ocelovÉ konstrukce - fast10.vsb.czfast10.vsb.cz/odk/prednasok/prednaska1.pdf · modul pružnosti v...
TRANSCRIPT
VVŠB ŠB –– Technická univerzita OstravaTechnická univerzita Ostrava
Fakulta stavebníFakulta stavební
LudvLudv ííka ka PodPod éšéštětě 18751875, ,
708 708 3333 Ostrava Ostrava -- PorubaPoruba
Miloš Miloš RiegerRieger
1. přednáška
OCELOVÉ KONSTRUKCE
Základní návrhové p ředpisy:
- ČSN 73 1401/98 Navrhování ocelových konstrukcí
- ČSN 73 0035/86 Zatížení stavebních konstrukcí
- ČSN P ENV 1993-1-1 (73 1401) Navrhování ocelových konstrukcí, Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby
- EN 1991 Eurocode 1 : Zásady navrhování a zatížení staveb(patnost do 31.12.2008)
- Eurokód 3 ( ČSN EN 1993-1-1). Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla pro pozemní stavby. Praha : ČNI, 2006.
- EN 1991 Eurocode 1 : Zásady navrhování a zatížení staveb
Doporu čená studijní literatura:
- Pechar, Bureš, Studni čka, Šafka: Prvky kovových konstrukcí, SNTL/ALFA, 1984
- Studni čka, Macháček, Votlu čka: Ocelové konstrukce 20,
ČVUT, 1997
- Studni čka, J. : Ocelové konstrukce 10 (Skriptum).
ČVUT, 2005.
- Wald: Prvky ocelových konstrukcí – P říklady podle Eurokód ů, ČVUT, 1998-2005
Výhody a nevýhody O.K.
Výhody:
- Vysoká pevnost vzhledem k hmotnosti
- Průmyslová výroba (přesnost, produktivita, automatizace, odstranění sezónnosti, nízká hmotnost, atd.)
- Rychlá montáž (montážní dílce, bloková montáž…)
- Adaptabilnost, rekonstrukce,…
- Recyklovatelnost až 90%
Výhody a nevýhody O.K.
Nevýhody:- Náročnější údržba (koroze)
- Nižší odolnost proti ohni (poměrně rychlý pokles hodnoty meze kluzu)
- Nižší fyzická životnost
- Vyšší tepelná a akustická vodivost
- Relativn ě vyšší cena
- chemicky čisté železo
- technické železo (slitina) - ocel (max 2% C)
- litina a surové železo
Základní druhy ocelí: - uhlíkové (Fe, C, Mn, Si…)
- legované (Cr, Ni, V…)
podle ú čelu:
- konstruk ční oceli (max 0,6% C)
- nástrojové oceli
MATERIÁL
Slitiny železa – základní rozd ělení:
běžné doprovodné prvky
krystalizace z taveniny
Dvě modifikace krychlové soustavy:
Krystalická stavba železa a jeho slitin
< 912 °C až 1394 °C >
nad 1394°C – δ
(modifikace α)
α γ
c)
Uhlík je v železe do jisté míry rozpustný tuhý roztok
ferit - tuhý roztok v železe α
austenit - tuhý roztok v železe γ
Soustava železo - uhlík
(max C 0,018 %)
(max C 2,11 %)
Fe3C C
Microstructure of hot rolled steel containing 0,2% carbon
showing ferrite (white) and pearlite colonies (dark) . (x 200)
Nerovnovážné soustavy (rychlé chladnutí - kalení)
martensit (přechlazený austenit se mění v martensit, bainit,…)
Nerovnovážné soustavy (rychlé chladnutí - kalení)
oblast p řeměny martenzitické, bainitické, vylu čování
feritu, tvorba perlitu
Nerovnovážné soustavy (rychlé chladnutí - kalení)
oblast p řeměny martenzitické, bainitické , vylu čování
feritu, tvorba perlitu Isotermický rozpad p řechlazeného austenitu nad teplotou Ms
Nerovnovážné soustavy (rychlé chladnutí - kalení)
Zahřívání zakalené oceli popoušt ění(martenzitická struktura se přibližuje k rovnovážnému stavu)
ohřev na 500 – 600 °C sorbit (směs feritu a cementitu)
zakalení + popušt ění = zušlecht ění
Vlastnosti ocelí
Fyzikální vlastnosti:Základní fyzikální hodnoty oceli (pro válcovanou, litou a kovanou ocel),
lze převzít nap ř. z ČSN 73 1401 (EC3):
Modul pružnosti v tahu i tlaku E = 210.103 MPa
ve smyku G = 81.103 MPa
součinitel p říčné deformace ν = 0,3
součinitel délkové roztažnosti teplem α = 12.10-6 (oK) -1
objemová hustota ς = 7850 kg .m-3
Vlastnosti ocelí
Mechanické vlastnosti:K základním mechanickým vlastnostem pat ří: - pružnost
- pevnost
- tvárnost (tažnost)
- houževnatost
- tvrdost
Vlastnosti ocelí
Svařitelnost: - zaručená
- podmín ěně zaručená (např. předehřev)
- dobrá ( bez záruky výrobce )
- obtížná (materiál nevhodný pro sva řování)
Svařitelnost se zjiš ťuje: - zkouška vrubové houževnatosti
- návarová zkouška ohybem
- uhlíkový ekvivalent
uhlíkový ekvivalent:
Výroba surového železaKonečná fáze p římé redukce ve vysoké peci p ři teplot ě nad 1000°C:
FeO + C = Fe + CO
Vlastnosti ocelí
Tepelné zpracování oceli: (ohřev, výdrž, ochlazování )- žíhání (pomalé ochlazování)
- žíhání ke snížení vlastních pnutí
- rekrystaliza ční žíhání (odstran ění zpevn ění tvá ření za studena)
- žíhání na m ěkko (pevnost nižší – houževnatost vyšší)
- normaliza ční žíhání (jemná austenitická zrna)
- homogeniza ční žíhání (při rozdílech chem. složení)
- izotermické žíhání (velmi jemnozrnná struktura)
- kalení (martensit, bainit)
- popoušt ění (zvýšení tažnosti a houževnatosti)
Konstruk ční oceli
Materiál pro ocelové konstrukce
min f u / fy = 1,10min tažnost 15%
εu alespo ň 15x větší než εy
Konstruk ční oceli musí mít dostate čné vlastnosti s ohledem na:
- lomovou houževnatost (k řehký lom)
- svařitelnost
- lamelární praskavost
- kvalitu z hlediska vnit řních vad
- použité pr ůřezy musí vyhovovat mezním úchylkám a tolerancím
Materiál pro ocelové konstrukce- lamelární praskavost
- kvalita z hlediska vnitřních vad
- kvalita z hlediska povrchových vad
Konstruk ční oceli
(ČSN EN 10027 – např. Fe360, Fe430, Fe510)
Značení oceli: nap ř. 11 378.1 - j. st. J0 až J2
Hutní výrobky
Výroba: - válcování za tepla
- tvarování za studena
- odlévání
- kování
- tažení
- ohýbání
Hutní materiál
Členění do skupin: - předvalky (bloky, bramy,sochory, ploštiny,
duté p ředvalky)
- tyče
- dráty
- plechy
- široká ocel
- pásy
- trubky
- tenkost ěnné profily