Deformation
Eftersom deformation er dimensiongivende for de flest stålkonstruktioner i dag, så vil jeg gerne høre hvad E-modul er for S960.
Hvis E-modul er det samme som for S235, så skal vi nok ikke opleve nogle ændringer i byggeriet.
Stærkere stål kan halvere stålforbruget i bygninger
Arkitekter og bygningsingeniører vil i fremtiden kunne tegne og bygge bygningsstrukturer, der er højere og tyndere, og hvor det bærende stål i sig selv vil veje mindre af bygningens totalvægt og derfor kræve mindre af sig selv.
Det bliver muligt, hvis højstyrkestål af typen S960 godkendes til EU's bygningsreglement, og Aarhus Universitet har i samarbejde med otte partnere fra EU's universiteter og stålindustri indledt forsøg, der skal skabe præcedens for at opgradere fra S700 til S960 i EU's byggereglement. Tallet angiver stålets trykstyrke målt i megapascal.
»Det vil kunne reducere stålforbruget i bygninger med op til 50 procent,« siger Kuldeep Virdi, Insittut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.
Frys!
Stål fremstilles ved at blande jern og kul, men selv om det er stærkt, vil det ikke kunne tåle at blive vredet eller bøjet uden at krakelere, hvis ikke der tilsættes et væld af andre kemikalier for at styrke stålet uden at skulle fylde så meget smuldret kul i.
På den svenske stålproducent Ssabs varedeklaration for højstyrkestålet S960 er der en liste med 15 forskellige tilsætningskemikalier. Der er kun blot to, mangan og nikkel, som hver er over 1 procent af massen. De andre 13 er bare et lille pift af for eksempel titanium eller fosfor. Hemmeligheden bag S960's styrke skal dog ikke findes i legeringen, men snarere i varmebehandlingen.
»Præcis hvordan vi køler det, vil jeg ikke afsløre, men ideen er, at jo hurtigere temperaturfald man kan påføre det varme stål, des bedre bibeholder det den stærke mikrostruktur, det får ved høje temperaturer. Langsom køling ville give stålet tid til at deformere den ellers stærke mikrostruktur,« siger Eva Péturson, ph.d. i Struktural Technology, Ssab Group til Ingeniøren.
»Uden at afsløre for meget kan jeg godt sige, vi snakker om temperaturfald på flere hundrede grader i løbet af millisekunder,« tilføjer hun.
Først skal det testes til byggeri
Gudmund Brændgaard, der er udviklingschef ved Højbjerg Maskinfabrik, har positive erfaringer med højstyrkestål, som maskinfabrikken bruger i sine kraner.
»Det har direkte afsmitning på kranens totalvægt og derfor også løftekapaciteten, når vi går en klasse op i højstyrkestål,« siger han.
Den jyske maskinfabrik bruger S700, S900 og S960 i sine kraner og overvejer gå videre op i S1100 og S1300, når muligheden byder sig.
»Men lige nu er den højeste kvalitet inden for båndstål S960, som vi har brugt siden 2001,« siger Gudmund Brændgaard.
På Aarhus Universitet har forskerne også øje for det seje stål.
»Vi ved allerede, at det er meget stærkere. Vi skal bare bevise, at det er lige så velegnet til bygningskonstruktioner,« siger Kuldeep Virdi.
»Her skal dets egenskaber kortlægges: Det skal testes, hvor meget sammenboltede forbindelser kan holde til. Søjler af stålet skal vrides og bukkes for at finde vridningskapaciteten i forskellige former og tykkelser. Vi vil lave modeller med Finite Element-beregninger, som er avanceret matematik. Når testdata er blevet modelleret og bekræftet, udmunder det i nye regler for bygningsdesign,« forklarer forskeren.
Herefter vil det så være klar til at blive brugt i byggeindustrien, spare op til halvdelen af stålet og give mulighed for højere, tyndere bygningsstrukturer.
Er der grænser for, hvor høje og tynde bygninger I kan lave?
»Like we engineers say: Only the sky is the limit,« siger Kuldeep Virdi.
Han medgiver dog, at hvis man (teoretisk) byggede for høje og slanke bygninger med det nye seje stål, vil de kunne blafre i vinden, bøje og knække under deres egen vægt.
Læs også
Stålets historie
For interesserede kan jeg anbefale
Materialernes hemmelighed (1:3)
som blev sendt i går på DR2 kl. 19.05.
Re: Deformation
Du kan være ret sikker på at e-modulet er stort set det samme. Men ved at reducerer stålets egenvægt reduceres deformationen også.
Resonans-svingninger
Interessant, men en sideeffekt kunne være, at en øget slankhed kunne medføre problemer med resonans-svingninger fra fx personer, når deres gangfrekvens rammer konstruktionens egenfrekvens. Slankere konstruktion, mindre inertimoment, og mindre egenfrekvens. Så må vi håbe at stivheden, E-modulen, også er større end for det traditionelle stål, for at opveje det mindre inertimoment, men det lyder ikke til at være tilfældet.
Sejt om stivhed i stärkt stål
Mange blander disse begreber:
- Sejt stål har som regel laverer styrke
- Stivheden for alle normale stål er E=210 000 MPa ved stuetemp.
- Styrken hos disse stål er afhängig af varme f.eks. brand og svejsning
- Udnyttes styrken blir delen mere elastisk
Billedet antyder hvilke designändringer man kan forvendte, hilser Tyge
Re: Resonans-svingninger
Resonans problemer designer en god ingeniør sig ud af. inertimomentet afhænger af dimensionen og ikke af stålets styrke. Men højstyrkestål kan du lave en relativt let gitter konstruktion der bære det samme som en mange gange tungere I-bjælke.
Det er mere spændende hvordan stålet opfører sig med hensyn til sejhed, udmattelse, deformations hærdning, svejsbarhed m.m.
Re: Resons-svingninger
Jeg er udmærket klar over, at inertimoment er en geometrisk parameter, og ikke en mekanisk parameter. Men hvis du vil udregne en udæmpet egenfrekvens, så er det givet som kvadratrod(k/m)1/(2pi). Hvis vi betragter en simpelt understøttet bjælke, hvor vi vil finde egenfrekvensen, og vi behandler det som et system med én frihedsgrad, så er k givet som k = (EIpi^4)/(2l^3), hvor l er længden af bjælken. m er givet som m = 1/2my*l, hvor my er massen pr. løbende meter. Summa summarum,så kan du se at både EI og indgår i beregningen af k, og hvis inertimomentet går ned, men E er den samme, så ender du op med en lavere egenfrekvens..
Tilsætning af kul?
Af artiklen kan man få det indtryk, at stål fremstilles ved at blande jern og kul mekanisk, bl.a. står der: "...uden at skulle fylde så meget smuldret kul i."
Er det virkelig sådan det foregår nu om dage?
Re: Resons-svingninger
Hele idéen
Overskriften:
"Stærkere stål kan halvere stålforbruget i bygninger"
antyder mindre stålmängde my kg/m, og det bör indgå i Søren Østergaard Jensens overvejelse om egenfrekvenser.
I byggenormer er max nedbøjningen i bjælkelag sat i relation til spændvidde, og den laveste egenfrekvens bliver ofte den samme for samme spændvidde.
Mvh Tyge
Ang.: Re: Resons-svingninger
....hvis inertimomentet går ned, men E er den samme, så ender du op med en lavere egenfrekvens..
Med højstyrkestål er det ikke sikkert at inertimomentet går ned som du antager.
De færre kg/m betyder ikke at man går ned i en lavere dimension i standard I- eller H-profiler.
Men nok nærmere at man samtidigt i højere grad end nu går fra standard I- eller H-profiler og over i gitterspær eller ligende. Så man udnytter mm2'erne i tværsnittet optimalt både mht. styrke og stivhed.
Jeg vil tro at den ekstra styrke flytter ved grænsen for hvornår gitterspær bliver rentable over standardprofiler.
Det er nok også en af grundene til at netop billedet af gitterkonstruktionen er valgt til at pryde denne artikkel ;o)
Dobbeltkonfekt
Der er kun blot to
Enten hedder det "der er kun to" eller "der er blot to".
S960 anvendes før det er godkendt?
Jeg er ikke bygningsingeniør, men hvordan kan det være, at man i Sverige anvender S960 til et stadion til 50.000 tilskuere, når det endnu ikke er godkendt til EU's bygningsreglement?
Hvordan kan det være, at man først er ved at få det godkendt til byggeri nu, når det har været på markedet længe? Højbjerg Maskinfabrik nævner jo, at de har anvendt det til deres kraner siden 2001.
Re: Stålets historie
For interesserede kan jeg anbefale Materialernes hemmelighed (1:3) som blev sendt i går på DR2 kl. 19.05.
Tak for tippet.
Alle seriens tre dele kan ses online her:
http://www.dr.dk/tv/program/materialernes-...
Med hensyn til stål......
.......så mener jeg at den rette betegnelse for ståls sammensætning her i et ingeniørblad er legeringselmenter og ikke "kemikalier og smuldret kul" .
Ydermere mener jeg at det er stålets trækstyrke der er den interessante i forbindelse med betonkonstruktioner og ikke som her angives trykstyrke
Re: Dobbeltkonfekt
tak for det. nu forstår jeg artiklen meget bedre..;-)
Kommentarer (15)