KONSTRUKSJONSSTÅL MATERIAL- EGENSKAPER

Transkript

1 KONSTRUKSJONSSTÅL MATERIAL- EGENSKAPER FASTHETER For dimensjoneringen benyttes nominelle fasthetsverdier for f y og f u - f y =R eh og f u =R m iht produkstandardene - verdier gitt i følgende tabeller Karakteristisk verdi f m k (k=1,645 for 5% fraktilen) k f f Stålsort (fasthetsklasse) Stålkvalitet (metallurgi) Varmvalsede profiler Standard og fasthetsklasse Nominell platetykkelse (mm) t 40 mm 40 mm<t 80 mm f y (N/mm 2 ) f u (N/mm 2 ) f y (N/mm 2 ) f u (N/mm 2 ) EN S S S S EN S275 N/NL S355 N/NL S420 N/NL S460 N/NL NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

2 EN S275 M/ML S355 M/ML S420 M/ML S460 M/ML EN S235 W S355 W EN S460Q/QL/QL Standard og fasthetsklasse Fastheter for hulprofiler Nominell platetykkelse (mm) t 40 mm 40 mm<t 80 mm f y (N/mm 2 ) f u (N/mm 2 ) f y (N/mm 2 ) f u (N/mm 2 ) EN S235 H S275 H S355 H S275 NH/NLH S355 NH/NLH S420 NH/NHL S460 NH/NLH EN S235 H S275 H S355 H/ML S275 NH/NLH S355 NH/NLH S460 NH/NLH S275 MH/MLH S355 MH/MLH S420 MH/MLH S460 MH/MLH NB! Dette er nominelle verdier, som er lavere enn de karakteristiske. NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

3 DUKTILITETSKRAV - Stålene som er nevnt i tabellene kan betraktes som å tilfredsstille duktilitetskravene i standarden - Minimumskrav for andre stål (nasjonale verdier) * f u /f y 1,10 * bruddforlengelse 15% * ε u 15 ε y STÅLKLASSIFISERING Stålets klassifiseres i NS-EN ved S xxx yy zz xxx= minimum spesifisert flytegrense yy = spesifisert slagseighet JR=27 J ved romtemperatur J0=27 J ved 0 o C J2=27 J ved 20 o C K2=40 J ved 20 o C zz = leveringstilstand FU= utettet stål FN= utettet stål ikke tillatt FF= tettet stål Normaliserte finkornstål er spesifisert i NS-EN S xxx y z y= leveringstilstand N= spesifisert slagseighet ved temperatur ikke mindre enn -20 O NL= spesifisert slagseighet ved temperatur ikke mindre enn -50 O Termomekanisk valset stål er spesifisert i NS-EN Slagseighet verifisert iht NS-EN I tillegg skal slagseighetsprøver utføres på langsprøver ved M = slagseighet spesifisert ved 20 o C ML= slagseighet spesifisert ved 50 o C NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

4 Terminologi: Konstruksjonsstål Fellesbetegnelse for sveisbare stål Høyfaste stål Stål med flytespenning f y 460 N/mm 2 Finkornstål Stål legert med finkorndannende elementer (aluminium, niob, nitrogen) Seigherdingsstål Varmebehandlet stål; oppvarming, bråkjøling og anløping Normaliserte stål Stål som har fått en finkornet og homogen struktur ved hjelp av varmebehandling Rusttrege stål Stål som er legert (kobber) slik at det har fått et oksydlag på overflaten Symboler: N Finkornbehandlet stål (normalisert) NL Finkornbehandlet, lavtemperatur slagseighet (min 27 J ved 50 o M Termomekanisk valset stål ML Termomekanisk valset, lavtemperaturstål Q Seigherdingsstål QL Seigherdingsstål, lavtemperatur stål SPRØDBRUDD OG SLAGSEIGHET Slagseigheten benyttes til å karakterisere stålenes evne til å motstå sprødbrudd. KV (Joule) Sprødbrudd avhenger av - lave temperaturer - høy belastningshastighet - 3-D spenningstilstander - Eldning og herdning NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

5 Stålene skal ha tilstrekkelig slagseighet til at sprødbrudd ikke opptrer ved laveste driftstemperatur (T=50 år). Metode for valg av stålkvalitet er gitt i NS-EN Maksimal tillatt godstykkelse avhenger av slagseigheten (K v ), referansetemperaturen T Ed (50 års returperiode) og referansespenningen σ Ed. Standard Norge har valgt σ Ed =0,75 f y. I prinsippet er dette samme fremgangsmåte som i NS Through-thickness properties. Dersom stålplaten blir utsatt for strekkspenninger normalt på platens plan kan den delamineres. Dette kan oppstå f eks dersom strekkflensen i en bjelke er sveist til flensen av en søyle. Dette er dekket i NS-EN , punkt 3. NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

6 MATERIALFAKTORER Ordinær bruddgrensetilstand for bygninger γ M1 =1,05 benyttes når f y benyttes som fasthetsparameter γ M2 =1,25 benyttes når f u benyttes som fasthetsparameter Tverrsnittskapasitet γ M0 =1,05 Stavknekking γ M1 =1,05 Kapasitet av svekket tverrsnitt γ M2 =1,25 Skrueforbindelser γ M2 =1,25 Sveiste forbindelser γ M2 =1,25 Friksjonsforbindelser * γ M3 =1,25 *γ M3 =1,40 benyttes ved overstore/avlange hull i Kategori C Ulykkesgrensetilstanden Alle materialfaktorer settes lik 1,0 Utmattingsgrensetilstanden γ Mf =1,0 Bruksgrensetilstanden γ M3 =1,10 benyttes i friksjonsforbindelser. Forøvrig settes alle materialfaktorer lik 1,0 NB! For andre konstruksjoner (bruer) gjelder andre verdier. NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

7 PLASTISITETSTEORIENS GRENSETEOREMER Ved en plastisk analyse/dimensjonering søkes den last eller kraft som gir plastisk sammenbrudd. Materialet modelleres som stivt plastisk, hvor de elastiske deformasjoner neglisjeres, og forskyvningene forblir ubestemt. Ved hjelp av plastisitetsteoriens grenseteoremer bestemmes øvre og nedre grenser for bruddlast eller kapasitet. Øvre grenseteorem En valgt (antatt) kinematisk mulig mekanisme vil ved en arbeidsbetraktning, hvor det yttre arbeid settes lik det indre plastiske arbeid, gi en kapasitet som er større eller lik den korrekte verdi. Nedre grenseteorem Dersom en valgt (antatt) fordeling av spenninger/krefter innen en konstruksjon tilfredsstiller likevekt mellom indre og yttre krefter og ikke på noe sted overskrider den plastiske kapasitet, vil den resulterende beregnede bruddlast være lik eller mindre enn den korrekte verdi. NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8

8 Dannelse av flyteledd Flyteledd A dannes først, ved en last P=16M pl /3L. Ved en lastøkning får leddet en plastisk rotasjon θ pl inntil M B =M pl. Ved bruk av flyteleddmetoden må man påvise at de første leddene som dannes tåler plastiske rotasjoner uten at steg eller flenser knekker plastisk, dvs profilet må være i tverrsnittsklasse 1. Det siste flyteleddet som dannes skal kun plastifiseres, men får ikke plastisk rotasjon, dvs tverrsnittsklasse 2. NS-EN Kurs Materialegenskaper Per Kr. Larsen av 8