Hliníkové a nerezové konstrukce

Transkript

1 Hliníkové a nerezové konstrukce Studijní program: STAVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ, magisterské studium Kód předmětu: k134yhnk Volitelný předmět 1+1, zápočet Hliníkové konstrukce Prof. Ing. František Wald, CSc., místnost B 632 Nerezové konstrukce Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc. Cvičení Ing. Michal Jandera 1

2 Sylabus přednášek 1. Úvod, příklady použití, materiál, značení 2. Tepelně ovlivněné oblasti, tlak, ohyb 3. Svarové, šroubové a lepené spoje 4. Pokročilé modely / požární návrh 2

3 Literatura European recommendation for aluminium alloy structures, ECCS publication, No. 26, Brusel, Bulíček V.: Směrnice pro navrhování, výrobu a montáž konstrukcí z hliníkových slitin, Technický zpravoda r.11 č.4, 4 Vítkovice, Mazzolani F. M.: Aluminium alloy structures (second edition), E & FN SPON, London, Mazzolani F. M.: Stability problems of aluminium alloys members, the ECCS methodology, v Structural Stability and design, Balkema, Rotterdam, Bulson P. S.: The new British design code for aluminium BS 8118, v Proceeding of the 5th International conference on aluminium weldments, INACO, Munich, Kosteas D.: European Recommendation for fatigue design of Aluminium Structures, v Proceeding of the 5th International conference on aluminium weldments, INACO, Munich, Bulson P.S.: Aluminium structural analysis: recent European advances, Elsevier, London, 1992, ISBN Výukový program TALAT 3

4 Obsah přednášky Úvod Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 4

5 Historie loď

6 Historie vozidla metra

7 Historie most Quebec

8 Historie most terminálu

9 Historie kostra Landroveru

10 Normy ENV Eurokód EN Eurokód Název ENV EN Obecná pravidla pro navrhování ENV EN Navrhování na účinky požáru ENV EN Konstrukce náchylné na únavu EN Doplňující pravidla pro plechy tvarované za studena EN Skořepinové konstrukce 10

11 Struktura normy EN Obecná pravidla pro konstrukce 1 - Obecná část 2 - Principy návrhu 3 Materiály 4 - Trvanlivost 5 - Analýza konstrukcí 6 - Mezní stav únosnosti 7 - Mezní stav použitelnosti 8 Návrh spojů 11

12 Struktura normy EN Obecná pravidla pro konstrukce Přílohy normy - Podstatně tě rozšířeny a přepracovány ř A Výrobní skupiny B - Náhradní T profil v tahu C - Výběr materiálů D - Koroze a ochrana povrchu E - Analytické modely pracovního diagramu F - Průřezy za hranicí pružného chování G - Rotační tč kapacita H - Metoda plastických kloubů pro spojité nosníky I Klopení a prostorová ztráta stability tlačených prutů J - Průřezové charakteristiky K - Smykové ochabnutí při návrhu prvků L - Klasifikace spojů M - Lepené spoje 12

13 Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 13

14 Výhody Hmotnost (2700 kg\m 3 ) Koroze Nemagnetičnost, t nejedovatost t Nízká přechodová teplota (únava) 14

15 Koroze Hmotnost (2700 kg\m 3 ) Nemagnetičnost, nejedovatost Nízká přechodová teplota (únava) 15

16 Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 16

17 Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 17

18 Profily Protlačování Odlitky 18

19 Průřezy Protlačování Odlévání Tváření za studena 19

20 Shrnutí - dělení slitin 20

21 Průřezy 21

22 Tloušťka protlačovaných profilů 22

23 Svařování protlačovaných profilů 23

24 Válcování za tepla 24

25 Válcování tenkých plechů za studena, reverzně 25

26 Profily 26

27 Plechy ze dvou materiálů 27

28 Vícevrstvé konstrukční prvky (sendviče) 28

29 Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 29

30 Historie Napoleon III Sainte-Clare Deville 1870 tavící pec 30

31 Dělení slitin Složení Zpracování Odlévání, tváření Vhodnost k tepelnému zpracování Nevytvrditelné, vytvrditelné, samo vytvrditelné, kalitelné, samokalitelné Pevnosti Nízkou, střední, vysokou Korozivní odolnosti Malou, dobrou, vysokou 31

32 Tepelné úpravy F bez úprav O H W T vytvrditelné slitiny za studena tvarované H1 pouze, H2, H3 ještě tepelně upravené temperováno tepelně ošetřeno 32

33 Tepelné zpracování Žíhání C Ochlazení vodou na 20 C Přirozené stárnutí asi 5 dní Umělé stárnutí za zvýšené teploty C 33

34 Pracovní diagram Modul pružnosti MPa σ MPa , , , ,2 025ε 0,25ε 34

35 Příklad Značení ČSN DIN - EU ČSN AlMg1Si1Mn EN AW 6082 f 02 = MPa není mez kluzu smluvní mez f u = MPa Tažnost 8-14% σ MPa ,05 0,1 ε 35

36 Dělení slitin vytvrditelné, nevytvrditelné 36

37 Dělení slitin Složení Zpracování Odlévání, tváření Vhodnost k tepelnému zpracování Nevytvrditelné, vytvrditelné, samo vytvrditelné, kalitelné, samokalitelné Pevnosti Nízkou, střední, vysokou Korozivní odolnosti Malou, dobrou, vysokou 37

38 Dělení slitin Nevytvrditelné Vytvrditelné Al-Cu-Mg dural Al-Mg-Si Al-Zn6-Mg-Cu Samo vytvrditelné Kalitelné pevnost až 400 MPa Mpa vysokopevnostní 500 MPa Samokalitelné 38

39 Vytvrditelné 39

40 Evropské značení slitin 11xx čistý Al 2xxx Al-Cu-Mg dural Al-Cu-4Mg, super Al-Zn6-Cu-Mg 2024 přirozené stárnutí, na únavu, trupy letadel 3xxx Al-Mn - nevhodné mechanické 4xxx Al-Si - slévárenské, silium 5xxx Al-Mg - Al-Mg2; Al-Mg3; Al-Mg5 - korozivdorné 6xxx Al-Mg-Si - protlačované, stavební, svařitelné 7xxx Al-Zn-Mg-Cu - nesvařitelné Xxxx Al-Li 40

41 Přehled čtyřmístného číselného značení 41

42 ČSN EN Vlastnosti slitin hliníku, protlačované průřezy, podrobnosti viz tab. 3.2b v EN Slitina EN - AW 5083 Výrobek Tepelná Tloušťka f o f u A f, Součinitel o,haz f u,haz HAZ BC n úprava t v mm p MPa % MPa ρ o,haz ρ u,haz O / 12 ET, H111, F, t B 5 EP,ER/B H112 H12/22/ 6 t ,68 0,96 B DT H14/24/ 4 t ,57 0,90 A A - tepelná úprava má vliv na vzpěrnou únosnost B - tepelná úprava vliv na vzpěrnou únosnost nemá EP - Protlačovaný průřez podle EN 755 ER/B - Protlačovaný plný průřez podle EN 755 ET - Protlačovaný trubka podle EN 755 DT - Tažená trubka podle EN

43 Modul pružnosti 43

44 Slitiny pro stavebnictví t 44

45 Pracovní diagramy σ Experiment σ Mez úměrnosti f a σ Mez pevnosti f 0 σ ε σ Pružně - plastický ε σ ε f 0 Tuho - plastický Pružně - zpevněný Plně nelineární model ε ε ε 45

46 Multi-lineární pracovní diagram 46

47 Nelineární pracovní diagram 47

48 Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 48

49 Ocel jako referenční materiál 49

50 Průřezy - hliník x ocel 50

51 Navrhování hliníkových konstrukcí Ocel referenční materiál E = MPa ρ = kg / m3 Tažnost 0,1 % až 12 % (konstrukční nad 4 %) (ocel min 15 %, běžně 40 % a více) 51

52 Shrnutí Hmotnost t (2700 kg\m 3 ) Koroze Nízké teploty Nemagnetičnost, t nejedovatost t 52

53 Shrnutí Průřezy z ocele a hliníku Koroze Nízké teploty Nemagnetičnost, t nejedovatost t 53

54 Sylabus přednášek 1. Úvod, příklady použití, materiál, značení 2. Tepelně ovlivněné oblasti, tlak, ohyb 3. Svarové, šroubové a lepené spoje 4. Pokročilé modely / požární návrh 54

55 Děkuji za pozornost 55