Profile MSH walcowane na gorąco - Salzgitter

Warto wiedzieć

Profile MSH walcowane na gorąco

Jesteśmy jednym z wiodących przedsiębiorstw na europejskim rynku dystrybucji stali

Profile MSH walcowane na gorąco wg EN 10210 – postęp dzięki jakości.

Profile zamknięte walcowane na gorąco o przekroju okrągłym, kwadratowym i prostokątnym są z sukcesem stosowane od kilkudziesięciu lat w konstrukcjach stalowych. Rezygnacja z profili mogłaby spowodować trudności w realizacji nowoczesnych konstrukcji stalowych wraz z ich filigranowymi i transparentnymi formami. Zakres zastosowania profili zamkniętych nie ogranicza się jedynie do wysokich konstrukcji stalowych. Profile znajdują także zastosowanie przy wznoszeniu zakładów przemysłowych, hal sportowych oraz budowie mostów. Zalety profili walcowanych na gorąco są także wykorzystywane w budownictwie maszyn, m. in. w takich sektorach przemysłu jak: maszyny rolnicze, urządzenia do transportu bliskiego, budowa okrętów, transport itp. Profile wytwarzane na gorąco stosowane w wymienionych dziedzinach mają odpowiedni typ konstrukcji i spełniają obowiązujące normy. W związku z tym zaleca się dokładne przestudiowanie informacji na temat mechanicznych i technologicznych właściwości profili zamkniętych, bowiem między profilami istnieją określone różnice. Niniejszy wpis podaje Państwu informacje odnośnie różnic między profilami walcowanymi na gorąco i profilami walcowanymi na zimno.

Część 1. Wartości statyczne

Profile walcowane na gorąco – wyższe wartości statyczne dopuszczają większe naprężenia dla wszystkich obciążeń.

W wyniku różnorodnych procesów produkcji profili zamkniętych walcowanych na gorąco i na zimno powstają różne zaokrąglenia i w efekcie różne powierzchnie przekroju oraz wartości statyczne. Fakt ten stanowi ważny powód do przyporządkowania profili zamkniętych do różnych norm, a mianowicie profili wytwarzanych na gorąco do normy EN 10210, a profili zimnych do normy EN 10219.

Z uwagi na mniejsze promienie gięcia profile wytwarzane na gorąco mają zasadniczo większy przekrój od profili wytwarzanych na zimno; zalety profili gorących w stosunku do zimnych postępują wraz ze wzrostem grubości ścianki. W praktyce oznacza to, że przy identycznym wymiarze profilu możliwe jest przyjęcie większych obciążeń, czyli – inaczej mówiąc – przy identycznym naprężeniu uzyskuje się wyższy poziom bezpieczeństwa.

Schemat przedstawiający porównanie przekroju profili giętych na zimno i profili giętych na gorąco. Mniejsze promienie gięcia profili umożliwiają zwiększenie powierzchni przekroju profilu.

Rys. 1. Większe powierzchnie przekroju wynikające z mniejszych promieni gięcia.

Profile walcowane na zimno i gorąco. Wykres przedstawiający porównanie maksymalnego dopuszczalnego naprężenia zginającego i rozciągającego.

Rys. 2. Porównanie maksymalnie dopuszczalnego naprężenia rozciągającego i zginającego (profile walcowane na zimno = 100%) 100 x 100 x 10,0 mm dla S 355.

 

 

Część 2. Obciążenia zginające

Profile MSH – zaszeregowanie do optymalnych linii naprężeń zginających

Dzięki doskonałym wartościom statycznym profile zamknięte można stosować jako elementy konstrukcyjne dla dużych obciążeń zginających (podpory, drążki dociskowe do kratownic i ram). Różnorodne właściwości profili walcowanych na gorąco i na zimno znajdują odzwierciedlenie w zasadach doboru elementów ściskanych, przy czym zgodnie z normami dotyczącymi konstrukcji stalowych profile walcowane na gorąco są w przeciwieństwie do profili walcowanych na zimno klasyfikowane do wyższej linii naprężeń zginających.

Producenci profili zamkniętych walcowanych na zimno zapoczątkowali prace badawcze mające na celu uzyskanie lepszej klasyfikacji profili do linii naprężeń zginających. Projekt badawczy wspierany przez CIDECT(Comite Internationale pour le Developpement et lEtude de la Construction Tubulaire – Międzynarodowy Komitet dla Badań i Rozwoju Konstrukcji z Profili Zamkniętych) i realizowany przez Szkoły Wyższe w Aachen i Luttich objął swym zasięgiem profile walcowane na zimno nalężące do „nowej generacji” (1). Mowa tu o profilach wyprodukowanych w oparciu o nowe i ulepszone analizy stali z wykorzystaniem zmodernizowanych linii produkcyjnych. Wynik rozczarowuje producentów profili walcowanych na zimno. Mimo zaklasyfikowania do lepszej linii naprężeń zginających „a” profile zamknięte wytwarzane na zimno muszą zostać zdegradowane do kategorii „c”. Poniższy diagram z raportu końcowego porównuje linię naprężeń zginających „c” z wynikami testu.

 

Raport stwierdza: „Diagram pokazuje, że linia naprężeń zginających „c” wg normy Eurocode 3 opisuje w zadowalający sposób rzeczywisty przebieg zginania, mimo że linia „c” przecenia rzeczywisty przebieg zginania badanych elementów. Statystycznie analiza testów wykazuje współczynnik bezpieczeństwa częściowego y*M = 1,15, będący w doskonałej zgodności z wymaganą przez normę Eurocode 3 wartością y*M = 1,1.”

Część 3. Spawalność

Profile MSH – bezproblemowe spawanie – także w strefie narożników.

Wpływy różnego rodzaju mechaniczno-technicznych właściwości profili gorących i zimnych są wyraźnie widoczne podczas spawania. Z uwagi na to, że formowanie na zimno stanowi jeden z najistotniejszych czynników wywołujących niebezpieczeństwo pęknięć kruchych, w stosowanych przepisach dot. spawania są podane regulacje, które nie tylko zalecają stosowanie określonych grup gatunków stali w zależności od stopnia odkształcenia, lecz także precyzują czas spawania w obszarach formowanych na zimno.

Europejska norma dotycząca konstrukcji stalowych – EN 1993 (EC3) – podaje warunki, które muszą być spełnione podczas spawania w obszarach formowanych na zimno i w strefach sąsiednich. Wartości te zostały przejęte z niemieckiej normy dotyczącej konstrukcji stalowych DIN 18 800. Poniżej jest podane porównanie miarodajnego parametru wewnętrznego promienia zaokrąglenia do grubości ścianki (ri/t) wg norm EC3 i EN 10219.

 

Zakres grubości ścianki [mm] Wymagana wartość ri/t wg EC3 dla umożliwienia spawania Istniejąca wartość ri/t wg normy produkcyjnej EN 10219
≤ 4 1,0 1,0
4 < t ≤ 6 1,5 1,0
6 < t ≤ 8 1,5 1,5
8 < t ≤ 10 2,0 1,5
10 < t ≤ 12 2,0 2,0
12 < t ≤ 24 3,0 2,0

t= grubość ścianki
ri = wewnętrzny promień gięcia

Przy zakresach grubości ścianek zaznaczonych na czerwono stosunek promienia wewnętrznego do grubości ścianki wg normy produkcyjnej EN 10 219-2 jest tak mały, że spawanie profilu zamkniętego walcowanego na zimno wg EC 3 jest w zasadzie niedopuszczalne.

Poniższa tabela porównuje wymagany promień gięcia wg normy EC 3 z wewnętrznym promieniem gięcia wynikającym z normy produkcyjnej.

Grubość ścianki w mm Wymagany wewnętrzny promień zaokrąglenia zgodnie z normą EC3 w mm Istniejący wewnętrzny promień zaokrąglenia zgodnie z normą EN 10219-2 w mm
5,0 7,5 5,0
10,0 20,0 15,0
12,5 37,5 25,0

Na podstawie przykładów widać, że dla profili zamkniętych walcowanych na zimno zgodnie z normą EN 10219-2 dotrzymanie warunków spawania wg normy Eurocode 3 może okazać się niemożliwe dla wielu zakresów grubości ścianek. Ponadto żadne deklaracje producentów lub handlowców nie mogą wprowadzać użytkowników w błąd, bo w tym zakresie muszą obowiązywać wszystkie normy. Z uwagi na to, że również w sąsiednich obszarach 5xt spawanie nie jest dozwolone, w profilu zamkniętym walcowanym na zimno 100x100x5,0mm (200x200x10,0mm) spawanie zgodnie z normą Eurocode 3 jest dopuszczalne tylko w środku profilu 30mm (60mm). W efekcie profile zimne uniemożliwiają powstawanie prawidłowej konstrukcji spawanej.

Wymienione ograniczenia nie dotyczą profili MSH, bo te z reguły są walcowane na gorąco. Spawanie można przeprowadzić w sposób bezproblemowy na całym przekroju łącznie z obszarem brzegowym.

Zastosowanie normy Eurocode 3 w profilach zamkniętych walcowanych na zimno wg EN 10 219-2

Przypisy i odwołania:

  1. Cidect Research Programs 2 R: Bucking Behavior of a New Generation of Cold-Formed Hollow Sections, Final Report 1996.

Masz pytania?

Zadzwoń lub napisz, na pewno pomożemy.

Zadzwoń

+48 63 27 438 00

Napisz

biuro@salzgitter.pl