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
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
Literatura European recommendation for aluminium alloy structures, ECCS publication, No. 26, Brusel, 1978. Bulíček V.: Směrnice pro navrhování, výrobu a montáž konstrukcí z hliníkových slitin, Technický zpravoda r.11 č.4, 4 Vítkovice, 1975. Mazzolani F. M.: Aluminium alloy structures (second edition), E & FN SPON, London, 1995. Mazzolani F. M.: Stability problems of aluminium alloys members, the ECCS methodology, v Structural Stability and design, Balkema, Rotterdam, 1995. Bulson P. S.: The new British design code for aluminium BS 8118, v Proceeding of the 5th International conference on aluminium weldments, INACO, Munich, 1992. Kosteas D.: European Recommendation for fatigue design of Aluminium Structures, v Proceeding of the 5th International conference on aluminium weldments, INACO, Munich, 1992. Bulson P.S.: Aluminium structural analysis: recent European advances, Elsevier, London, 1992, ISBN 1-85166-660-5. 660 5. Výukový program TALAT www.eaa.net/eaa/education/talat 3
Obsah přednášky Úvod Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 4
Historie loď 1948 5
Historie vozidla metra 1992 6
Historie most Quebec 1947 7
Historie most terminálu 1948 8
Historie kostra Landroveru 1990 9
Normy ENV Eurokód EN Eurokód Název ENV 1999-1-1 EN 1999-1-1 Obecná pravidla pro navrhování ENV 1999-1-2 EN 1999-1-2 Navrhování na účinky požáru ENV 1999-2 EN 1999-1-3 Konstrukce náchylné na únavu EN 1999-1-4 Doplňující pravidla pro plechy tvarované za studena EN 1999-1-5 Skořepinové konstrukce 10
Struktura normy EN 1999-1-1 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
Struktura normy EN 1999-1-1 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
Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 13
Výhody Hmotnost (2700 kg\m 3 ) Koroze Nemagnetičnost, t nejedovatost t Nízká přechodová teplota (únava) 14
Koroze Hmotnost (2700 kg\m 3 ) Nemagnetičnost, nejedovatost Nízká přechodová teplota (únava) 15
Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 16
Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 17
Profily Protlačování Odlitky 18
Průřezy Protlačování Odlévání Tváření za studena 19
Shrnutí - dělení slitin 20
Průřezy 21
Tloušťka protlačovaných profilů 22
Svařování protlačovaných profilů 23
Válcování za tepla 24
Válcování tenkých plechů za studena, reverzně 25
Profily 26
Plechy ze dvou materiálů 27
Vícevrstvé konstrukční prvky (sendviče) 28
Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 29
Historie Napoleon III Sainte-Clare Deville 1870 tavící pec 30
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
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
Tepelné zpracování Žíhání 480-540 C Ochlazení vodou na 20 C Přirozené stárnutí asi 5 dní Umělé stárnutí za zvýšené teploty 160-180 C 33
Pracovní diagram Modul pružnosti 70 000 MPa σ MPa 355 300 200 100 0 0 005 0,05 01 0,1 015 0,15 02 0,2 025ε 0,25ε 34
Příklad Značení ČSN DIN - EU ČSN 424400 AlMg1Si1Mn EN AW 6082 f 02 = 110-255 MPa není mez kluzu smluvní mez f u = 205-310 MPa Tažnost 8-14% σ MPa 300 200 100 0 0 0,05 0,1 ε 35
Dělení slitin vytvrditelné, nevytvrditelné 36
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
Dělení slitin Nevytvrditelné Vytvrditelné Al-Cu-Mg dural Al-Mg-Si Al-Zn6-Mg-Cu Samo vytvrditelné Kalitelné pevnost až 400 MPa 280 350 Mpa vysokopevnostní 500 MPa Samokalitelné 38
Vytvrditelné 39
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
Přehled čtyřmístného číselného značení 41
ČSN EN 1991-1-1 Vlastnosti slitin hliníku, protlačované průřezy, podrobnosti viz tab. 3.2b v EN 1999-1-1 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 200 110 270 110 270 1 1 B 5 EP,ER/B H112 H12/22/ 6 t 10 200 280 0,68 0,96 B 14 32 DT 135 270 H14/24/ 4 t 5 235 300 0,57 0,90 A 18 34 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 754 42
Modul pružnosti 43
Slitiny pro stavebnictví t 44
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
Multi-lineární pracovní diagram 46
Nelineární pracovní diagram 47
Obsah přednášky Výhody Příklady použití Lešení, plošina Zastřešení Mobilní haly Výroba Materiál Shrnutí 48
Ocel jako referenční materiál 49
Průřezy - hliník x ocel 50
Navrhování hliníkových konstrukcí Ocel referenční materiál E = 70 000 MPa ρ = 2 700 kg / m3 Tažnost 0,1 % až 12 % (konstrukční nad 4 %) (ocel min 15 %, běžně 40 % a více) 51
Shrnutí Hmotnost t (2700 kg\m 3 ) Koroze Nízké teploty Nemagnetičnost, t nejedovatost t 52
Shrnutí Průřezy z ocele a hliníku Koroze Nízké teploty Nemagnetičnost, t nejedovatost t 53
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
Děkuji za pozornost 55