KM W 25 lekkie konst met stud


PLAN WYKAADU
WPROWADZENIE
ZALETY I WADY KONSTRUKCJI ALUMINIOWYCH
ZASTOSOWANIE
PRODUKCJA ALUMINIUM I STOPÓW
KONSTRUKCJE METALOWE
WAAŚCIWOŚCI ALUMINIUM I STOPÓW
WYTWARZANIE I ASORTYMENT WYROBÓW
POACZENIA
Lekkie konstrukcje metalowe
WYMIAROWANIE ELEMENTÓW
BELKI I BLACHOWNICE
KRATOWNICE
LITERATURA
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 1 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 2
09-03-30 2
WPROWADZENIE ZALETY I WADY KONSTRUKCJI ALUMINIOWYCH
ZALETY [2]:
GLIN (Al)
- mały ciężar objętościowy,
- gęstość 2,70 g/cm3,
- duża wytrzymałość przy rozciąganiu i ściskaniu,
- odporność na korozję atmosferyczną (nie wszystkie stopy),
- jest trzecim najpowszechniejszym pierwiastkiem występującym na
- odporność na działanie wielu czynników chemicznych,
powierzchni Ziemi, w przyrodzie występuje w związkach-minerałach,
- nieiskrzenie przy uderzeniach (zbiorniki na paliwa),
z których najważniejszy to boksyt,
- antyferromagnetyczność (brak zaburzeń pola magnetycznego),
- związki (sole) aluminium znane i stosowane były już w starożytności
- wzrost wytrzymałości wraz ze spadkiem temperatury,
(barwniki, środki antyseptyczne),
- odporność na kruche pękanie.
- w stanie czystym otrzymał go po raz pierwszy duński fizyk
WADY:
H.Ch. Oersted w 1825 r.,
- wysokie koszty materiału,
-na skalę przemysłową glin zaczęto wytwarzać w drugiej połowie XIX w.,
- bardzo mała odporność na wysokie temperatury (temp. topnienia Al
660oC),
- w stanie czystym jest kruchy i łamliwy, dlatego w praktyce najczęściej
- bezpośredni kontakt z niektórymi substancjami jest niedopuszczalny
stosowane sÄ… stopy aluminium z innymi pierwiastkami.
i wymaga zastosowania pośrednich warstw izolacyjnych (np. stal, beton,
mur, zaprawy).
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 3 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 4
ZASTOSOWANIE PRZYKAADY ZASTOSOWANIA
PALMIARNIA I CIEPLARNIA W OGRODZIE BOTANICZNYM UJ
Na podstawie [2]:
- konstrukcje nośne o dużych rozpiętościach,
- konstrukcje dla przemysłu chemicznego, znajdujące się w
Lokalizacja: Kraków
agresywnych środowiskach,
Okres budowy: 1959-60
- konstrukcje tymczasowe, rozbieralne, wielokrotnego użytku (np.
Materiał: AlMgSi1 - PA4
rusztowania),
Zużycie materiału: ok. 35 ton
- lekkie obudowy budynków halowych i szkieletowych,
Konstruktorzy: W. Wojnowski
- konstrukcje narażone na korozję (np. zbiorniki do magazynowania
W. Merunowicz
glikolu, fenolu, tłuszczów, itp.),
P. Skrzynecki
- zbiorniki narażone na działanie niskiej temperatury (np. do
magazynowania skroplonych gazów).
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 5 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 6
PRZYKAADY ZASTOSOWANIA PRZYKAADY ZASTOSOWANIA
PALMIARNIA I CIEPLARNIA W OGRODZIE BOTANICZNYM UJ DACHY SYSTEMU VACONOROOF
Rozpiętość do 120 m
WÅ‚ochy " 30,65 m
SÅ‚owenia " 60,96 m
yródło [2]
yródło [2] Niemcy " 16,90 m
yródło [www.vacono.com]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 7 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 8
PRZYKAADY ZASTOSOWANIA PRZYKAADY ZASTOSOWANIA
DACHY SYSTEMU VACONOROOF POKRYCIA PAYWAJCE SYSTEMU VACONODECK
yródło [5]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 9 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 10
PRZYKAADY ZASTOSOWANIA PRODUKCJA ALUMINIUM
POKRYCIA PAYWAJCE SYSTEMU VACONODECK
Glin (aluminium) występuje w przyrodzie w postaci minerałów takich
jak:
- boksyt (głównie wodorotlenki glinu),
- glinokrzemiany,
- kaoliny,
- glinki.
Otrzymywanie aluminium:
boksyt tlenek glinu Al
metody termiczne
Al2O3 elektroliza
lub chemiczne
yródło [www.vacono.com]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 11 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 12
yródło [www.vacono.com]
STOPY ALUMINIUM STOPY ALUMINIUM
Hydronalium (inaczej: altmag, peraluman): W celu poprawy właściwości mechanicznych stopu (głównie wzrost
- stop aluminium z magnezem (AlMg), wytrzymałości i poprawa właściwości plastycznych) stosuje się obróbkę
- średnia wytrzymałość, średnia odporność na korozję, dobra cieplną stopów aluminium.
spawalność.
Anticorodal (inaczej: aldrey):
- stop aluminium z magnezem i krzemem (AlMgSi),
- średnia wytrzymałość, wysoka odporność na korozję, średnia
spawalność.
Duraluminium (inaczej: dural, duralumin):
- stop aluminium z miedziÄ… i magnezem (AlCuMg),
- duża wytrzymałość, słaba odporność na korozję, słaba spawalność.
Duralumin cynkowy:
- stop aluminium z cynkiem i magnezem (AlZnMg),
- duża wytrzymałość, średnia odporność na korozję, dobra
spawalność; z dodatkiem miedzi (AlZnMgCu)  najwyższa
yródło [2]
wytrzymałość, ale słaba odporność na korozję i słaba spawalność.
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 13 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 14
WAAŚCIWOŚCI ALUMINIUM I STOPÓW WAAŚCIWOŚCI ALUMINIUM I STOPÓW
Rm = 120 - 310 [MPa]
R0,2 = 60 - 250 [MPa]
E = 70 [GPa]
G = 27 [GPa]
½ = 0,3
A5 = 10  16 %
Å‚ = 2700 kg/m3
Ä…t = 23·10-6 [1/oC]
(dla stali Ä…t = 12·10-6 [1/oC])
yródło [1]
yródło [1]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 15 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 16
WYTRZYMAAOŚCI OBLICZENIOWE STOPÓW WYTWARZANIE WYROBÓW ZE STOPÓW ALUMINIUM
W nawiasie podano
Metody wytwarzania:
wytrzymałości
obliczeniowe konstrukcji
- wyciskanie (materiał pod naciskiem stempla wypływa przez otwór lub
osłabionych spawaniem.
otwory w narzędziu albo przez szczeliny utworzone przez narzędzia),
- walcowanie (kształtowanie materiału między obracającymi się
walcami),
- ciągnienie (formowanie przez przeciąganie materiału wyjściowego
przez otwór, którego pole przekroju jest mniejsze niż pole
przeciąganego materiału).
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 17 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 18
ASORYMENT WYROBÓW ALUMINIOWYCH ASORYMENT WYROBÓW ALUMINIOWYCH
yródło [www.gk-kety.com]
- blachy (płaskie i profilowane),
- pręty (okrągłe, prostokątne, sześciokątne),
Przekrój kształtownika do konstrukcji dachu
- kształtowniki (kątowniki, ceowniki, teowniki, rury),
systemu VACONOROOF.
- kształtowniki specjalne (np. do lekkiej obudowy, ślusarki itp.)
yródło [www.vacono.com]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 19 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 20
POACZENIA KONSTRUKCJI ALUMINIOWYCH POACZENIA TRZPIENIOWE
Na nity stosuje się stopy PA20N-0 oraz PA45-T4, a na śruby PA45-T6.
Do łączenia elementów z aluminium i jego stopów stosuje się
połączenia:
Zaleca się stosować połączenia dwucięte.
- nitowe,
Średnice nitów nie powinny być większe niż 18 mm.
- śrubowe,
- spawane, Dobór średnic (d) można przeprowadzić wg zalecenia:
- klejone,
tmin < d < 4Å"tmin
- zgrzewane.
gdzie:
tmin  grubość najcieńszego łączonego elementu.
Wytrzymałość obliczeniowa nitów i śrub na ścinanie:
,
f = 0,6Å" fdt
dv
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 21 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 22
POACZENIA TRZPIENIOWE POACZENIA SPAWANE
Rozmieszczenie łączników:
Do spawania aluminium i jego stopów stosuje się metody:
- TIG  spawanie elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych,
- MIG  spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych.
yródło [3]
a1 e" 2,5 d
a2 e" 2,0 d
a, a3 e"3,0 d
gdzie:
d  średnica łącznika.
yródło [3]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 23 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 24
POACZENIA SPAWANE POACZENIA SPAWANE
Kształtowanie połączeń spawanych:
yródło [2]
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 25 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 26
WYMIAROWANIE ELEMENTÓW WYMIAROWANIE ELEMENTÓW
STATECZNOŚĆ MIEJSCOWA:
ELEMENTY OSIOWO ROZCIGANE:
Stateczność miejscową ścianek elementów sprawdza się, jeżeli
N
à = d" fdt smukÅ‚ość Å›cianki p = b/t jest wiÄ™ksza od granicznych wartoÅ›ci
An
smukłości 1 podanych w Tablicy 15-9, 15-10 i 15-11. Odpowiednie
wzory można znalezć w [2].
gdzie:
N  siła rozciągająca,
An  przekrój netto,
fdt  wytrzymałość obliczeniowa na rozciąganie .
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 27 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 28
WYMIAROWANIE ELEMENTÓW WYMIAROWANIE ELEMENTÓW
yródło [2]
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 29 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 30
WYMIAROWANIE ELEMENTÓW WYMIAROWANIE ELEMENTÓW
ELEMENTY OSIOWO ÅšCISKANE:
Zaleca się aby smukłość elementu ściskanego nie przekraczała 180,
a w przypadku obciążeń dynamicznych 120.
N
à = d" fdc Å"Õ
A
gdzie:
N  siła ściskająca,
A  przekrój elementu,
fdc  wytrzymałość obliczeniowa na ściskanie,
Ć  współczynnik wyboczeniowy.
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 31 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 32
WYMIAROWANIE ELEMENTÓW WYMIAROWANIE ELEMENTÓW
ELEMENTY ZGINANE:
Nośność elementów zginanych sprawdza się tak jak elementów
stalowych, przyjmując odpowiednie wytrzymałości obliczeniowe (fdt lub
fdc). Ponadto muszą być spełnione warunki:
à d" fdt
Ä d" fdv
à d" fdc
z
gdzie:
à  naprężenia normalne od obciążeÅ„,
Ä  naprężenia styczne od obciążeÅ„,
Ãz  naprężenia zastÄ™pcze (przy zÅ‚ożonym stanie naprężenia),
fdt, fdc, fdv  wytrzymałości obliczeniowe na rozciąganie, ściskanie i
ścinanie.
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 33 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 34
WYMIAROWANIE ELEMENTÓW WYMIAROWANIE ELEMENTÓW
ELEMENTY ZGINANE  STATECZNOŚĆ OGÓLNA BELEK:
Stateczność ogólną belek należy sprawdzać, gdy pas ściskany nie jest
połączony ze sztywną tarczą i gdy smukłość belki y=L/iy jest większa
od wartości 1 podanych w Tablicy 15-6. Odpowiednie wzory można
znalezć w [2].
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 35 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 36
BELKI I BLACHOWNICE KRATOWNICE
W przypadku belek zaleca się stosować przekroje z rozbudowanym W przypadku kratownic zaleca się aby długości prętów ściskanych były
pasem ściskanym (zabezpieczenie przed utratą ogólnej stateczności - jak najmniejsze (z uwagi na możliwe wyboczenie).
zwichrzenie) i pogrubionymi półkami (zabezpieczenie przed miejscową
utratą stateczności).
yródło [2]
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 37 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 38
KRATOWNICE LITERATURA
Z uwagi na wrażliwość stopów aluminium na wpływ karbu oraz 1. M. Aubiński, A. Filipowicz, W. Żółtowski  Konstrukcje metalowe. Część I Wydawnictwo
Arkady, Warszawa 2007
nierównomierność i koncentrację naprężeń pręty należy łączyć
2. M. Aubiński, W. Żółtowski  Konstrukcje metalowe. Część II Wydawnictwo Arkady,
współosiowo.
Warszawa 2007
3. K. Rykaluk  Konstrukcje stalowe. Podstawy i elementy DWE, Wrocław 2001.
4. W. Bogucki, M. Żyburtowicz  Tablice do projektowania konstrukcji metalowych
Połączenia prętów
Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2007
kratowych najczęściej
5. Materiały reklamowe grupy VACONO (Aluminium Rheinfelden GmbH)
6. Materiały dydaktyczne ESDEP
wykonuje siÄ™ jako nitowane,
w celu uniknięcia
zmniejszenia wytrzymałości
materiału przy spawaniu.
yródło [2]
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 39
09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 39 09-03-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 25 40


Wyszukiwarka