Szakmérnöki kurzus
k é z s s é n a épz Alumínium szerkezetek tervezése T i iK t e z k e ö k 1-2. előadás n r r e é z s m ó technológia. k Alumínium ötvözetek. Gyártási t r a a z S T Alumínium ötvözetek fizikai ésómechanikai jellemzői. s s é i i c nsajátosságai. Alumínium szerkezetek Alumínium szerkezetek k a u t r g t á s s méretezése az Eurocode 9 szerint. n d o r k á l e i r z t S e Dr. Vigh László Gergely z E e egyetemi docens k M r BME Hidak és Szerkezetek Tanszék B sze Kmf85.20;
[email protected] ó t r a T Dr. Fernezely Sándor
A tárgy felépítése k é z s s é n 1) Bevezetés a épz T i iK t 2) Az alumínium, az alumínium ötvözetek jellemzői, e z k e ö k gyártástechnológia n r r e é z s m 3) Az alumínium szerkezetek sajátosságai ó ak t r a z S T 4) Méretezés az Eurocode 9 alapján s s é ó i i c 5) Számítási példák az EC9 szerint n k a tru t g á s 6) Szerkezetrekonstrukció s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r 1) BEVEZETÉS r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
AZ ALUMÍNIUM k é z s s é n a épz T • A föld kérgében a harmadik leggyakrabban i iK t e z k e előforduló elem ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T • Wöhler fedezte fel 1827-ben s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o • Tisztán 1854-ben Delville Saint Clair állította elő r k á l t-re i z S e z E e k M előállítása r e • BIpari 1887-ben kezdődött Bayer, illetve z s ó t Hall-Heroult eljárás r a T
SCHWARC DÁVID LÉGHAJÓJA 1897
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re ZEPPELIN i z S e LÉGHAJÓ z E e k BM szer 1900 ó t r Ta
LÉGHAJÓ KATASZTRÓFA
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
REPÜLŐGÉP 1924
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e MA k BM szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
alumínium hajótestk
é s z s n pzé a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k r e BM gépjárműz s ó váz t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z Shanghai Al-Jin Metal Products S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta Csömöri gyalogoshíd
Kapp Aluminium
k é z s s é n a épz T i i K, t 2) AZ ALUMÍNIUM ÖTVÖZETEK JELLEMZŐI e z k e ö k n r r e é GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA sz m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Az alumínium kristály szerkezete
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Alumínium ötvözetek és termékek k é z • öntészeti (cast) s s é n a épz • alakítható ötvözetek(wrought) T i iK t e z k e Alakítható ötvözetek: ö k n r r e é z s m k AlCuMgrtó Cu a a z S T AlMgSi s s é ó i i c AlZnMg n Mg k a tru t g á AlZnMgCu s s n d o r k á AlSiCu l e i r Zn Al Sz t e AlSi z E e k M r AlMg e B sz Si AlMgMn ó t r Ta AlMn Ötvözetek:
Mn
Hidegen alakítható ötvözetek
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö AlMn 3xxx ötvözetcsoport rk n r e é z s m ó ak t r a z S T AlMg 5xxx ötvözet csoport s s é ó i i c n k a tru t g s AlMgMn dsá a csoport jelölés a meghatározó n o r k á l t-remennyiségű ötvözőtől függ. i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Keménységi állapotok
k é z s s é n a épz T i iK t e Jelölés Elnevezés Technológia Megjegyzés z k e ö k n r r e Rideg, szerkezeti célra é Henger-kemény Hidegalakítássz F m ó nem használt k t r a a z HáromnegyedS T Hx6 s s Az első számjegy: kemény é ó i i c n 1: hidegen alakított k a u t Fél-keményg Hx4 r t 2: részben lágyított á s s Hidegalakításn d o 3: stabilizált r k á lágyítás Negyed-kemény Hx2 l t-re i z S e Lágy, szerkezeti célra nem z E e Lágy O k M használt r e B sz ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö • AlCuMg 2xxx ötvözetcsoport k n r r e é z s m ó ak t r a ötvözetcsoport z S T • AlMgSi 6xxx s s é ó i i c n k a tru t g á s • AlZnMg(Cu) 7xxxnötvözetcsoport s d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta Hőkezeléssel szilárdságnövelt ötvözetek
Hőkezeléssel szilárdságnövelt ötvözetek keménységi állapotai.
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö Jelölés Elnevezés Technológia rk Megjegyzés n r e éSajtolás után z s m ó ak t Sajtolt Sajtolás M r a z természetes lehűlés S T s s Melegítés – hirtelen é ó i Edzett I T4 i c lehűtés n k a u t r g Sajtolás – Melegítés – fokozatos t á s Nemes I T5 s n d nemesítés (edzés) természetes lehűtés o r k á l e i Melegítés – fokozatos r z t Nemes II T6 S e mesterséges lehűtés z E e k M r e B sz ó t r Ta
Fizikai és mechanikai jellemzők k é z s Fajsúly s é n a épz Olvadási pont T i t K e i hőtágulási együttható z k e ö k n korrózióállóság r r e é z s m ó ak t folyáshatár / r a z egyezményes folyáshatár S T s s é ó i i c n k a tru t g szakítószilárdságá s s n d o r k á l modulus e i r z rugalmassági t S e z E Poisson e k M r e B szszakadónyúlás ó levágási határ t r Ta kúszás Jellemző
Alumínium
Acél
kg / m3
2700
7850
°C
658
1450-1530
1 / °C
24
12
jó / kiváló
rossz
MPa
MPa
ridegtörés
5083-O
145
Fe360
235
6061-T6
275
Fe510
350
7075-T6
505
5083-O
290
Fe360
360
6061-T6
310
Fe510
510
7075-T6
570
GPa
70
210
-
0.33
0.3
%
10-25
25-30
nincs
van
magas hőm.
nem jell.
nem
igen
related to the proof stress
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k er / fajsúly arány (10 cm) BM szszilárdság ó t r Ta
-O 60 0 1 18 -H 0 6 10 -O 14 20 -T6 14 0 2 18 -H 3 0 30 -O 52 0 5 -O 83 0 5 34 -H 3 8 50 -T6 61 0 6 32 -T8 3 6 60 -T6 51 3 6 -O 75 0 7 -T6 75 0 7 0 36 Fe 0 51 Fe
related to the ultimate strength
0
5
10
15
Ratio of strength to specific weight5 [cm x105]
20
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
Sajtolás k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
SAJTOLHATÓSÁG
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Korrózió
k é z • Az alumínium anyag (és ötvözetei) felületén oxidréteg képződik. Ez a és s n a éazpz réteg kemény és összefüggő felületet képez. Ez a réteg Tmegvédi i iK anyagot a további oxidációtól. t e z k e • Az ötvöző anyagtól függően az anyag korrózióval szembeni ellenállása ö k n r tartalom, r e csökkenhet. Kifejezetten kedvezőtlen a rézz(Cu) illetve a vas é s m ó (Fe) szennyezés. k t r a a z • Jelentős mértékben függ az –Tesetleges S– korróziós károsodás a s nedvességtartalmától, a s levegő ó környezeti hatásoktól, i éa i c n k szennyeződésektől stb. a tru t g á s • Az alumínium szerkezeti elemmel érintkezésbe kerülő egyéb anyagok s n d o r (kapcsolódó fémek, építő anyagok, vegyszerek) hatása is eltérő lehet. k á l e i r z t S e z E e Megállapíthatjuk, hogy bár az alumínium szerkezetek korrózió ellenállása k M r e B skedvezőbb lényegesen az acélénál, de minden körülmény között ellenálló z ó szerkezetről nem beszélhetünk. t alumínium r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
KORRÓZIÓS BESOROLÁS
k é z és A szükséges korrózió védelem ns a épz T HasználKörnyezeti hatáseti K Anyag i z k hatósági e ö vastagság k Vidéki Városi / ipari rn r besorolás Vízbe e é z s Mérsékelten Erősen m merülő ó Tiszta k t r a szennyezett szennyezett a z T 0s S A Bármelyik 0 és (Pr) 0 ó i i c n 3 mm k (Pr) Pr ta 0 stru 0 alatt ág B s on0 3rmm d 0 0 (Pr) k á felett l e i r z t e C S Bármelyik 0 0* (Pr)* (Pr)* z E e k M 0 védelem nem szükséges r e B Pr svédelem z szükséges ó t (Pr) a szükséges védelem a körülmények (pl . szennyezés) vizsgálatától függ r a T * cinkes ötvözet esetén (7xxx sorozat) a varrat környezetét kell védeni
ÖTVÖZETEK KORRÓZIÓS BESOROLÁSA
k é z s s é n a épz T i Korróziós Szabványos Kémiai Felhasználási t K e i k jel összetétel terület ez ellenállás ö k n r r EN AW-3004 AlMn2Mg1 Lemez,zszalag A e é s m ó Lemez, szalag, k t r profilza EN AW-3103 AlMn1 A a T sS s é Lemez, ó szalag, EN AW-5083 AlMg4,5Mn0,7 A i i c n uk profil* a t EN AW-5754 AlMg3 A r g t á s n EN AW-6060 rds AlMgSi Profil B o k á l e Lemez, szalag, i r z EN AW-6061 AlMg1SiCu B t S e profil z E e k EN AW-6063 AlMg0.7Si Profil B M r e B sz Lemez, szalag, ó EN AW-7020 AlZn4,5Mg1 C t r profil Ta
Hegeszthetőség
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k A különböző ötvöző fémek eltérően befolyásolják a n r r e é z s hegeszthetőséget. Amennyiben a fő ötvöző: m ó ak t r a z S T s s é ó i i • Mg az anyag jól hegeszthető, c n k a tru t g á s s n d o r k • MgSi, ZnSiiláa hegeszthetőség közepesen nehéz, e r z etS z E e M erk nehezen hegeszthető az anyag. • BMn z s ó t r Ta
ALUMÍNIUM ANYAGOK HEGESZTÉSE
k é z s s é n z a (nagy p T • Az alumínium elem felületén oxidréteg van, ezért különleges módon é i t K e hőmérsékleten) lehet csak hegeszteni. i z k e ö k n • A hegesztés mindig védőgáz alatt történik, hogy az olvadék intenzív r r e é z oxidációját (égését) megakadályozzuk. ós m k t r– egyenárammal a a z • Az AWI hegesztés wolfram elektródával történik. S T selektródával, ma és „fogyó” • Az AFI hegesztés alumínium ianyagú ó i c k váltóárammal történik. tan u r g t á s • A hegesztés hő-bevitele hatására a hideg alakítással, vagy hőkezeléssel s n d o r k szilárdságnövelt anyag kilágyul, szilárdsága lecsökken. á l e i r z t • A hegesztés által érintett, így csökkent szilárdságú területet nevezzük hőS e z E e befolyásolt zónának. k M er B z • Különleges ötvözet típus az „önszilárduló” ötvözet. s ó t r Ta
HŐBEFOLYÁSOLT ÖVEZET A VARRAT KÖRNYEZETÉBEN
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Felhasználási irányelvek Gyakori alakítható ötvözetek:
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Ötvözet
Nemesíth ető
Szilárdság
2014A
igen
3103/3003
Fáradási szilárdság
Alakítható ság
Hegeszthe tőség
Időjárásáll óság
Felhasználás
Termék
magas
jó
nem
rossz
repülőipar
E, P
nem
közepes
jó
jó
jó
járműipar, offshore szerkezetép.
S, P, E
5251 / 5052
nem
jó
jó
jó
jó
jó
járműipar, offshore szerkezetép.
S, P
5454
nem
jó
magas
jó közepes
jó
jó
járműipar, tartályok
S, P
5083 / 5182
nem
magas
magas
jó
jó
kiváló
hajóipar, tartályok
S, P, E
6063
igen
közepes
közepes
jó
jó
jó
nyílászárók
E
jó
teherviselő szerk. elemek, hidak, darupályák, tetőszerkezet, söröshordó
S, P, E
vékonyfalú széles sajtolt termékek
E
6061 / 6082
igen
jó
közepes
jó
jó
6005A
igen
jó
magas
jó
kiváló
7020 (önnemesedő)
igen
magas
magas
jó
megfel.
megfel.
járműipar, hadiipar
P, E
7075 (önnemesedő)
igen
magas
magas
jó
nem
rossz
repülőipar
E, P
forrás: aluSELECT
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z Shanghai Al-Jin Metal Products S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta Csömöri gyalogoshíd
Kapp Aluminium
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s s é n z a p T 3) ALUMÍNIUM SZERKEZETEK eti i Ké z k e ö k n r r SAJÁTOSSÁGAI e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Szerkezetépítés k é Anyagkiválasztás z s s é n a épz Súly T i t K e i Rugalmassági modulus z k e ö k n r r e Sajtolás é z s m ó ak t Hőmérséklet r a z S T s s Hegesztés é ó i i c n k a tru Korrózióállóság, korrózióvédelem t g á s s n d Kapcsolatkialakítás o r k á l e i r z Ár t S e z E e Újrahasznosítás M rk B sze ó t r Ta
Ötvözetválasztás fő szempontjai:
k é z s s é n z a p T é • hőmérsékleti tartomány: max, min hőmérséklet i t K e i • kémiai környezet: korrózióállóság z k e ö k n r • terhelés: rug. modulus, folyáshatár, szakítószilárdság, fáradás r e é z s m ó Elektromos és hőáram tulajdonságok k t r a a z T sS Kontakt s é ció i n uk Gyártás: a t r g t • gyárthatóság, alakíthatóság, szerelhetőség: sajtolhatóság, hajlíthatóság, á s s n d o r hengerlés, öntészet k á l hegeszthetőség, e i r • kapcsolatok: csavarozás, ragasztás, szegecselés z t S e z • felületvédelem, felületkezelés E e k M r e B sz ó t r Ta Az ötvözet kiválasztása tervezési paraméter! Környezet:
Ötvözetválasztás fő szempontjai:
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e • Magas szilárdság: 7***, 6*** é z s m ó ak t r a z S T • Jó alakíthatóság: 6*** s s é ó i i c n k a3***, 5*** u t • Jó korrózióállóság: r g t á s s n d o r k á l t-re 5***, 7*** • Jó hegeszthetőség: i z S e z E e k er 3*** BM• sJózfelület: ó t r Ta • Megmunkálás: – Hengerelt: 3***, 5*** – Sajtolt: 6***, 7*** – Öntött: 4***
Rugalmassági modulus: • stabilitási problémák: lásd méretezés • deformációk
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
Hőmérséklet: • alacsony olvadáspont • magas hőmérsékleten kúszás, erőteljesen csökkent jellemzők
k é z s s é n Hegesztés hatása: a épz T i iK • drága t e z • hőhatás övezet k e ö k n r • kilágyulás r e é z s m • hegesztési sajátfeszültségek ó ak t r a keresztmetszet; z • befolyásolja a tervezést elemi kapcsolat; elem stabilitási S T s s ellenállás szinten is é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta B
A
C
D
C
A
B
2x20 mm
(2-0-08) parent material
300
120
f0.2
100
(3-5-04) longitudinal direction of FSW
200
150
f0.2
100
f0.2
Hardness [HV]
Nominal stress [MPa]
250
(2-0-16) transverse direction of FSW
80
outside 2m m m iddle inside 2m m
60
40
50
20
0
0
0
10000
20000
30000
Strains [µε]
40000
50000
60000
-30
-25
-20
-15
-10 -5 0 5 10 M easuring range [m m ]
15
20
25
30
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
Optimális hegesztési pozíció
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Korrózióvédelem: • jó korróziós tulajdonságok, de TÉVHIT, hogy egyáltalán nincs korróziós probléma • lyuk-, kristályközi korrózió • kontakt korrózió • feszültségkorrózió • réskorrózió
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
Kapcsolatkialakítás:
k é z s s é n Tompavarrat előkészítése, növelt falvastagsággal, a a hő- épz T befolyásolt zóna szilárdságcsökkentés ellensúlyozására i iK t e z k e ö k n r Tompavarrat előkészítése, állandó alátétlemez besajtolásával r e é z s m ó k t r a Dupla csiptetőkapocs a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s Egyoldali forgó csiptetőkapocs s n d o r k á l t-re i z S e z Forgó akasztó kapcsolat E e k M r e B sz Sajtolt horony önmetsző csavarnak ó t Kép7-13 r a T Tompavarrat előkészítése
forrás: TALAT
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta Ragasztott kötés
zárócsavar
forrás: TALAT
Sajtolás • összetett szelvények alakíthatóak ki optimális szelvény, mely ötvözi a szerkezeti, építészeti és funkcionális előnyöket, pl. merevítőbordák, csavarómerevség, kapcsolat • nagy méretpontosság • relatíve kis imperfekciók • sajtolószerszám relatíve drága, főleg nagy szelvényeknél tömeggyártás nagy szelvények: sajtolt elemek összehegesztése
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
OPTIMÁLIS SZELVÉNYKIALAKÍTÁS
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i azonos hajlítómerevségű szelvények c n k a tru t g á s alumínium s n acél rd o k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 50%-kal kisebb súly
növelt csavarómerevség
növelt csavarómerevség, integrált funkció
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta forrás: TALAT
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T Kapp Aluminium s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
Főbb alkalmazási területek k é z s • „hagyományos” szerkezetekben: oszlop, gerenda s é n a épz • ortotróp lemez: híd pályalemez; födém lemeze T i iK t • donga héjak e z k e ö • könnyűszerkezetes tetőrendszer k n r r e é • térrács z s m ó ak t • gyalogos hidak r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Szerkezetes alkalmazások:
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k 4) MÉRETEZÉS AZ EC9 SZERINT n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Méretezés az EC9 szerint k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a elemek z Vékonyfalú S T s s é ó i i Hidegen alakított vékonyfalú szerkezetek: c n k a tru • 3000, 5000 sorozat ágt s s n • trapézlemezek,rd kazetták, szelemenek, hullámlemezek o k á l e • analóg a hasonló acélszerkezetekkel: gyártás, viselkedés, problémák, i r z t S e kapcsolatok, felhasználás, stb. z E e k • viselkedés, méretezés: mint acélszerkezetek M r e B• de a most z elhangzottakat figyelembe véve (pl. korrózióvédelem) s ó •a EC9-1-4: rt analóg az EC3-1-3 előírásaival T Egyéb (sajtolt, hegesztett) vékonyfalú szerkezetek EN 1999-1-1: Design of Aluminium Structures: General structural rules. EN 1999-1-2: Design of Aluminium Structures: Structural fire design. EN 1999-1-3: Design of Aluminium Structures: Structures susceptible to fatigue. EN 1999-1-4: Design of Aluminium Structures: Cold-formed structural sheeting. EN 1999-1-5: Design of Aluminium Structures: Shell structures.
Sajtolt és/vagy hegesztett elemek
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta • alapanyag tipikusan: 3000, 5000, 6000 sorozat • lemezek, sajtolt vagy húzott profilok • lehet hegesztett
Keresztmetszeti ellenállás k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T Hajlítás: s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-reNem Hegesztett Krm-i i z S osztály e hegesztett z E e k M W /W W /W r e B sz 1 W /W W /W 2 ó t r a 3 α α T Húzás:
Nyomás:
pl
el
pl,haz
el
pl
el
pl,haz
el
3,u
4
Weff / Wel
3,w
Weff,haz / Wel
Hegesztés hatása krm-i ellenállás szintjén: • hőhatás övezetben effektív vastagsággal
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Felkeményedés hatása: • numerikus analízis esetén: bilineáris, trilineáris, piecewise, folytonos anyagmodellek • kézi számításban: korrekciós tényező – Ramberg-Osgood modell alapján
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n gyakorlati kézi számításnál: r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i c normálerő esetén: ni hajlítás esetén: k a u t N = α Af M =α W f r g t á s s n W α = f / frd o k α > á l e i r W α z= α = 1,0tS e W z A E e = α α =rk M W B sze A f β − β W ó t f = =1+ − 1 α r a γ W − β β T Rd
N, j
N ,1
t
d
Rd
M, j
el d
pl
d
M ,1
N ,2
el
N ,3 eff
N ,4
pl
M ,2
el
u
t
M2
pl
3
M ,3
3
α M ,4 =
Weff Wel
2
el
Nyomás és hajlítás interakciója (szilárdsági): • I-szelvényre:
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak • zárt szelvényre: t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Stabilitási problémák k é z s • globális stabilitási problémák: s é n a épz • síkbeli kihajlás, T i iK t • tiszta vagy térbeli elcsavarodó kihajlás e z k e ö • kifordulás k n r r e é • lokális horpadás z s m ó ak t • torzulási horpadás r a z S • nyírási horpadás T s s é ó • keresztirányú erő (beroppanás) i i c n k a tru • (shear lag) t g s • (flange curling) sá n d o r • ezek interakciói k á l t-re i z S e z E e Specialitás: k M kisebb, r e B• rugmod mint acélnál z s ó hatása • hegesztés t r T• aspeciális alakú szelvények Vizsgálandó jelenségek:
Lemez- és torzulásos horpadás k é z s • lemezhorpadás: effektív krm (alapelv, mint EC3-1-5) s é n a épz • torzulásos horpadás: egyszerűbb esetekre kezeli; teljes ésT részleges i iK t merevítésre egyaránt e z k e ö • síkjában terhelt merevítetlen és merevített lemezmezőkre külön k n r r e é (alternatív) eljárás is (köv. óra) z s m ó ak t EC9-1-4: r a z elemekre ad eljárást S T • az EC3-1-3-mal analóg módon hidegen alakított s s é ó i i c n k a tru t g Specialitás: á s s n • rugmod kisebb,rd mint acélnál o k á l t-re i • hegesztészhatása S e • speciális alakú szelvények z E e k BM szer ó t r Ta EC9-1-1:
Merevítetlen lemezmezők krm osztályozása:
k é /ε β z s s é n a épz A T i iK t A + hegesztés e z k e ö k B n r r e é z s B + hegesztés m ó ak t r ε = 250 / f a z S T s s é ó i i c n k a tru t Osztályozás: g á s s n oszt. o • β ≤ β : 1.rkrm. d k á l e • β <β ≤β : 2. i r z t • β <Eβ S ≤ β : 3. ze e • M β ≤ βr:k4. B sze ó t r Ta Horpadási osztály
o
1
1
2
2
3
3
Belső
Külső
β1 / ε
β2 / ε
β3 / ε
β1 / ε
β2 / ε
11
16
22
3
4,5
6
9
13
18
2,5
4
5
13
16,5
18
3,5
4,5
5
10
13,5
15
3
3,5
4
3
Bordával merevített lemezek krm osztályozása:
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k • egyszerűbb esetekre: ta u r g t á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
• bonyolultabb formájú egyedi bordára: ekvivalens borda
k é z s s é n a épz T i iK t e z k • összetett bordázatra: e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k Effektív krm effektív lemezvastagság!!! a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Kihajlás k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t Tiszta vagy térbeli elcsavarodó kihajlás: r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta Síkbeli kihajlás:
k é z s s é n z a p T é Befogási tényező i t K hajlításhoz, k , k i 0,5 1,0 0,7ze 0,7 k e ö k n r 1,0 0,817 0,817 0,780 r 1,0 e é z s m k 0,817 1,0rtó 1,0 0,766 a 0,7 a z S T s 1,0 s 0,817 1,0 ió 0,766 é i 0,7 c n uk a t r g 0,780 0,766 0,766 1,0 t á s 0,5 s n d o r k Mindenlá egyéb esetben α = 1,0 és α = 1,0 a biztonság javára. e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta Befogási tényező öblösödéshez, kw
y
z
yw
zw
k é z s n p a T é i t K e i z k e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S ze E e k M B szer ó t r Ta
Kifordulás k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
Nyomott/hajlított elemek k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c • zárt szelvényre: n k a tru t g á s s n d o r k á Kihajlás és kifordulás interakciója: l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta Kihajlás és nyomaték interakciója: • I-szelvényre:
Csavarási jellemzők
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta
További megjegyzések k é z s s • shear lag: mint acél é n a épz • flange curling: mint acél T i iK t e z k e ö Merevített lemezek („ortotrop” lemezek): rk n r e é z • következő előadás s m ó ak t r a z S T Kapcsolatok: s s é ó i i c • elemi kapcsolatok és szerkezeti elemek közötti kapcsolatok általában: n k a u t r EC9-1-1-ben összesűrítve; EC3-1-8-hoz hasonló elvek és eljárások alapján g t á s s • hegesztés: elv ugyanaz, deoaznalapanyag mellett a hegesztés anyagát is d r lá t-rek ellenőriznizikell S e • vékonyfalú hidegen alakított elemek kapcsolatai: EC9-1-4-ben (analóg EC3-1-3z E e k mal) M r e B• speciális z kapcsolatok: ragasztott kapcsolatok, speciális hegesztési eljárások (pl. s ó t r FSW), mechanikus („clip”) kapcsolatok a T Egyéb jelenségek, vizsgálatok:
Irodalom k é z s s é n z a p T éaz tervezése • Fernezelyi, Kövesdi, Vigh: Alumíniumszerkezetek i t K i Eurocode 9 alapján. TERC, Budapest, 2012.eze k ö k n r r e é • TALAT: Training in Aluminium Application Technologies z s m ó k t http://www.eaa.net/eaa/education/TALAT/index.htm r a a z T sS • aluMATTER: s é ció i http://aluminium.matter.org.uk/content/html/eng/default.asp?catid=&pageid=1 n uk a t r g t • aluSELECT: á s s n d o http://aluminium.matter.org.uk/aluselect/default.asp r k á l e i -r z eMagasépítési • Seregi S György: alumíniumszerkezetek t z E e k • European Aluminium Association: http://www.eaa.net/ M r e B sz ó t r Ta
