автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Эксплуатационные свойства сталей в больших сечениях для уникальных строительных конструкций

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте строительных конструкций (ЦНИИСК) им. В.А. Кучеренко - ОАО «Научно-исследовательский центр «Строительство»

Научный руководитель:

профессор, доктор технических наук Одесский Павел Дмитриевич

Официальные оппоненты:

профессор, доктор технических наук Добаткин Сергей Владимирович ИМЕТ РАН им. A.A. Байкова

доцент, кандидат технических наук Прокошкина Вера Георгиевна НИТУ «МИСиС»

Ведущая организация:

ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина»

Защита состоится 26 декабря 2013 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д. 212.132.08 при ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» по адресу: 119049, г. Москва, Ленинский проспект, д. 4, ауд. Б-607.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».

Автореферат разослан «25» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, /

проф., д.ф.-м.н. (,. С.И. Мухин

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В последние 15 лет в России возводятся крупные уникальные строительные объекты: стальные конструкции стадионов, большепролетные покрытия общественных и высотных зданий и т.п. Стальные конструкции для таких сооружений изготавливаются из проката повышенной и высокой прочности больших толщин от 30 до 230 мм. В таких конструкциях как элементы также применяются крупные поковки высокой прочности диаметром свыше 0,5 м.

В настоящее время в России более 85% стальных конструкций изготавливаются из проката толщиной не более 20 мм и в них используются поковки небольшого размера из сталей обычной прочности.

Работа стальных элементов с большими сечениями в конструкциях существенно отличается от работы элементов с относительно небольшими толщинами до 20 мм за счет существенного влияния масштабного фактора. Вместе с тем в действующих нормах на проектирование строительных металлических конструкций, в первую очередь в СП 16.13330.2011 «Актуализированная редакция главы СНиП Н-23-81*», не предусмотрены специальные требования для оценки влияния больших сечений на работоспособность стальных конструкций. Например, не учитывается влияние неоднородности свойств по сечению, склонность к хрупкому разрушению материалов оценивается на небольших образцах сечением 10x10 мм и т.п. В действующих нормах не регламентируется фасонный прокат сечений с толщиной полок более 40 мм, в то время как в современных сооружениях такой прокат применяется в толщинах вплоть до 125 мм. СП 16.13330.2011 не включает в себя поковок, тем более диаметром более 500 мм, хотя их использование эффективно и перспективно в современных строительных конструкциях.

Для обеспечения надежной работы элементов больших толщин в уникальных стальных конструкциях необходимо рассмотреть особенности их работы в сооружениях, научно обосновать требования к эксплуатационным свойствам сталей и разработать основы нормативной базы для составления специальных технических условий при применении новых видов проката и поковок в новых уникальных строительных конструкциях.

Актуальность темы диссертации обосновывается необходимостью обеспечения эксплуатационной надежности уникальных стальных конструкций из новых сталей высокой прочности в больших сечениях и разработки предложений по требованиям к сталям для строительных конструкций большого сечения и внесения их в нормативную документацию.

Цель и задачи работы.

Исследование работоспособности элементов больших толщин, из новых материалов высокой прочности в уникальных стальных конструкциях и разработка требований к материалам, обеспечивающим эксплуатационную надежность деталей больших сечений.

В связи с этим в работе решались следующие задачи:

1) Анализ аварий элементов стальных конструкций большого сечения.

2) Выбор методик испытаний элементов стальных конструкций больших толщин и определение их эффективности при оценки эксплуатационных свойств.

3) Проведение исследований эксплуатационных свойств элементов конструкций больших сечений из новых материалов и выявление определяющих их факторов.

4) Разработка требований к материалам для элементов больших толщин.

5) Подготовка материалов для внесения в нормативные документы по оценке эксплуатационной надежности элементов стальных конструкций большого сечения.

Научная новизна работы.

1) Научно обоснованы требования к сталям для обеспечения высоких эксплуатационных свойств в элементах металлических конструкций высокой прочности и большого сечения, применяемых в уникальных строительных объектах: двутавровых балок с параллельными гранями полок с толщиной до 125 мм включительно с Ru„ = 450 Н/мм2 и цилиндрических осей из поковок диаметром свыше 500 мм с R^ = 700Н/мм2.

2) Показано, что современный фасонный прокат высокой прочности с ст > 450 Н/мм2 с толщиной полок до 125 мм и с высокой эксплуатационной надежностью имеет неоднородность строения по сечению, обусловленную формированием слоистой структуры при термомеханической обработке. Такая неоднородность улучшает работоспособность профиля в конструкциях за счет формирования в поверхностных более прочных слоях остаточных напряжений сжатия на Оост ~ 0,2а„ повышающих сопротивление профилей хрупким разрушениям, переменным нагрузкам и коррозионным воздействиям.

3) С учетом современных технологических возможностей для элементов строительных конструкций из крупных поковок с ат = 685

4

НУмм2 предложен комплекс требований к материалам, отличных от стандартных, и исключающих разрушения, связанные с недостаточной пластичностью и хладостойкостью: 85 = 12%; у = 50%; KCV"40 = 27Дж/см2 при условии отбора проб для образцов на расстоянии 2/3 радиуса от поверхности и пониженное содержание вредных примесей (S и Р < 0,010% каждого; Н< 0,0002%).

4) Разработана методика оценки эксплуатационных свойств элементов стальных конструкций больших сечений, заключающаяся в сочетании испытаний стандартных малогабаритных образцов, вырезанных из различных зон конструкций на растяжение и ударный изгиб в интервале различных температур и крупных интегральных образцов.

Практическое значение работы состоит в том, что её результаты использованы: при применении проката больших сечений класса прочности С440 при возведении несущего каркаса высотных зданий; при разработке марки стали Histar 460 Russia с KCV"40 > 34 Дж/см2 для применения ее в конструкциях с большим сечением, которые эксплуатируются в климатических условиях РФ; при разработке нормативной документации в части назначения этих сталей в конструкции.

Разработана нормативная документация на оси диаметром более 500 мм из поковок с ат = 700 Н/мм2 с высокой эксплуатационной надежностью для применения в большепролетных уникальных зданиях.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования крупных двутавровых профилей с толщиной полки до 125 мм с от> 450 Н/мм2, при котором установлена их высокая эксплуатационная надежность, обеспечиваемая формированием слоистой по сечению микроструктуры и неоднородностью механических свойств.

2. Условия получения в неоднородных по прочности больших сечениях высокой и достаточной для строительных конструкций северного исполнения ударной вязкости KCV"40 = 34 Дж/см2.

3. Результаты анализа аварийного разрушения элемента конструкции - крупной оси диаметром 528 мм из термически упрочненной среднеуглеродистой стали с а0,2 = 700 Н/мм2, произошедшего из-за сильной неоднородности свойств по сечению, не учитываемой методикой стандартных приемо-сдаточных испытаний.

4. Разработанные с учетом современных технологических возможностей заводов новые требования по механическим свойствам, месту отбора проб и химическому составу к элементам стальных конструкций из поковок диаметром более 500 мм из поковок с о0>2 > 700 Н/мм2.

5. Результаты исследований эксплуатационных свойств поковок с<т0,2 > 700 Н/мм2, изготовленных в промышленных условиях в соответствии с разработанными новыми требованиями.

Внедрение результатов.

Результаты работы использованы при изготовлении стальных несущих каркасов высотных зданий «Москва Сити» из широкополочных двутавров с параллельными гранями полок с ат = 450 Н/мм2 и толщиной полки до 125 мм.

Оси диаметром 528 мм из поковок высокой прочности нового поколения производства завода «Уралмаш», отличающиеся высокими эксплуатационными свойствами, установлены в подвесных конструкциях покрытия уникального здания «Крытый Конькобежный центр» в Крылатском, г. Москва.

Достоверность результатов исследования обеспечена проведением комплексных экспериментов по определению эксплуатационных свойств сталей с применением современных методов исследования, механических испытаний и статистической обработкой полученных результатов и их соответствие с экспериментальными данными других исследований.

Личный вклад автора. Основные положения и результаты диссертационной работы основываются на исследованиях, выполненных лично, или с непосредственным участием автора. В работах, выполненных в соавторстве, личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследования, непосредственном участии в получении экспериментальных данных, анализе и обобщении полученных результатов. Опробование и постановка в конструкции новых видов проката и элементов из поковок осуществлялись при непосредственном участии автора.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих международных конференциях:

- «XIV международной научно-технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов и конструкций» (г. Санкт-Петербург);

- Третьей и Четвертой международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (Москва, ИМЕТРАН, 2009г., 2011г.); Чтениях, посвященных проф. M.JI. Бернштейну по термомеханической обработке металлических материалов (Москва, МИСиС, 2009г., 2011г.);

- V-ой и VI-ой Евразийской научно-практической конференциях «Прочность неоднородных структур» (Москва, 2010г., 2012г.);

- Симпозиум axSHMD'2010 и 2012, Symposium of Croatian metallurgical Sociaty Sibenik (Croatia 2010 и 2012).

IXINTERNATIONAL CONGRESS «Machines, Technologies, Materials», Varna, Bulgaria, 2012.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям.

Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и библиографии. Список использованной литературы содержит 122 наименования, в том числе 15 зарубежных. Работа изложена на 152 страницах и включает 58 рисунков и 21 таблицу.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, отмечена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе на основе анализа отечественных и зарубежных источников изучено состояние вопроса, проведен краткий анализ и обобщены результаты исследований в области разработки и применения сталей для строительных конструкций.

Анализируется потребность в сталях для строительных конструкций в большепролетных сооружениях, в высотных зданиях, в металлических конструкциях, в которых эффективно применение проката больших толщин и крупных поковок, в том числе высокой прочности. Показано, что их применение в настоящее время не регламентируется действующими строительными нормами.

Для оценки работоспособности профилей проведены испытания по определению их прочности, пластичности, склонности к хрупким разрушениям и свариваемости. О качестве проката судили по свойствам полок двутавров.

Определены прочностные характеристики (предел текучести от, временное сопротивление разрыву а„) и пластические (относительное удлинение 55 и относительное сужение у), по результатам механических испытаний на одноосное растяжение в соответствии с ГОСТ 1497-84. Анализировалось, как изменение механических свойств по сечению профилей вследствие неравномерности структуры (послойные и локальные свойства), так и механические свойства всего сечения (интегральные свойства). Схема вырезки образцов из полки представлена на рисунке 2.

Испытания на растяжение проводились на цилиндрических образцах диаметром 6 мм типа IV по ГОСТ 1497-84. Образцы вырезались из поверхности проката, на расстоянии 1/3 между поверхностью и осью сечения, а также из середины высоты полки по оси. Испытания проводились на машине Shopper 10. Испытания интегральных образцов проводили на машине «Losengaus 30».

Для выявления неоднородности прочности по сечению полок проводились измерения твердости (HV) по всей толщине сечения.

Твердость оценивалась методом Виккерса (ГОСТ 2999-75), замеры проводились через 0,5...2 мм. Измерения проводились на твердомере Wilson Wolpert универсал - тестер 930, при нагрузке 30 кгс.

Сопротивление стального проката хрупкому разрушению оценивали по результатам испытаний на ударный изгиб образцов (размер 10x10x55 мм) в интервале климатических температур. Для испытаний использовались образцы типа 11 по ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытаний на ударный изгиб при пониженных и повышенных температурах» с острым V-образным надрезом, вырезанные вдоль длины профиля и «послойно». Образцы испытывались на ударном копре МК-30. При этом определялись энергетические характеристики

ь*> X

с< % |. III Ml

1 1 j J з

Рис.2. Схема вырезки образцов из широкополочных двутавровых балок с параллельными гранями. 1 — локальные цилиндрические пятикратные образцы с рабочим диаметром 6 мм для испытаний на растяжение; 2 - образцы для испытаний в интервале температур на ударный изгиб размерами брутто 55х 1 Ох 10 мм; 3 — сечение интегрального образца на растяжение из двутавровой балки 1/2x12x450 мм.

На правах рукописи

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСИКЙ ЦЕНТР «СТРОИТЕЛЬСТВО» (ОАО «НИЦ

«СТРОИТЕЛЬСТВО») -

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В. А. КУЧЕРЕНКО

0420Н51067

ЕГОРОВА АННА АНДРЕЕВНА

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ В БОЛЬШИХ СЕЧЕНИЯХ ДЛЯ УНИКАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность: 05.16.01 - металловедение и термическая обработка

металлов и сплавов

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель профессор, доктор технических наук Одесский Павел Дмитриевич

Москва 2013

ОЬ3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Литературный обзор 11

1.1. Крупные сооружения в строительстве и развитие металлургической промышленности..........................................................................11

1.2. Фасонный прокат повышенной и высокой прочности для уникальных сооружений........................................................................................................17

1.3. Оценка инженерных свойств проката больших толщин для строительных конструкций..................................................................................................23

1.4. Рассмотрим методы оценки свойств проката в направлении толщины (X - свойства)..........................................................................................................32

1.5. Крупные поковки в строительных конструкциях..........................................39

1.6. Выводы к главе..............................................................................................................................42

1.7. Цели и задачи..................................................................................................................................43

Глава 2. Материалы и методики исследований эксплуатационных

свойств широкополочных двутавровых профилей 44

2.1. Материалы исследования......................................................................................................44

2.1.1. Особенности производства исследуемого проката........................................44

2.1.3. Исследование микроструктуры......................................................................................49

2.2. Методики испытаний................................................................................................................54

2.2.1. Испытания на растяжение....................................................................................................52

2.2.2. Дюрометрические испытания............................................................................................53

2.2.3. Испытания на ударный изгиб............................................................................................53

2.2.4. Определение температуры нулевой пластичности на крупных образцах................................................................................................................................................54

2.2.5. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований....................................................................................................................................55

Глава 3. Эксплуатационные свойства двутавровых профилей 58

3.1. Прочность и пластичность при статических нагрузках............................58

3.1.1. Испытание на растяжение агрегатных образцов..............................................58

3.1.2. Испытание на растяжение локальных образцов............................................59

3.1.3 Дюрометрические исследования....................................................................................63

3.2. Испытания на ударный изгиб............................................................................................66

3.2.1. Результаты испытаний..........................................................................................................66

3.2.2. Обсуждение результатов........................................................................................................70

3.3. Микроструктурный анализ..................................................................................................72

3.3.1. Результаты анализа......................................................................................................................72

3.3.2. Обсуждение результатов........................................................................................................75

3.4. Оценка свойств по толщине проката ^-свойства)..........................................76

3.4.1. Результаты испытаний............................................................................................................76

3.4.2. Обсуждение результатов испытания..........................................................................78

3.5. Хладостойкость сварных соединений и склонность к трещинам 79 при сварке......................................................................

3.5.1. Результаты испытаний............................................................................................................79

3.5.2. Обсуждение результатов........................................................................................................81

3.6. Оценка склонности проката к холодным трещинам....................................83

Выводы к главе 85

Глава 4. Анализ аварийных разрушений крупных деталей применяемых 87

в строительстве поковок из конструкционных сталей 4.1. Анализ разрушений элементов конструкций работающих на 87

растяжение с изгибом........................................................

4.1.1. Разрушение стоек........................................................................................................................87

4.1.1.1. Исследование материала................................................................................................91

4.1.1.2. Результаты исследований..............................................................................................92

4.1.1.3. Обсуждение результатов..............................................................................................96

4.1.2. Анализ эксплуатационного разрушения крупной стальной 97

оси - детали подвески покрытия ответственного инженерного

сооружения...................................................................

4.1.2.1. Методики и результаты исследований механических свойств 99 по сечению оси............................................................

4.1.2.2. Химический и макро- и микроструктурный анализ 103 металла оси................................................................

4.1.2.3. Исследование природы разрушения оси..........................................................111

4.1.2.4. Обсуждение результатов исследований..........................................................115

Выводы к главе 119

Глава 5 Разработка требований к осям большого диаметра для 121 уникальных строительных объектов и применение осей, соответствующих этим требованиям в сооружении 5.1. Разработка технических требований и рекомендаций по 121 изготовлению новых осей для конструкции подвески..............

5.2. Материалы для новых поковок....................................................................................124

5.3. Методика испытаний....................................................... 126

5.4. Результаты испытаний..........................................................................................................128

5.5. Обсуждение результатов....................................................................................................135

Выводы к главе 139

Основные результаты и выводы 141

Литература 145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последние 15 лет в России возводятся крупные уникальные строительные объекты: стальные конструкции стадионов, большепролетные покрытия общественных и высотных зданий и т.п. Стальные конструкции для таких сооружений изготавливаются из проката повышенной и высокой прочности больших толщин от 30 до 230 мм. В таких конструкциях как элементы также применяются крупные поковки высокой прочности диаметром свыше 0,5 м.

В настоящее время в России более 85% стальных конструкций изготавливаются из проката толщиной не более 20 мм и в них используются поковки небольшого размера из сталей обычной прочности.

Работа стальных элементов с большими сечениями в конструкциях существенно отличается от работы элементов с относительно небольшими толщинами до 20 мм за счет существенного влияния масштабного фактора. Вместе с тем в действующих нормах на проектирование строительных металлических конструкций, в первую очередь в СП 16.13330.2011 «Актуализированная редакция главы СНиП П-23-81*», не предусмотрены специальные требования для оценки влияния больших сечений на работоспособность стальных конструкций. Например, не учитывается влияние неоднородности свойств по сечению, склонность к хрупкому разрушеншо материалов оценивается на небольших образцах сечением 10x10 мм и т.п. В действующих нормах не регламентируется фасонный прокат сечений с толщиной полок более 40 мм, в то время как в современных сооружениях такой прокат применяется в толщинах вплоть до 125 мм. СП 16.13330.2011 не включает в себя поковок, тем более диаметром более 500 мм, хотя их использование эффективно и перспективно в современных строительных конструкциях.

Для обеспечения надежной работы элементов больших толщин в уникальных стальных конструкциях необходимо рассмотреть особенности их работы в сооружениях, научно обосновать требования к эксплуатационным свойствам

сталей и разработать основы нормативной базы для составления специальных технических условий при применении новых видов проката и поковок в новых уникальных строительных конструкциях.

Актуальность темы диссертации обосновывается необходимостью обеспечения эксплуатационной надежности уникальных стальных конструкций из новых сталей высокой прочности в больших сечениях и разработки предложений по требованиям к сталям для строительных конструкций большого сечения и внесения их в нормативную документацию. Цель и задачи работы.

Исследование работоспособности элементов больших толщин, из новых материалов высокой прочности в уникальных стальных конструкциях и разработка требований к материалам, обеспечивающим эксплуатационную надежность деталей больших сечений. В связи с этим в работе решались следующие задачи:

1) Анализ аварий элементов стальных конструкций большого сечения.

2) Выбор методик испытаний элементов стальных конструкций больших толщин и определение их эффективности при оценки эксплуатационных свойств.

3) Проведение исследований эксплуатационных свойств элементов конструкций больших сечений из новых материалов и выявление определяющих их факторов.

4) Разработка требований к материалам для элементов больших толщин.

5) Подготовка материалов для внесения в нормативные документы по оценке эксплуатационной надежности элементов стальных конструкций большого сечения.

Научная новизна работы.

1) Научно обоснованы требования к сталям для обеспечения высоких эксплуатационных свойств в элементах металлических конструкций высокой прочности и большого сечения, применяемых в уникальных

строительных объектах: двутавровых балок с параллельными гранями полок с толщиной до 125 мм включительно с Run = 450 Н/мм2 и цилиндрических осей из поковок диаметром свыше 500 мм с Run = 700Н/мм2.

2) Показано, что современный фасонный прокат высокой прочности с ат > 450 Н/мм2 с толщиной полок до 125 мм и с высокой эксплуатационной надежностью имеет неоднородность строения по сечению, обусловленную формированием слоистой структуры при термомеханической обработке. Такая неоднородность улучшает работоспособность профиля в конструкциях за счет формирования в поверхностных более прочных слоях остаточных напряжений сжатия на G0CT = 0,2ат, повышающих сопротивление профилей хрупким разрушениям, переменным нагрузкам и коррозионным воздействиям.

3) С учетом современных технологических возможностей для элементов строительных конструкций из крупных поковок с ат = 685 Н/мм2 предложен комплекс требований к материалам, отличных от стандартных, и исключающих разрушения, связанные с недостаточной пластичностью и хладостойкостью: 85 = 12%; \|/ = 50%; KCV"40 = 27Дж/см2 при условии отбора проб для образцов на расстоянии 2/3 радиуса от поверхности и пониженное содержание вредных примесей (S и Р < 0,010% каждого; Н< 0,0002%).

4) Разработана методика оценки эксплуатационных свойств элементов стальных конструкций больших сечений, заключающаяся в сочетании испытаний стандартных малогабаритных образцов, вырезанных из различных зон конструкций на растяжение и ударный изгиб в интервале различных температур и крупных интегральных образцов.

Практическое значение работы состоит в том, что её результаты использованы: при применении проката больших сечений класса прочности С440 при возведении несущего каркаса высотных зданий; при разработке марки стали

Histar 460 Russia с KCV"40 > 34 Дж/см2 для применения ее в конструкциях с большим сечением, которые эксплуатируются в климатических условиях РФ; при разработке нормативной документации в части назначения этих сталей в конструкции.

Разработана нормативная документация на оси диаметром более 500 мм из поковок с ат = 700 Н/мм2 с высокой эксплуатационной надежностью для применения в большепролетных уникальных зданиях.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования крупных двутавровых профилей с толщиной полки до 125 мм с ат > 450 Н/мм2, при котором установлена их высокая эксплуатационная надежность, обеспечиваемая формированием слоистой по сечению микроструктуры и неоднородностью механических свойств.

2. Условия получения в неоднородных по прочности больших сечениях высокой и достаточной для строительных конструкций северного исполнения ударной вязкости KCV"40 = 34 Дж/см2.

3. Результаты анализа аварийного разрушения элемента конструкции -крупной оси диаметром 528 мм из термически упрочненной среднеуглеродистой стали с Go,2 = 700 Н/мм2, произошедшего из-за сильной неоднородности свойств по сечению, не учитываемой методикой стандартных приемо-сдаточных испытаний.

4. Разработанные с учетом современных технологических возможностей заводов новые требования по механическим свойствам, месту отбора проб и химическому составу к элементам стальных конструкций из поковок диаметром более 500 мм из поковок с оо,2> 700 Н/мм2.

5. Результаты исследований эксплуатационных свойств поковок cgo,2 > 700 Н/мм2, изготовленных в промышленных условиях в соответствии с разработанными новыми требованиями.

Внедрение результатов.

Результаты работы использованы при изготовлении стальных несущих каркасов высотных зданий «Москва Сити» из широкополочных двутавров с параллельными гранями полок с от = 450 Н/мм2 и толщиной полки до 125 мм. Оси диаметром 528 мм из поковок высокой прочности нового поколения производства завода «Уралмаш», отличающиеся высокими эксплуатационными свойствами, установлены в подвесных конструкциях покрытия уникального здания «Крытый Конькобежный центр» в Крылатском, г. Москва.

Достоверность результатов исследования обеспечена проведением комплексных экспериментов по определению эксплуатационных свойств сталей с применением современных методов исследования, механических испытаний и статистической обработкой полученных результатов и их соответствие с экспериментальными данными других исследований.

Личный вклад автора. Основные положения и результаты диссертационной работы основываются на исследованиях, выполненных лично, или с непосредственным участием автора. В работах, выполненных в соавторстве, личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследования, непосредственном участии в получении экспериментальных данных, анализе и обобщении полученных результатов. Опробование и постановка в конструкции новых видов проката и элементов из поковок осуществлялись при непосредственном участии автора.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Крупные сооружения в строительстве и развитие металлургической

промышленности

По крупным инженерным сооружениям судят о технических достижениях эпохи их возведения, в этом смысле такие сооружения являются памятниками своему времени. В последние 150 лет в таких сооружениях эффективно используется стальной прокат, например башня Шухова [1].

Развитие подобных сооружений в нашей стране авторы монографии [2] разбивают на три периода: первый длился вплоть до 40-х годов 20 века; второй начался после окончания Великой Отечественной войны и продолжался до 90-х годов 20 века; с начала 90-х годов начался третий период.

Первый этап хорошо иллюстрируется началом строительства здания Дворца Советов [3]. Полная высота сооружения с учетом статуи В.И. Ленина, венчавшей здание согласно проекта, должна была составить 415 м. Для создания такого уникального сооружения необходимо было разработать принципиально новый материал, поэтому для несущих стальных конструкций каркаса здания специально разработали сталь ДС (Дворец Советов) под руководством известного металлурга A.A. Байкова [4]. Эта сталь - первая отечественная низколегированная строительная сталь. Сталь системы легирования Mn-Si-Cr-Cu толщиной до 30 мм характеризовалась повышенной прочностью (ат> 360 Н/мм2), повышенной коррозионной стойкостью за счет Cr и Си и предназначалась для клепанных соединений, предусмотренных проектом Дворца Советов. Частично собранный каркас Дворца Советов был демонтирован в первые месяцы Великой Отечественной войны, а сталь была использована при сооружении Москворецких мостов, а также конструкций станции метро «Павелецкая».

В начале пятидесятых годов в Москве впервые возведены семь высотных зданий: гостиницы «Ленинград» и «Украина», жилые дома на Котельнической набережной и на пл. Восстания, административные здания у Красных Ворот и

на Смоленской пл., Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова (высота главного корпуса МГУ 24 м). При строительстве этих зданий многие инженерные задачи были решены по-новому: несущие каркасы выполнены в железобетоне с жесткой арматурой и с применением толстолистовой стали толщиной 30 мм и более. В главном корпусе МГУ были применены стальные колонны крестового сечения, в здании на Смоленской площади и гостинице «Украина» - обетонированные колонны сечения в виде сварного двутавра. Сталь, которая применялась в вышеперечисленных зданиях по химическому составу соответствует современной кондиционной стали СтЗсп5. Возможность применения такого проката регламентирова�