) A Volumenot na stolbot e: VA H, a teìnata: Gγ V So zamena, od pretodnite izrazi moè da se dobie zavisnosta za povr{inata na popre~niot presek: G A () γ H Ako izrazot () go zamenime vo (1) dobivame: G γ H (3) doz Za ista sila i visina (3), teìnata na stolbot, izraboten od razli~ni konstruktivni materijali, }e zavisi od odnosot γ / doz. Vo sporedbenata tabela dadeni se karakteristikite na tri konvencionalni konstruktivni materijali: ~elik, drvo i beton. ÊLIK ^ 40 DRVO II klasa BETO MB 30 γ (kg/m 3 ) 7850 800 450 doz (MPa) 160 10 1 γ / doz 49 80 04 G (%) 100 163 416 Iako ~elikot kako materijal e potòk od drvoto za 9.8 pati, a od betonot za 3. pati, sepak stolbot izraboten od ~elik e polesen od drveniot za 1.6, a od betonskiot za 4.16 pati.

1.4.1. Visok modul na elasti~nost (deormabilnost) Modulot na elasti~nost na konstruktivnite ~elici (Jungov modul) se dviì od 06.000 do 10.000MRa. Za komparacija soodvetnite moduli na elasti~nost na drugite konsruktivni materijali se: aluminium E al 70.000MPa beton E c 1.000MPa drvo E 10.000MPa Prednosta na visokiot modul na elasti~nost moè da se ilustrira preku grani~nata nosivost na eden stolb vo elasti~nata oblast na rabota, odnosno preku Ojlerovata kriti~na sila: E I cr π L O~igledno, kriti~nata sila, za stolb so konkretna dolìna, zavisi od proizvodot na modulot na elasti~nost i momentot na inercija, odnosno krutosta. Ako pretpostavime ista nosivost, t.e., kriti~na sila, toga{, poradi razlikata vo modulot na elasti~nost, eden aluminiumski stolb bi trebalo da poseduva 3 pati pogolema inercija (I) vo odnos na istiot izraboten od ~elik. Spored toa, gabaritnite dimenzii na ~eli~nite stolbovi se zna~itelno pomali vo odnos na istite izraboteni od drug konstruktiven materijal. q L max c al al (1.5-.0) c Do istata konstatacija se doa a ako se postavi kako kriterium za upotreblivost maksimalniot uklon na edna prosta greda natovarena so ramnomerno podelen tovar: 4 5 q L max 384 E I Deicitot vo modulot na elasti~nost se kompenzira so povisok moment na inercija, odnosno so pogolema visina na nosa~ot. Toa, vo princip, vodi kon pogolema koli~ina na konstruktiven materijal. Isto taka, pogolemata konstruktivna visina generira niza nepovolnosti vo generalnoto oblikuvae na prostorot na objektot. 1.4.1.3 Visoka duktilnost (plasti~nost) êlikot e materijal koj poseduva izrazita osobina za plastiikacija, odnosno zna~itelni rezervi na post elasti~na nosivost. Ako se sporedat rabotnite dijagrami ε za konstruktiven ~elik i beton (sl.8) se zabeleùva deka ~elikot trpi golemi deormacii do pojavata na lom. Sposobnosta za plastiikacija e osobeno povolna vo pogled na preraspredelbata na vlijanijata vo konstrukcijata. Ovaa osobina ovozmoùva priem na ekstremni slu~ai na tovaree bez pojava na destrukcija. Vakvi sostojbi se karakteristi~ni pri seizmi~ko dejstvo. Spored toa,

~eli~nite konstrukcii se izrazito pogodni za gradba vo seizmi~ki aktivni podra~ja, odnosno nivnata primena zna~itelno go namaluva seizmi~kiot rizik. steel concrete 0.5% >10% ε Sl.8 Dijagram ε 1.4.1.4 Homogenost i izotropnost êlikot e omogen materijal, odnosno materijal so izedna~eni izi~komeani~ki karakteristiki po celiot volumen. êlikot e isto taka i izotropen materijal, odnosno materijal so podednakvi meani~ki osobini (jakost i deormabilnost) vo site pravci. ajgolem broj na ipotezi vo teorijata na konstrukciite poa aat od pretpostavkata za omogen i idealno elasti~en materijal. êlikot, moè da se kaè, vo najgolema mera gi ispolnuva ovie uslovi. 1.4. edostatoci na ~eli~nite konstrukcii êlikot pokraj nizata prednosti, koi bea elaborirani, se odlikuva i so odredeni nedostatoci, odnosno nepovolni karakteristiki. 1.4..1 Korozija @elezoto e aktiven metal so izrazit ainitet za oksidacija. Korozijata na ~elikot pretstavuva elektroemiski proces vo koj u~estvuvaat pozitivnite joni na èlezoto (Fe ++ ) i negativnite idroksidni joni ((OH) - ). Kako produkt se dobiva èlezen idroksid (Fe(OH) )), koj potoa oksidira vo èlezen oksid (Fe O 3 xh O) zasiten so voda, ili poznat pod imeto r' a. Za pojava na korozijata neopodno e simultano prisustvo na voda (kako elektrolit) i kislorod. edostatok na eden od ~initelite onevozmoùva pojava na korozija. Postojat pove}e vidovi na krozija koi se razlikuvaat po intenzitetot: atmosverska korozija, korozija vo voda, korozija vo zemja, kontaktna korozija, naponska korozija. Vo sekoj slu~aj, voobi~aena e atmosverskata korozija ~ij intenzitet zavisi od stepenot na zagadenost na sredinata. Intenzitetot na korozijata naj~esto se izrazuva so godi{nata zaguba na metal (mm/god).

do 0.004mm vo pustina 0.03-0.05mm vo otvorena nezagadena sredina 0.04-0.16mm vo industriska sredina 0.06-0.16mm vo primorska sredina Za eliminirae, ili sveduvae na minimum, na procesot na korozijata se vr{i za{tita na ~eli~nite konstrukcii od korozija. Za{titata od korozija moè da bide aktivna i pasivna. Aktivnata za{tita podrazbira niza merki so koi se namaluva procesot na korozijata. Pasivnata za{tita se sostoi vo izolirae na metalnata povr{ina od korozivnite agensi. Istata se vr{i so prema~kuvae na konstrukcijata so antikorozivni boi, ili so nanesuvae na sloj od za{titen metal (naj~esto toplo cinkuvae). Mo`ni se i kombinirani metodi. Vo sekoj slu~aj nepovolnosta se sveduva na potrebata od dopolnitelnite merki za za{tita koi ja podigaat cenata na ~eli~nata konstrukcija. 1.4.. Otpornost na visoki temperaturi - poàrno dejstvo Visokite temperaturi, karakteristi~ni za poàrna sostojba, imaat nepovolno vlijanie vrz meani~kite karakteristiki na konstruktivnite ~elici (sl.9). So porast na temperaturata doa a do rapidno opa ae na nosivosta (granicata na razvlekuvae) i deormabilnosta (modulot na elasti~nost). 1.0 0.8 k Eektivna granica na razvlekuvae k /,, 0.6 0.4 0. Granica na proporcionalnost kp, p, / p aklon na linearno elasti~niot del ke, Ea, / Ea o [ C] 0 100 00 300 400 500 600 700 800 900 Sl.9 Temperaturna promena na meani~kite karakteristiki Temperaturata pri koja, poradi padot na meani~kite karakteristiki, nose~kiot element ja dostignuva sostojbata na grani~na nosivost se deinira kako grani~na ili kriti~na temperatura. Istata zavisi od konstruktivniot sistem i plasti~nite rezervi na nosivost, kako i od stepenot na tovaree. Kriti~nata temperatura se dviì vo granicite od 500-700 o C. êlikot poseduva visoka toplinska provodlivost taka {to procesot na zagrevae na ~elikot vo poàrni uslovi e brz i neza{titena ~eli~na konstrukcija za 10 do 30m se zagreva na temperaturi od 500-900 o C. Potrebnoto vreme na zagrevae za da se dostigne kriti~nata temperatura e vreme na poàrna otpornost, ili samo poàrna otpornost na konstrukcijata. Baranata poàrnata otpornost e propi{ana vo teni~kata regulativa. Dokolku neza{titenata ~eli~na konstrukcija ne ja poseduva propi{anata poàrna otpornost se nametnuva potrebata od soodvetna poàrna za{tita. aj~esto, elementite od ~eli~nata konstrukcija se oblagaat so materijali koi poseduvaat termoizolaciono svojstvo, odnosno go {titat ~elikot od prekumerno zagrevae.

Poàrnata za{tita na ~eli~nata konstrukcija nepovolno se odrazuva vo pogled na podigae na cenata. Vo sekoj slu~aj, procenkata na poàrniot rizik, kaj golem broj na objekti vo koi poàrniot proces ne gi zagrozuva ìvotite na lu eto, se sveduva vo ekonomski ramki. Odredeni tendencii vo praksata, za za{tita na nose~kite konstrukcii i vo uslovi na nizok poàren rizik, vodat kon nepotrebno poskapuvae. 1.4..3 Cenata na ~elikot Cenata na ~elikot moè, od odreden aspekt, da se razgleduva kako nepovolna karakteristika, iako site konstruktivni materijali imaat svoja cena. Vsu{nost inalnata cena na objektot e vistinskiot ekonomski komparativ. Za ilustracija, cenata na eden kilogram vgradena ~eli~na konstrukcija se dviì od 1.00 do 1.50 EUR.

. POSTAPKI ZA PROIZVODSTVO A ÊLIKOT.1 PROIZVODSTVO A @ELEZO @elezoto vo prirodata se nao a vo vrzana orma, odnosno kako èlezna ruda. Magnetitot (FeMg 3 O 4 ) i ematitot (Fe O 3 ) pretstavuvaat oksidi na èlezoto, sideritot (FeCO 3 ) e karbonat, a piritot (FeS ) sulid na èlezoto. Postapkata za prerabotka na èleznata ruda im bila poznata i na drevnite civilizacii. ekolku mileniumi èlezoto se dobivalo vo {atni pe~ki vo koi èleznata ruda se zagrevala so drven jaglen. Finalniot proizvod bilo 10 do 0sm debelo par~e na èlezo izme{ano so zgura. So naknadno zagrevae i kovae zgurata bila otstranuvana i se dobivalo èlezo pogodno za oblikuvae. Vakviot proces na proizvodstvo i prerabotka, bez pogolemi izmeni, se zadràl se do sredniot vek. Po 100god. se koristat pogolemi pe~ki vo koi ve{ta~ki se vbrizguva vozdu. Vo XV vek se razviva visokata pe~ka vo koja se vduvuva vozdu preku mevovi koi gi pridviùva voda. Vo ovie pe~ki se razviva povisoka temperatura pa surovoto èlezo se dobiva vo te~na orma. @elezoto ne sodrèlo zgura, me utoa sodrèlo visok procent na jaglenorod i te{ko bilo za natamo{na obrabotka. Zna~aen ~ekor napred vo proizvodstvoto na èlezoto e napraven po otkrivaeto na parnata ma{ina i so voveduvaeto na kameniot jaglen vo procesot na topee. Prvata visoka pe~ka na koks pu{tena e vo proizvodstvo 1735god. od strana na A.Darb vo Anglija, a zna~itelno potoa vo 1796 i vo Germanija. Visokite pe~ki stanuvaat se poeikasni so koristeeto na parnata ma{ina za vduvuvae na vozdu (188god.) i so koristeeto na otpadnite gasovi za zagrevae na pe~kata. Vakviot princip na rabota na visokite pe~ki, so izvesni modiikacii, se zadrùva do denes. Sl.1 [ematska pretstava na visoka pe~ka Pred da se vnese vo visokata pe~ka rudata se priprema: se meli, se see, se pere, magnetno se obrabotuva; a so cel maksimalno da se oslobodi od jalovinata. Potoa se prì za da se oslobodi od vodata i jaglenorodniot dioksid. a rudata i se dodavaat elementi koi }e ovozmoàt polesno izdvojuvae na jalovinata (zgura).

Ako jalovinata e kisela (kvarc) se dodava kalcium karbonat ili dolomit, a ako e bazna (kalcium karbonat) se dodava glina, granit ili drugi materijali koi sodràt silikatna kiselina. Vaka pripremenata ruda zaedno so koksot se vnesuva vo visokata pe~ka. Koli~estvoto na koks varira od 500 do 1000kg na ton surovo èlezo. Kapacitetot na visokite pe~ki e do 3600m3 i visina do 35m. Istite rabotat kontinuirano (ne se gasnat) vo period od 5 do 10 god. Procesot na proizvodstvo na èlezoto vsu{nost pretstavuva proces na dezoksidacija na èleznata ruda i moè emiski da se pretstavi so ravenkata: Fe O 3 + 3C 4Fe + 3CO Vaka dobienoto surovo èlezo sodrì silicium, mangan, osor, sulur i visok procent na jaglenorod (do 5%). Visokiot procent na jaglenorod go pravi krto, nemoè da se obrabotuva, a moè samo da se lie. @elezoto ima specii~na masa od 7870kg/m3 i to~ka na topee od 158 o C. Ponatamo{niot proces na osloboduvae od vi{okot na jaglenorod i drugi primesi, kako i oblagoroduvae so elementi za legirae e vsu{nost proces za proizvodstvo na ~elik.. PROIZVODSTVO A ÊLIK Proizvodstvoto na ~elik od surovoto èlezo dobieno vo visokite pe~ki, vo su{tina, pretstavuva proces na osloboduvae od vi{okot na jaglenorod. Prvata postapka za podobruvae na kvalitetot na surovoto èlezo se vr{ela vo pudel-pe~ki (1784god. H.Cort) pri {to se dobivalo t.n. vareno èlezo. Vo pudel pe~kite surovoto èlezo se topelo, a procesot na oksidacija na jaglenorodot se odvival so plamente jazici i postojano me{ae na rastopot so {ipki. Proizvodstvoto na ~elik tesno e povrzano so H.Bessemer koj vo 1855god. ja prona{ol postapkata za dobivae na t.n. topen ~elik vo konvertori (sl.). Postapkata ja podobril G.Tomas vo 1878god., pa istata se narekuva Besemer- Tomasova postapka. Oksidacijata na jaglenorodot i drugite "ne~istotii" se vr{ela so vduvuvae na vozdu preku peroriranoto dno na konvertorot. a toj na~in, vo sporedba so pudel-pe~kite, procesot na proizvodstvo se ubrzal za pedeset pati. Konvertorskiot ~elik sodrèl visok pocent na azot koj go pravel krt i podloèn na proces na staree. Zna~itelno podobruvae e vovedeno so LD (Linz-Donaitz) postapkata pri koja namesto vozdu se koristi ~ist kislorod. aporedno so Tomas-Besemerovata se koristi Simens-Martinovata (1864god. Simens-Martin) postapka za dobivae na ~elik. êlikot se dobiva vo Simenspolnee pre~istuvae (so duvae) praznee surovo èlezo dovod na vozdu odlivae na ~elik Sl. Besemer-Tomasov konvertor

Martinova pe~ka (sl.3) vo koja surovoto èlezo pome{ano so varovnik i star ~elik se obrabotuva so oksidira~ki plamen od smesa na gas i vozdu. So ogled deka koli~inata na vovle~en azot e mala se dobiva ~elik so visok kvalitet. topol gas topol vozdu sogoruvae topli otpadni gasovi regeneratori laden gas laden vozdu oladeni gasovi Sl.3 Simens-Martinova pe~ka ajsovremen proces na proizvodstvo na ~elik e elektro postapkata vo koja surovoto èlezo so dodatocite se topi so pomo{ na elektri~en lak od tri jagleni elektrodi. Kapacitetot na ovie pe~ki (sl.4) e 00t a vremeto na edna {arà 1.5~. Vo elektri~nite pe~ki se dobivaat kvalitetni i visokolegirani ~elici. graitni elektrodi elektri~en lak

Sl.4 Elektro pe~ka Vo tekot na postapkata za dobivae na ~elik, so oksidacijata na jaglenorodot se ormiraat meur~ia od jaglenoroden monoksid (CO) koi te`at da izlezat na povr{inata. ^elikot vo koj ima zna~itelno koli~estvo zarobeni gasni meuri e so {uplikava struktura i sklon kon segregacija na jaglenorodot i proces na ve{ta~ko staree. Vakviot ~elik se narekuva nesmiren. Koga na ovoj ~elik se dodadat elementi koi imaat ainitet za vrzuvae na kislorodot (mangan, silicium, titan, aluminium) genezata na gasnite meuri se spre~uva i se dobiva t.n. smiren ~elik. a krajot od procesot, po bilo koja postapka, te~niot ~elik se izliva vo lonci, a potoa vo kalapi (kokili) so razli~en oblik, ili vo postrojka za kontinualno liee i proces na natamo{na obrabotka. Finalniot proizvod vo ~eli~anite pretstavuvaat ~eli~nite poluabrikati: ingoti (brami), slabovi, gredici i {ipki.

3. KARAKTERISTIKI A ÊLIKOT Konstruktivnite ~elici od koi se izrabotuva nose~kata konstrukcija na grade`nite objekti poseduvaat specii~ni izi~ki, emiski, meani~ki i tenolo{ki svojstva. Vo izi~kite karakteristiki spa aat: boja, specii~na teìna, temperatura na topee, elektroprovodlivost, magnetni svojstva, toplinska provodlivost, specii~na toplina, koeicient na toplinsko {iree. Vo meani~kite karakteristiki, koi se za nas od posebno zna~ee, spa aat: jakost, elasti~nost, duktilnost, tvrdina, ìlavost i sl. Tenolo{ki karakteristiki se: zavarlivost, plasti~nost, livnost, kovnost, isteglivost, obrabotlivost, otpornost na abee i dr. Ovde }e bidat razgledani odredeni karakteristiki i odnosi koi imaat neposredno vlijanie na meani~kite karakteristiki na ~elikot. 3.1 OSOVI A METALURGIJATA A ÊLIKOT 3.1.1 Kristalna re{etka êlikot pretstavuva legura na èlezoto i jaglenorodot i razni drugi elementi koi se dodavaat, ili se nao aat kako ne~istotii koi nemoàt da se izbegnat. Mikrostrukturata na materijalot e zrnesta, kristalna struktura, sostavena od pravilno prostorno rasporedeni atomi. Kristalnata re{etka na konstruktivnite ~elici e kubna i moè da bide prostorno ili povr{inski centrirana (sl.1). - re{etka - re{etka -19-19 a.9. 10 m a3.6. 10 m Sl.1 [ema na kristalnata struktura Vo slu~aj na prostorno centrirana re{etka, edna kristalna kelija se sostoi od 9 atomi rasporedeni po aglite i vo centarot na edna kocka. Eden kristal sodrì 10 6 vakvi kelii. Vakvata kristalna orma se narekuva α-orma ili α-èlezo. Kristalnata kelija na povr{inski centriranata re{etka se sostoi od 14 atomi rasporedeni vo aglite i vo centarot na stranite na edna kocka. Vakvata kristalna orma se narekuva γ-orma ili γ-èlezo. Ovaa kristalna struktura na sobna temperatura e eden od glavnite aktori koj gi odreduva karakteristikite na ~elikot. Pri sukcesivno zagrevae na ~elikot doa a do promena na volumenot. a temperatura od 910 o C doa a do izvesna anomalija, odnosno namaluvae na

volumenot (sl.). Imeno, do ovaa temperatura èlezoto e vo α-orma, a potoa doa a do naglo preminuvae vo γ-orma. 0.15 V V rastop 0.10 0.05 910 [ C] 1390 [ C] 1535 [ C] 0 500 1000 1500 o o o TEMPERATURA [ C] O Sl. Temperaturna promena na volumenot Volumenot opa a poradi pogolemata gustina na pakuvae na atomite vo γ- èlezoto. Kaj α-èlezoto vo edinica volumen ima: 8(1/8)+1 atomi, dodeka kaj γ- èlezoto: 8(1/8)+6(1/)4 atomi, odnosno gustinata na γ-èlezoto e dvojno pogolema. a temperatura od 1390 o C povtorno se vospostavuva α-ormata i doa a do nagla ekspanzija. a temperatura od 1535 o C ~elikot po~nuva da se topi i preo a vo te~na agregatna sostojba. Vo procesot na ladee na rastopot, na odredena temperatura, se javuvaat prvite kristali koi po~nuvaat da se grupiraat vo pravecot na liniite na ladeeto. Vo zavisnost od emiskata struktura na ~elikot i brzinata na ladeeto, istiot kristalizira vo positno ili pokrupno zrnesta struktura. Voobi~aeno, positno zrnestata struktura dava podobri karakteristiki. Kristalnata re{etka ima bitno vlijanie na meani~kite karakteristiki. Karakteristikite na α-ormata se pomala jakost so izrazena granica na razvlekuvae i golema deormabilnost (mo`nost za plasti~na deormacija). Karakteristikite na γ-ormata se visoka jakost i mala mo`nost za plasti~no deormirae.toa e posledica na otsustvo na pogodni ravnini za smolknuvae vo kristalnata kelija. 3.1. Vlijanie na jaglenorodot vo ~elikot ajgolemo vlijanie na mikrostrukturata i karakteristikite na ~elikot ima koli~estvoto na jaglenorod. Konstruktivnite ~elici sodràt pomalku od 0.5%, alatnite ~elici do 1.00%, a lienoto èlezo i do 5.00%. Atomite na jaglenorodot se zna~itelno pomali i se uglavuvaat vo pogolemite prostori me u atomite na èlezoto, odnosno jaglenorodot moè da bide rastopen vo èlezoto. Vo toj slu~aj γ-èlezoto ima pogolema mo`nost za akumulacija na jaglenorod. Ostatokot od jaglenorod moè da se javi vo dva vida: kako emisko soedinenie so èlezoto Fe 3 C (èlezen karbid) koj se narekuva cementit, ili kako eutekti~na smesa na èlezo i cementit koja se narekuva perlit. Strukturata na perlitot se sostoi od naizmeni~no postaveni lameli na èlezo i cementit koi davaat sedeest - biseren odsjaj, po {to i go dobil imeto (biser-perl).

Vo ~elicite koi sodràt do 1.00% jaglenorod se javuvaat nekolku karakteristi~ni strukturi koi so promena na temperaturata se menuvaat. Ferit ili α-èlezo pretstavuva struktura so prostorno centrirana kubna re{etka i maksimum 0.08% S (jaglenorod). Meani~kite karakteristiki na eritot se: jakost na zategae 50MRa i izdolùvae 50%. Cementit ili èlezen karbid (Fe 3 C) koj sodrì 6.65% S. Meani~kite karakteristiki na cementitot se: jakost na zategae 750MRa i izdolùvae 1%. Perlit e eutekti~na smesa na erit i cementit. Vkupnata sodrìna na jaglenorod vo ovaa smesa iznesuva 0.78%. Meani~kite karakteristiki na perlitot se: jakost na zategae 500MRa i izdolùvae 10%. Austenit ili γ-èlezo pretstavuva struktura so povr{inski centrirana kubna re{etka koj egzistira na povi{eni temperaturi. Sodrìnata na jaglenorod vo austenitot raste so porast na temperaturata i moè da dostigne.00% na temeratura od 1130 o C. temperatura [ C] o 900 910 austenit 800 73 austenit + erit austenit + cementit 700 erit erit + perlit cementit + perlit 0 0. 0.4 0.6 0.8 1.0 sodrìna na jaglenorod [%] Sl.3 Dijagram na sostojbata èlezo-jaglenorod Dijagramot ja ilustrira promenata na strukturata na ~elikot vo zavisnost od temperaturata i sodrìnata na jaglenorod. êlicite koi sodràt do 0.78% S na temperatura pod 73 o C poseduvaat struktura od erit i perlit, dodeka ~elicite so pogolema sodrìna na jaglenorod struktura na perlit i cementit. Su{tinska promena se slu~uva na temperatura od 73 o C, koga perlitot preo a vo austenit. Pri proces na ladee austenitot ne e vo sostojba da go akumulira vi{okot na jaglenorot pa istiot se izdvojuva vo orma na cementit. Dijagramot na sl.3 vsu{nost ja pretstavuva sostojbata na sporo ladee na ~elikot. Rezultatot pretstavuva mikrostruktura sostavena od erit i perlit ili od cementit i perlit. Feritot e duktilen so relativno mala jakost, dodeka perlitot ima pogolema jakost, me utoa e krt. Kakvi karakteristiki }e ima ~elikot zavisi od procentualnoto u~estvo na ovie strukturi, a koi zavisat od sodrìnata na jaglenorod vo ~elikot. So zgolemuvae na procentot na jaglenorid, vo princip, se dobivaat ~elici so pogolema jakost, no so mala duktilnost i ìlavost. Karakteristi~no e deka mali promeni vo procentot na jaglenorod vodat kon golemi promeni vo meani~kite

karakteristiki. Procentot na jaglenorod vo konstruktivnite ~elici e ograni~en na 0.5%, me udrugoto i poradi svojstvo za zavarlivost. Zavaruvaeto na ~elicite so povisok procent na jaglenorod e ote`nato. 3.1.3 Termi~ka obrabotka na ~elikot Pretodno bea razgledani karakteristikite na sporo ladenite ~elici. Dokolku procesot na ladee malku se zabrza, dobar del od navedenite transormacii na strukturata }e se promenat. Toa e slu~aj so ~elik koj izvaden od pe~kata se ladi na prirodna atmosvera. Vo nego doa a do zgolemuvae na koli~estvoto na erit vo mikrostrukturata i do positno zrnesta aruktura na erit i perlit. Vakviot ~elik se narekuva normaliziran. Postapkata vodi kon zgolemuvae na jakosta, a poradi positno zrnestata struktura se zadrùva i duktilnosta i ìlavosta. Vo zavisnost od procentot na jaglenorod se deinira i temperaturata na koja se vr{i normalizacija. Istata e obratno proporcionalna so procentot na jaglenorod. So zabrzuvae na procesot na ladee, austeniot namesto vo perlit se transormira vo edna posebna igli~esta struktura nare~ena bejnit. Pri naglo ladee austenitot se transormira vo edna struktura nare~ena martenzit. Kristalnata re{etka na martenzitot e kako eritnata, prostorno centrirana kubna re{etka, koja ima pogolemo koli~estvo zaroben jaglenorod poradi {to e izobli~ena. Vaka brzo ladee bi se postignalo so zagrevae na ~elikot na temperatura od 900 o C i naglo ladee vo ladna voda. Kaj konstruktivnite ~elici do ovaa pojava moè da dovede procesot na zavaruvae, poradi naglata depresija na temperaturata. So ogled na toa poèlno e da se razgledaat karakteristikite na brzo ladenite ~elici. Martenzitot se odlikuva so visoka jakost i mala ìlavost, karakteristiki koi se intenziviraat so zgolemuvaeto na procentot na jaglenorod. Izvesno podobruvae na ìlavosta moè da se postigne so povtorno zagrevae na ~elikot (do odredena temperatura) ili t.n. kalee. Vo sekoj slu~aj ormiraeto na martenzitna struktura kaj konstruktivnite ~elici treba da se izbegnuva poradi nepovolniot eekt vrz ìlavosta. Sposobnosta na ~elikot za ormirae na martenzitna struktura do odredena dlabo~ina se narekuva zakalivost. Zakalivosta zavisi od procentot na jaglenorod i drugi legira~ki elementi. Istata se izrazuva preku jaglenoroden ekvivalent (CE), koj spored Me unarodniot institut za zavaruvae iznesuva: Mn Cr + Mo + V i + Cu CE C + + + [%] 6 5 15 Za zavarenite konstrukcii se izbiraat ~elici so mala zakalivost, odnosno CE<0.4%. 3.1.4 e~istotii vo ~elikot Vo eden ton na ~elik se nao aat od 10 1 do 10 15 ~estici (inkluzii) {to pretstavuva i do 1% od zapreminata. ekoi od ~esticite se dovolno golemi i moàt da se vidat so opti~ki mikroskop, dodeka drugi se taka mali da se potrebni sloèni metodi za otkrivae. Vo prvata grupa spa aat ~esticite na zgura i mangan sulid (MnS). Vo vtorata grupa se nitridite i oksidite na aluminiumot i na drugite visoko-oksidira~ki metali koi se koristat za dezoksidacija na rastopeniot ~elik. e~istotiite so naj{tetno vlijanie se sulurot (S) i osorot (P). ivniot procent se tolerira do 0.05%. Vo pogolemi koli~ini tie ormiraat ~estici na sulati i osati koi {tetno se odrazuvaat na ìlavosta. Procentot na osor

relativno lesno se regulira vo procesot na proizvodstvo na ~elikot, dodeka sulurot pote{ko se eliminira i bara dopolnitelni postapki vo proizvodniot proces.

3. MEHAI^KI KARAKTERISTIKI A ÊLIKOT 3..1 Dijagram ε Za presmetka na na ~eli~nite nose~ki konstrukcii, od site osobini na ~elikot, najva`ni se meani~kite karakteristiki. ekoi od karakteristikite koi se zaedni~ki za site ~elici se: γ 7850 [kg/m 3 ] - specii~na teìna E 10000 [MPa] - modul na elasti~nost G E/[(1+ν)]81000 [MPa]- modul na lizgae ν 0.3 [-] - Poasonov koeicient na kontrakcija α 1.x10-5 [1/ o C] - koeicient na temperaturna ekspanzija ajdobra ilustracija i pojdovna osnova za deinirae na osnovnite meani~ki karakteristiki na ~elikot e dijagramot napregae-dilatacija, ili ε dijagramot (sl.4). u 0. u 1 3 b a p α Etg 0.% >8% rastovaruvae ε p >15% ε Sl.4 Dijagram napregae-dilatacija a sl.4 pretstaveni se dva osnovni oblici na zavisnosta napregaedilatacija kaj konstruktivnite ~elici. a dijagramot (a), za mek-duktilen ~elik, se zabeleùvaat tri stadiumi na odnesuvae na materijalot. Vo prviot stadium imame idealno elasti~no odnesuvae, odnosno linearna zavisnost vo ε dijagramot. Modulot na elasti~nost (E) go pretstavuva naklonot na dijagramot vo elasti~niot stadium. Krajnata to~ka (napregae) na linearno elasti~niot stadium e t.n. granica na proporcionalnost ( p ). Ovaa granica te{ko se odreduva i konvencionalno se vrzuva za napregaeto pri koe se javuva plasti~na dilatacija od 0.005-0.010%. Vtoriot stadium se karakterizira so izrazita plastiikacija (te~ee), odnosno prirast na dilatacijata pri prakti~no konstantno napregae ( ) koe se deinira kako granica na te~ee ili granica na golemi izdolùvaa. Granicata na te~ee pretstavuva osnova za deinirae na grani~noto napregae vo presmetkata na ~eli~nite konstrukcii, kako vo metodot na dozvoleni napregaa

taka i vo metodot na grani~ni sostojbi. Maksimalnata dilatacija vo ovoj stadium se dviì od 1-%. Tretiot stadium e t.n. stadium na o~vrsnuvae koj zavr{uva so lom. Maksimalno dostignatoto napregae ( u ) e granicata na kinee (lom). Vo zavisnost od duktilnosta, maksimalnata dilatacija se dviì od 10-5%. a dijagramot (b), za visokovreden ~elik, ovie tri stadiumi vo dijagramot izostanuvaat, odnosno nema pojava na jasno izrazena granica na te~ee. Kaj ovie ~elici, po konvencija, kako granica na te~ee se zema napregaeto pri koe plasti~nata dilatacija pri rastovaruvae iznesuva 0.%. êsto, ovaa granica na te~ee se ozna~uva kako 0.. iskojaglenorodnite i niskolegiranite ~elici imaat izrazena granica na te~ee, dodeka kaj visokovrednite i ladno reducranite ~elici istata izostanuva. Koga materijalot edna{ se napregne preku granicata na te~ee i se rastovari, pri narednoto napregae istiot gubi del od plasti~niot prag i pokaùva povisoka jakost, t.e., staree. Za smetka na povi{enata jakost istiot gubi del od plasti~niot potencijal (duktilnost). 3.. Ispituvae so zategae Eden od metodite za utvrduvae na osnovnite meani~ki karakteristiki na ~elikot e standardiziranata postapka za ispituvae so zategae. Ispituvaeto se sostoi vo istegae na probniot primerok (epruveta). Epruvetata se postavuva vo specijalen ured za ispituvae (presa) i se izloùva na aksijalno zategae so sukcesiven porast na silata se do nejzino kinee (lom). Vo ispituvaeto se koristat standardizirani epruveti so povr{ina na popre~niot presek A o i dolìna l o. Epruvetata na kraevite e zdebelena kako bi moèla da se zaati vo presata i da ne dojde do lom vo zonata na zaa}aeto (sl.5). r Ao d r lo b Ao o lo,p l1 Sl.5 Ispitna epruveta Epruvetata so kruèn presek se narekuva prava, a dokolku presekot e pravoagolen se raboti za proporcionalna epruveta. Epruvetata moè da bide kratka (l o 5d o ), ili dolga (l o 10d o ). Dolìnata l o vo ramkite na koja se vr{at site merea se narekuva merna dolìna na epruvetata. Kaj proporcionalnite epruveti mernata dolìna iznesuva: l o 5.65 A o za proporcionalna kratka

l o 11.3 Ao za proporcionalna dolga Epruvetite od ~eli~ni proili, cevki, betonsko èlezo, ìci i sl., koi se ispituvaat bez posebna obrabotka se vikaat teni~ki epruveti. Ispituvaeto e kvazi-stati~ko, odnosno silata se nanesuva so prirast od 10MRa/. Pritoa se beleì zavisnosta na silata i izdolùvaeto na epruvetata (t.n. P- dijagram sl.6). Zemaj}i gi vo predvid dimenziite na epruvetata (popre~en presek i merna dolìna), so transormacija, od P- dijagramot se dobiva ε dijagramot. P a b c a) Elasti~ni deormacii b) Ramnomerni plasti~ni deormacii c) eramnomerni plasti~ni deormacii koncentrirani na mestoto na kontrakcijata Sl.6 P- dijagram i deormiraniot oblik na epruvetata Izdolùvaeto na primerokot se sostoi od dve komponenti, elasti~na i plasti~na. Vo po~etokot se izvr{uvaat samo elasti~ni deormacii po celata merna dolìna. Potoa, pokraj elasti~nite se maniestiraat i plasti~ni deormacii, isto taka ramnomerno na celata merna dolìna. a krajot, vo odreden presek, doa a do pojava na lom izrazena so lokalna kontrakcija. Izdolùvaeto rapidno rasti, preovladuvaat plasti~nite deormacii vo zonata na lom, a silata opa a. Pri transkripcijata na od P- dijagramot vo ε dijagram bitno e da se napravi razlika pome u nominalnoto ( n ) i vistinskoto napregae ( r ). P n nominalno napregae Ao P r realno napregae A Pritoa A (A<Ao) e vistinskata povr{ina na presekot vo daden moment, zemaj}i gi vo prdvid bo~nite deormacii, odnosno kontrakcijata na preskot. Analogno moàt da se deiniraat i dilataciite: L L o ε n nominalna dilatacija Lo L dl ε r realna dilatacija L L o