ACÉLAz acél gyártása és tulajdonságai

Dr. Kausay TiborBME Építőanyagok és Magasépítés Tanszék

Budapest, 2017. február;frissítve: 2018. február

Kausay 1

AZ ACÉLGYÁRTÁS TERMÉKEINEKRÖVID ISMERTETÉSE

VasércVasércnek az olyan vastartalmú kőzeteket(vaskőzeteket) nevezzük, amelyekben avastartalmú ásványok koncentrációja már olyanmagas fokú (legalább 25 tömeg%), hogy azokatkohászati úton érdemes feldolgozni. A vasérc-féleségek a vas- és acélgyártás kiindulásinyersanyagai, amelyek közül a legfontosabbak:hematit (vörösvasérc), magnetit (mágnesvasérc),limonit (barnavasérc), sziderit (pátvasérc), fayalit(szilikátos vasérc).

Kausay 2

Kausay3

NyersvasA nyersvasat vasércből, nagyolvasztó kohóban állítjákelő. Az előkészített (meddőtlenített, aprított,osztályozott, kevert, pörkölt stb.) vasércet koksszal ésolvadáspontot csökkentő hozaganyaggal helyezik akohóba. Az olvadáspont csökkentő, salakképzőhozaganyag rendszerint mészkő, dolomit, bauxit.A kohóból kikerülő nyersvas egy vasötvözet,amelynek széntartalma 2,5 - 5,0 tömeg%, és amelyrendszerint 1 - 4 tömeg%-ban tartalmaz szennyezőket:mangánt, szilíciumot, ként, foszfort stb.A nyersvas-termelésnek kb. 10 - 15 tömeg%-át öntödeicélokra használják fel, a többiből acélt gyártanak.A nyersvasgyártás mellékterméke a kohósalak.

Kausay 4

A nagyolvasztó kohósalak a nyersvaselőállításakor keletkező szilikátolvadék (nyersvas-gyártási melléktermék).Ha a forró, folyékony kohósalakot 1 - 7 cmvastagságú rétegekben nagyméretű ágyba öntik,és egyenletesen, lassan (8 - 10 nap) hagyjáklehűlni, akkor darabos kohósalakot nyernek.Ennek szerkezete tömör, és a hűtés során azönsúly-nyomás hatására átkristályosodik.Belőle töréssel, osztályozással feltöltési anyag,szórt útalap, út és vasúti felépítményikohósalakkő, betonadalékanyag állítható elő.

5

Folyékony nagyolvasztó kohósalak lehűtése darabos,osztályozatlan kohósalakkő gyártása céljára.

Ózd, 1970-es évek

Alkalmas útpályák „szórt alapja”, valamint ágyazatok,feltöltések készítésére. Szemnagysága 0 – 140 mm.

Kausay

Kausay 6

Ha a forró, folyékony kohósalakot egyenletesen eloszlatva,perforált, habosító tálcára juttatják, és a perforált falon át4 - 5 atü nyomással vizet nyomnak, akkor a vízsugár abeömlő forró salakkal érintkezve gőzzé válik, és a salakothabosítja. A még izzó, de már habosított salak a hűtőtérrekerül, ahol lassan hűlve átkristályosodik.Ez a habosított kohósalak, amely törve és osztályozvahőszigetelő anyagként, vízszűrő anyagként, könnyűbeton-adalékanyagként hasznosítható.

- atü (Atmosphäre Überdruck) =az att atmoszféra túlnyomás német megfelelője

- 1 att (a technikai atmoszféra túlnyomása) =az 1 at feletti nyomás

- 1 at (technikai atmoszféra) = 1 kp/cm2= 98066,5 N/m2 =0,980665 bar = 0,967841 atm

Kausay 7

Ha a forró,forró, tűzfolyóstűzfolyós kohósalakkohósalak--olvadékotolvadékot ún.granulálótoronyban vízzelvízzel gyorsangyorsan hűtikhűtik lele, akkorszemcsés szerkezetű, nagyrészt üveges állapotú, ún.granuláltgranulált kohósalakkohósalak keletkezik, amelynek rejtetthidraulikus tulajdonsága van.A granulált kohósalak-zagyot víztelenítik, miáltalvíztartalma jelentősen lecsökken.A granulálás során keletkező vízgőzt kondenzálják(lehűtik folyékony vízzé), és a befecskendezetttöbbletvízzel együtt a forró víz tárolóbanösszegyűjtve vezetik a víz-körfolyamatba.A granuláláshoz szükséges vizet az így visszanyertvízhez mintegy 0,5 m3/(kohósalak tonna) friss vizetkeverve állítják elő.

Kausay 8

A granuláltgranulált kohósalakkohósalak portlandcement-klinkerrel, égetett darabos mésszel,égetett dolomittal, anhidrittel együtt finomra őrölve, és vízzel keverve, vagyönmagában finomra őrölve, és gerjesztőkkel (portlandcement, mészhidrát,őrölt égetett mész), valamint vízzel keverve, víz alatt is megszilárdulókötőanyaggá válik.Van olyan cementgyár is, ahol a granulált kohóhsalakot golyósmalombankülön őrlik, és az őrölt granulált kohósalakot a megőrölt portlandcement-klinkerhez (tulajdonképpen a portladcementhez) keverik.Ennél fogva az őrölt granulált kohósak (kohósalakliszt) felhasználásaalapvetően kétféle:1) A granuált kohósalakot

- a lehűlt portlandcement-klinkerhez keverik, és a keveréket golyós-vagy görgősmalomban megőrölve (együttőrlés),- vagy a külön őrölt granulált kohósalakot a portlandcementhez keverve

gyártják a a CEM II kspc jelű kohósalak-portlandcementet és a CEM III kscjelű kohósalakcementet.2) Az őrölt granulált kohósalakot (kohósalaklisztnek is nevezik)a beton készítése során külön keverik a beton összetevőihez. Az ígyfelhasználható őrölt granulált kohósalakot rejtett hidraulikus (vízzelkötőképes) tulajdonságánál fogva a II. típusú kiegészítőanyagokcsoportjába sorolják.

Kausay 9

Kohósalaktermékek gyártásának vázlata

Forrás: http://www.holcim.de/uploads/DE/HolcimDeutschland_Umweltdaten2006_Bremen_SG.pdf

A kiegészítőanyagok finom szemű szervetlen (esetlegszerves) anyagok, amelyeket a beton egyes tulajdonságainakjavítására, vagy különleges tulajdonságainak kialakításáraszokás alkalmazni. Nem tévesztendők össze azadalékszerekkel.A szervetlen kiegészítőanyagok az MSZ EN 206:2014(és MSZ 4798:2016) betonszabvány szerint I. típusú inert(a cement kötési-szilárdulási folyamatát nem befolyásoló)kiegészítőanyagok vagy II. típusú aktív (a cement kötési-szilárdulási folyamatát befolyásoló) kiegészítőanyagoklehetnek.Az őröltőrölt granuláltgranulált kohósalakkohósalak aktívaktív (II(II.. típusú)típusú) kiegészítőanyagkiegészítőanyag..Aktív (II. típusú) kiegészítőanyagnak, hidraulitnakhidraulitnak (vagyegyszerűen hidraulikus kiegészítőanyagnak) a puccolános ésa rejtett (latens) hidraulikus tulajdonságú anyagokösszességét nevezzük.A hidraulitok amorf, üveges szerkezetű anyagok.Kausay 10

Kausay 11

Kausay 12

Öntöttvas és öntöttacélÖntödei termék a nyersvasból előállított öntöttvas ésöntöttacél.Az öntöttvas széntartalma több, mint 2,06 tömeg%, míg azöntöttacél széntartalma legfeljebb 2,06 tömeg%.Az öntöttvasból például szürkevas-öntvényeket gyártanak,az építőiparban szerkezeti anyagként ridegsége,kis húzószilárdsága miatt ma már nem igen használják.(Az első budapesti Lánchíd kereszttartói öntöttvasbólkészültek.) Az öntöttvas fajták esetén különbséget kell tenni ahúzószilárdság és az annál jóval nagyobb nyomószilárdságközött.Az öntöttacélból nagyszilárdságú acélöntvényeket, példáultartószerkezetekhez sarukat, csuklókat gyártanak.Bár a 2,06 tömeg%-nál kisebb széntartalmú vasfajtákatacéloknak nevezik, az öntöttacélt nem szokása tulajdonképpeni acélok közé sorolni.

Kausay 13

AcélAz acélt nyersvasból gyártják. Az acélgyártásnaktöbbféle módja van:Konverteres (konverter = a nyersvas hevítésérehasznált körte vagy henger alakú tartály) eljárások,például Bessemer-, Thomas-eljárás, amelyekkelcsak speciális összetételű nyersvasakat lehetfeldolgozni;MartinMartin--eljáráseljárás (Siemens-Martin eljárás), amely anyersvas összetételére nem kényes. A Martin-kemence váltakozó lángjárású gázkemence.(A Siemens-Martin eljárást fokozatosan korszerűbbacélgyártási módszerek váltják fel.)

Kausay 14

Siemens-Martin-salak (Martin salak)A nagyolvasztó kohóból kikerülő nyersvas további tisztításcéljából például a Siemens-Martin kemencébe kerül. A Siemens-Martin kemence az acélgyártás eszköze.A Siemens-Martin-salak (Martin salak) a Martin-eljárás szerintiacélgyártás során keletkezik, tehát acél-gyártási melléktermék. AMartin-salak sokkal több szennyező anyagot tartalmaz, mint akohósalak, a kétféle salak között összetétele és eltérőtulajdonságai folytán éleséles különbségetkülönbséget kellkell tennitenni.Például az ózdi Martin-salakot sajnos az 1990-es évek elejénfelhasználták beton-adalékanyagként, de az néhány év alatt abeton tönkremenetelét okozta. Ennek az volt az oka, hogy azózdi Martin-acélsalak szabad magnézium-oxidot (periklászt)tartalmaz, amely nedvesség (a levegő páratartalma) hatására abetonban lassan beoltódik, és dolomit-mészhidráttá (brucittá)átalakulva térfogatát kétszeresére növeli, és a megszilárdultbetont összerepeszti.A betont a Martin-salak kéntartalma is károsíthatja.

Kausay 15

Az építőipari acélok széntartalma kevesebb,mint 1,7 tömeg%.Főbb csoportosításuk az alakítás,a tulajdonságok, a felhasználás szerinta következő:Melegen hengerelt szerkezeti acélok;Melegen hengerelt betonacélok;Hidegen alakított (hidegen hengerelt éshidegen húzott) betonacélok;Hidegen húzott feszítőacélok (feszítőhuzal,feszítőpászma);Melegen hengerelt feszítőacél (feszítőrúd).

Kausay 16Szerkezeti acélok

Kausay 17

Melegen hengerelt betonacélok

Kausay 18

MSZ 339:1987 „Melegen hengerelt betonacél” érvényes magyar nemzeti szabványVasbeton szerkezetbe ma már csak olyan betonacélt szabad beépíteni,

amelynek a folyáshatára legalább 490 N/mm2

Kausay 19

MSZ 339:1987 „Melegen hengerelt betonacél”érvényes magyar nemzeti szabvány

Kausay 20

MSZ 339:1987 „Melegen hengerelt betonacél” érvényes magyar nemzeti szabvány

Kausay 21

MSZ 339:1987 „Melegen hengerelt betonacél”érvényes magyar nemzeti szabvány

Kausay 22

MSZ 339:1987 „Melegen hengerelt betonacél”érvényes magyar nemzeti szabvány

Kausay 23

Ország és gyártómű jelölésebetonacélon a borda-kiosztással a DIN 488-1:2009szabvány szerint

1 Anfang = Jel kezdete2 Land = Ország3 Trennung = Határólójel4 Werk = Gyártómű5 Ende = A jel vége

A jelnek 1,5 m-kéntismétlődnie kell.

a) A gyártómű jelöléseegyjegyű számmal

b) A gyártómű jelölésekétjegyű számmal

Kausay 24Hét- és három-eres feszítőpászmák, a felső korrózió elleni bevonattal ellátva

Kausay 25

Feszítőhuzalok lehorgonyzása

Kausay 26

Vasbetontartófeszítésének

értelme

Hét-eres pászmákkal feszítettSpan-Deck vasbeton födémpalló

Korrózió ellenibevonattal ellátotthét-eresfeszítőpászma

Kausay 27

Az acél széntartalmaAcélokAcéloknak azokat a — nyersvas feldolgozásával nyert —kis széntartalmú vas-szén ötvözeteket tekintjük, amelyekszéntartalma kevesebb, mint 2,06 tömeg%.Az öntöttöntött acélokacélok széntartalma 1,70 – 2,06 tömeg%, atulajdonképpeni építőipariépítőipari acélokacélok széntartalmakevesebb, mint 1,7 tömeg%.A szén az acél legfontosabb ötvözője. A széntartalomnövekedésével növekszik a betonacél folyáshatára ésszakítószilárdsága, csökken a nyúlása, kontrakciója ésütőmunkája (lásd az ábrát a következő oldalon).Az acélok nyomódiagramja hasonló a húzódiagramjukhoz,de a nyomószilárdság a húzószilárdságnál valamivelnagyobb, ezért a húzószilárdságot tekintik mértékadónak,és a nyomószilárdságot általában nem vizsgálják.

Kausay 28

Forrás:Dr. PalotásLászló:Fa –kő – fém –kötőanyagok.Mérnökiszerkezetekanyagtana,2. kötet.AkadémiaiKiadó.Budapest, 1979.

Kausay 29

Az acél hegeszthetőségeA szenen kívül más ötvözőt nem tartalmazó ún.ötvözetlen szénacél általában akkor hegeszthető,ha a széntartalma legfeljebb 0,22 – 0,25 tömeg%.A hegeszthető acél ne legyen edzhető. (Edzés az ahőkezelési eljárás, amikor az acélt felmelegítik950 °C fölé, majd nagy sebességgel lehűtik.Az edzés célja a nagykeménységű szövetszerkezetelőállítása. Az erősen edzett acélok üvegszerűenridegek.)A nem edzhető acél-ötvözetek az edzhetőknélpuhábbak, ezért azokat lágyvasnak (lágyacélnak)nevezik, ezt az elnevezést sokszor a betonacélszinonimájaként használják.

Kausay 30

A betonacélokat meleg hengerléssel vagy hidegalakítással gyártják.A 0,22 – 0,25 tömeg%-nál nem nagyobbszéntartalmú melegen hengerelt betonacélokbetonacélok(MSZ 339:1987) és a legfeljebb 0,2 tömeg%széntartalmú hidegen alakított (hidegenhengerelt és hidegen húzott) betonacélok(„hálóacélok”, MSZ 982:1987 és DIN 488-1:2009)jól hegeszthetők.A hidegen húzott feszítőhuzalok (ötvözetlenacélhuzalok, MSZ 5720:1993, prEN 10138-1:2000,DIN EN 10138-1:2000, MSZ EN 10027-1:2017)széntartalma 0,45 – 0,80 tömeg%, tehát nemhegeszthetők.

Kausay 31

A szénen kívül más ötvözőt is tartalmazó, ún.ötvözött szénacél hegeszthetőségét az ötvözőelemek (szén, mangán, króm, molibdén,vanádium, nikkel, réz,) mennyiségét isfigyelembe vevő szénegyenértékszénegyenérték ((CCekvekv)) fejezi ki,amelynek megengedett legnagyobb értéke ahegesztendő anyag vastagságától (d) függ,elegendő üzembiztonság mellett példáuld = 6,35 mm esetén Cekv ≤ 0,45 tömeg%,d = 12,7 mm esetén Cekv ≤ 0,40 tömeg%,d = 25,4 mm esetén Cekv ≤ 0,35 tömeg%.Forrás: Balázs György: Építőanyagok és kémia.Tankönyvkiadó. Budapest, 1984. 12.7. táblázat.

Kausay 32

A szénegyenértéket (Cekv, ill. Ceq) a hegeszthetőbetonacélokra az MSZ EN 10080:2005 európaiszabvány az anyagvastagságtól függetlenül akövetkező képletből számítja ki:

és a hegeszthetőség feltételekéntolvadékvizsgálat esetén C% ≤ 0,22 és

Ceq% ≤ 0,50 tömeg%;

termékvizsgálat esetén C% ≤ 0,24 ésCeq

% ≤ 0,52 tömeg%követelményt támasztja.

1556% CuNiVMoCrMnCCeq

++

++++=

Kausay 33

Hegesztési varrat vizsgálata hideghajlítással

Kausay 34

Forrás:Palotás László: Fa – kő – fém – kötőanyagok. Mérnökiszerkezetek anyagtana. 2. kötet. Akadémiai Kiadó. Budapest,1979., illetveBalázs György: Építőanyagok és kémia. Tankönyvkiadó.Budapest, 1984.

Betonacélok és feszítőhuzalokjellegzetes feszültség – fajlagosalakváltozás diagramjaAz ábra különbözőszakítószilárdságú melegenhengerelt (jele B) és csavartbetonacélok (jele Cs), valaminthidegen húzott feszítőhuzal (jele:1600.5M) jellegzetes feszültség –fajlagos alakváltozás (σ – ε)diagramját egy koordináta-rendszerben ábrázolva veti össze.

Betonacélokfolyáshatára

Kausay 35

Az ábrán megfigyelhető,hogy a szilárdságnövekedésével csökken alegnagyobb teherhez tartozónyúlás és a szakadó nyúlás(amely utóbbit olykor teljesnyúlásnak is nevezik) is.Az ábrán azE = 210.000 N/mm2 amelegen hengereltbetonacél,az E = 190.000 N/mm2 ahidegen húzott feszítőhuzalkezdeti rugalmasságimodulusa.

Betonacélokfolyáshatára

Kausay 36

Forrás: Frank Hahn:Werkstofftechnik-Praktikum. HanserVerlag, 2015. ésThiele Ádám (WTOSJ2, BME,Anyagtudomány és TechnológiaTanszék, Házi feladat, 2011.:A szilárdságnövelés lehetőségeiRugalmassági modulus értelmezése

A folyási nyúlás (németül: Lüdersdehnung), vagy másszóval nyúlás a folyás alatt a maradó nyúlás (plasztikusvagy képlékeny alakváltozás) része.Az ábra forrása:http://vergleichsspannung.de/glossar/luedersdehnung/A folyás jelenségét a beágyazott (idegen) szén és nitrogénatomok (C, N) és az atomi rácssíkok akadályozottátrendeződése együttes hatására vezetik vissza.A szövetszerkezetbe beágyazott idegen atomokkörnyezetében a húzás folytán a kristályrács hézagaikissé megnőnek (a1>a2), itt az idegen atomok feldúsulnak,

és akadályozzák a rácssíkokrugalmas alakváltozását.

Az idegen atomok (ezek méreteaz alapszövet atomjainálkisebb) felhalmozódását

a húzófeszültségitartományban

Cotrell-felhőnek nevezik.

Az acél rugalmasságát jól szemlélteti a csúcssín hajlása,figyeljék meg:http://www.betonopus.hu/notesz/kutyanyelv/csucssin/csucssin.ppthttp://www.betonopus.hu/notesz/kutyanyelv/csucssin/csucssin.wmv

Kausay 37

Kausay 38

A betonacélok legfőbb jellemzője a folyáshatárnakfolyáshatárnaknevezett feszültség, amelyet a lényegében változatlanerő mellett fellépő nyúlások jellemeznek.Az ún. felső folyáshatár elérése után a σ – ε ábra kissévisszaesik, és ezt az ún. alsó folyáshatártfelkeményedő szakasz követi egészen a szakadásig.A termékszabványok általában a felső folyáshatártnevezik meg.A hideg átalakítás során a melegen hengerelt csavartcsavartbetonacélokbetonacélok és az ugyancsak melegen hengereltacélból gyártott hidegen húzott feszítőhuzalokfeszítőhuzalokelvesztik folyáshatárukat.A hidegen alakított acéloknak, számos ausztenitesrozsdamentes acélnak, alumínium- és rézötvözetnekstb. nincs határozott folyáshatára.

Kausay 39

1. Rugalmas alakváltozás tartománya2. Folyási nyúlás tartománya3. Egyenletes nyúlás tartománya4. Befűződési tartományReH Felső folyáshatárReL Alsó folyáshatárRp0,2 0,2%-os nyúlási határRm HúzószilárdságAg Egyenletes megnyúlásA Törési megnyúlás

Forrás:Frank Hahn:Werkstofftechnik-Praktikum. HanserVerlag, 2015.Feszültség-nyúlásábra folyáshatárralés folyáshatár nélkülHookesche Gerade =Hook-egyenesBruch = Törés

Einschwinger-scheinung

(belengési jelenség)= A folyáshatár

legmélyebbpontja, amelyet

nem szokásfigyelembe venni

Kausay 40

εu εu

ft

fy

ft

f0,2

Melegen hengerelt betonacél Hidegen alakított betonacélhúzófeszültség – fajlagos megnyúlás diagramja

A 0,2% maradó nyúláshoz tartozó névleges folyáshatár (f0,2)(nevezik 0,2%-os egyezményes folyáshatárnak is)

Az MSZ EN 1992-1-1:2010 szabvány 3.7. ábrája

Kausay 41

Az MSZ EN 1992-1-1:2010 szabvány3.9. ábrája: Feszültség-alakváltozásdiagram szokásos feszítőacélhoz

A 0,1% maradónyúláshoz tartozónévleges folyáshatár(fp0,1) (nevezik 0,1%-osegyezményesfolyáshatárnak is),illetve a húzószilárdság(fp) értéke egyenlő a0,1% maradónyúláshoz tartozóteher, illetve alegnagyobbtengelyirányú teherértéke és a névlegeskeresztmetszeti területhányadosával azMSZ EN 1992-1-1:2010szabvány 3.9. ábránakértelmezése szerint.

Kausay 42

A betonacélbetonacél folyáshatáránakfolyáshatárának az igénybevehetőségszempontjából nagy jelentősége van.A beépített betonacél a határszilárdságig terhelhető, amelyhatárszilárdság a folyáshatár és a biztonsági tényezőhányadosa.A hidegen húzott feszítőhuzalok sem vehetők igénybe aszakítószilárdságig, hanem csak a számítássalmeghatározható névleges, vagy egyezményes folyáshatárés a biztonsági tényező hányadosát képezőhatárszilárdságig.A határszilárdság meghatározásához az épületek acélszerkezeteire vonatkozóMSZ EN 1993-1-1:2009 (Eurocode 3) szabványtervezet szerint a melegen hengereltszerkezeti acél képlékeny teherbírásra vonatkozó biztonsági tényezőjének az értéke1,1. Az MSZ EN 1992-1-1:2010 (Eurocode 2) szabvány szerint a betonacélfolyáshatárának, a feszítőhuzal és a feszítőpászma 0,1 %-os egyezményesfolyáshatárának (azaz a 0,1% maradó nyúláshoz tartozó névleges folyáshatár)biztonsági tényezője 1,15.

Kausay 43

Hiszterézis hurok

Ha a melegen hengerelt acélt afolyáshatár után tehermentesítjükés újra terheljük, akkor a felszállóágban már nem jelentkezik folyás.

Folyáshatár

Az elsőhiszterézishurok átmé-rője közelpárhuzamosa kezdetiérintővel,a többi hurokhajlásszögeegyre kisebb.

Kausay 44

Névleges átmérő, dnévl = 12 mmMegnyúlás 5×dnévl = 60 mm hosszon: ΔL5×d = 73,64 – 60 = 13,64 mmFajlagos megnyúlásFajlagos megnyúlás 5×dnévl = 60 mm hosszon: ε5×d

% = 100×ΔL5×d/60 = 22,7%

Kausay 45

Beer – Kiss – Párkányné: Fémismeret és gépgyártás-technológia. Mezőgazdasági Kiadó, 1961.

Rég

ebbe

n a

mér

ési a

laph

ossz

L 0=

10×d

volt,

mos

t 5×d

.

Kausay 46

100ddd100

AAAZ 2

0

2

kontrahált

2

0

0

kontrahált0% ´-

=´-

=

Kontrakció = Befűződés = A keresztmetszeti terület (A0)csökkenésének (A0 - Akontrahált) fajlagos értéke a szakadás helyén:

Kausay 47

AzAz acélokacélok jelölésejelöléseAz acélok jelölése a korábbi évtizedekben szokásos jelölésekhez képestnapjainkra megváltozott.Amíg korábban a betonacél jelében a betűjelet követően általábanfolyáshatár és a szakítószilárdság kp/mm2-ben kifejezett követelményértéke állt, addig napjainkban a betonacél szilárdsági tulajdonságainakkövetelményeként a folyáshatár (jele: Re, újabban fy) N/mm2-ben kifejezettjellemző (karakterisztikus) értékét (fyk) használják.Az MSZ 339: szabvány szerint a folyáshatár tapasztalati (mért)átlagértékéből (fym,test) a folyáshatár tapasztalati jellemző értéke (fyk,test)a következő összefüggéssel számítandó ki:

fyk,test = fym,test - kn×stest

ahol: kn = a próbapálcák számától függő tényező (n = 5 estén 1,97);stest = a mért folyáshatár értékek szórása, N/mm2

A korábbiakhoz képest a betonacél folyáshatára a szakítószilárdsághozközelebb esik (A, B, C duktilitási osztály), a szilárdsági követelménymegnövekedett, az MSZ EN 1992-1-1:2010 (Eurocode 2) szabvány szerinta vasbetonszerkezetek 400-600 N/mm2 folyáshatárú betonacéllalkészüljenek.

Kausay 48

A betonacél A, B, C duktilitási (szívóssági) osztályának egyikkövetelménye, a szakítószilárdság (ft) és a folyáshatár (fy)hányadosa jellemző (karakterisztikus) értékének megengedettlegkisebb értéke, rendre:

(ft/fy)k ≥ 1,05 (A osztály);(ft/fy)k ≥ 1,08 (B osztály);(ft/fy)k ≥ 1,15 (C osztály),

de < 1,35. Ez a hányados mintegy 15 évvel ezelőtt mégjelentősen nagyobb szám volt, azaz az újabb gyártmányokesetén a folyáshatár közelít a szakítószilárdsághoz.A másik követelmény a legnagyobb teherhez tartozó fajlagosmegnyúlás jellemző (karakterisztikus) értékének megengedettlegkisebb értéke, rendre:

εuk ≥ 2,5% (A osztály);εuk ≥ 5,0% (B osztály);εuk ≥ 7,5% (C osztály)

(MSZ EN 1992-1-1:2010 szabvány C1. táblázatából).

Kausay 49

Termékszabvány jele Acél jeleAcél jelePélda

Folyáshatár Szakítószilárdság(kp/mm2) N/mm2 (kp/mm2) N/mm2

Általános rendeltetésű ötvözetlen, melegen hengerelt szerkezeti (szén)acélszerkezeti (szén)acélMSZ 500:1974 visszavonva A 50 (28-30) 275-294 (50-64) 490-628MSZ EN 10025:1990 visszavon. Fe 510 ‒ 335-355 ‒ 490-510MSZ EN 10025-1:2005 S 355 ‒ 335-355 ‒ 490-510

Melegen hengerelt hídszerkezeti acélhídszerkezeti acélMSZ 112:1958 visszavonva A 50.35.12 (35) 343 (50-60) 490-589

Melegen hengerelt bbetonacéletonacél vasbeton szerkezetekhezMSZ 339:1987 B 60.50 (50) 490 (60) 590MSZ 982:1987 BHB 55.50 (50) 490 (55) 540prEN 10080-1:2004 visszavonva

MSZ EN 1992-1-1:2010 S 500 A, B, C ‒ 420-500 ‒

MSZ EN 10080:2005(Betonacél. Hegeszthetőbetonacél

Nincs jel ‒ 500 ‒ például1,08·500=540

Hidegen alakított bbetonacéletonacél vasbeton szerkezetekhez

MSZ EN 10080:2005(Betonacél. Hegeszthetőbetonacél)

Nincs jel ‒

0,2%-osegyezményes

folyáshatárjellemző (karakte-risztikus) értéke,

legalább 500

‒

példáullegalább

1,05×500 =525

MSZ EN 10027-1:2017(Acélok jelölési rendszere.1. rész: Az acélminőségekjele)

B500A ‒

0,2%-osegyezményes

folyáshatárjellemző (karakte-risztikus) értéke,

legalább 500

‒

példáullegalább

1,05×500 =525

Kausay 50

Termékszabvány jele Acél jeleAcél jelePélda

Folyáshatár Szakítószilárdság(kp/mm2) N/mm2 (kp/mm2) N/mm2

Hidegen húzott feszítőhuzal feszített vasbeton szerkezethez

C = a feszítőhuzal jeleØ = a névlegesátmérőmm-ben

0,1 %-osegyez-ményes

folyáshatárjellemző(karakte-risztikus)

értéke

Jellemző(karakte-risztikus)

érték

MSZ 5720:1993 1770.Ø - 1450 - 1770MSZ EN 10138-1:2000 Y 1770 C Ø - 1450 - 1770

Feszítőpászma feszített vasbeton szerkezethez

S = a pászma jele ahuzalok számával(például 7 eres)Ø = a névlegesátmérő mm-ben

0,1 %-osegyez-ményes

folyáshatárjellemző(karakte-risztikus)

értéke

Jellemző(karakte-risztikus)

érték

MSZ EN 10138-3:2000 Y 1860 S 7 Ø - 1580 - 1860

Kausay 51

PéldaPélda amelegen hengerelt

betonacélszakító diagramjára

Példaképpenszámítsuk ki egy

melegen hengereltbetonacél szilárdsági

és alakváltozásijellemzőit, amelynek

húzókísérlete során akövetkező adatokat

mértük:

Kausay 52

A próbapálca névleges átmérője: dnévl = 12 mmA próbapálca tömege: M = 695 gA próbapálca hossza: h = 801 mmA próbapálca befogási hossza (a megnyúlás mérési alaphossza):

L0 = 400 mmA felső folyáshatárhoz tartozó húzóerő: Re,felső,test,i = 67,5 kNA felső folyáshatárhoz tartozó megnyúlás: ΔLfelső folyáshatár = 11 mmAz alsó folyáshatárhoz tartozó megnyúlás: ΔLalsó folyáshatár = 17 mmA szakítóerő: Rm,test,i = 76,0 kNA legnagyobb teherhez tartozó nyúlás: ΔLu = 63 mmA megnyúlás 5×dnévl = 60 mm hosszon: ΔL5×d = 72,9 – 60 =

= 12,9 mmBefűződött átmérő a szakadás helyén (kontrahált átmérő):

dkontrahált = 9,0 mmAz acél testsűrűsége: ρacél = 7,85 g/cm3

Kausay 53

Számítási eredmények:A próbapálca helyettesítő keresztmetszeti területe:

220 51101051

180857695 mm,cm,

,,ρMAacél

==×

==

A próbapálca helyettesítő átmérője:

mm,,

,πA

d 911143

511044 00 =

×=

×=

Folyáshatár:

2

09610

511067500 mm/N,

,AR

σ i,test,felső,erfolyáshatá ===

Megjegyzés: A szabványok nem a helyettesítő, hanem a névleges átmérővel éskeresztmetszeti területtel számolnak.

Kausay 54

A felső folyáshatárhoz tartozó fajlagos megnyúlás:

%,L

Lε rfolyáshatáfelső%

rfolyáshatáfelső 75210040011100

0=×=×=

D

Az alsó folyáshatárhoz tartozó fajlagos megnyúlás:

%,L

Lε rfolyáshatáalsó%

rfolyáshatáalsó 25410040017100

0=×=×=

D

Szakítószilárdság:

2

08687

511076000 mm/N,

,AR

σ i,test,mszakító ===

Kausay 55

Szakítóerő és a folyáshatárhoz tartozó erőhányadosa, a duktilitás (szívósság) egyik jellemzője:

yekövetelménegyikosztályiduktilitásBaRR

e

m Üñ== 08,113,15,670,76

Legnagyobb teher alatti nyúlás, a duktilitás(szívósság) másik jellemzője:

yekövetelménmásikosztályiduktilitásCaLL

ε uu Ü=×=×= %75,15100

40063100

0

% D

Fajlagos megnyúlás 5·dnévl (5·12 = 60 mm) hosszon

%,,L%ε d

d 502110060

912100605

5 =×=×= ××

D

Kontrakció:%,

,,,

d

ddA

AAZ kontraháltkontrahált% 842100

91109911100100

2

22

20

220

0

0 =×-

=×-

=×-

=

Kausay 56

Példaképpenszámítsuk ki egy hidegen

húzott feszítőhuzal erő és —indikátor órákon leolvasott

— nyúlás adataibóla σ - ε görbe pontjait.

Kausay 57

Feszítőhuzal s-e görbéjének felvételeF, erő Óraleolvasás, mm SDlbal SDljobb SDlátl SD ljavítot t e s

kN bal jobb mm mm mm % N/mm2

0 - - - - - 0,000 0,000 06 0,516 0,271 0,000 0,000 0,000 0,164 0,149 305

10 0,629 0,380 0,113 0,109 0,111 0,275 0,250 50814 0,740 0,490 0,224 0,219 0,222 0,386 0,351 71218 0,846 0,598 0,330 0,327 0,329 0,493 0,448 91522 0,953 0,708 0,437 0,437 0,437 0,601 0,547 111826 1,068 0,818 0,552 0,547 0,550 0,714 0,649 132230 1,119 0,947 0,603 0,676 0,640 0,804 0,731 152532 1,302 1,049 0,786 0,778 0,782 0,946 0,860 162734 1,770 1,512 1,254 1,241 1,248 1,412 1,283 1729

Órák nullázása úgy, Előző Kezdő SD ljavítot t F erő [N]hogy az egyes két nyúlás osztva az osztva

óraleolvasásokból oszlop értékének Lo mérési a névlegeskivonjuk a kezdő átlaga. javítása alap- kereszt-

óraleolvasást. hasonló hosszal. metszettelPélda: három- Példa: (19,67 mm2)

1,770-0,516=1,254 szögekből.Példa:

A számpélda esetén:

DSD

l FlFkezdő javított kezdő

átlag, *=

0164 60329 0000

18 6, *

, ,=

--

2831100110

4121

0,*

L,

==

SzámpéldaSzámpélda

Elmozdulás mérőindikátor óra

Kausay 58

Kausay 59

Kausay 60

Kausay 61

Kausay 62

FelhasználtFelhasznált irodalomirodalom::Palotás László: Fa –kő – fém – kötőanyagok. Mérnöki

szerkezetek anyagtana, 2. kötet. Akadémiai Kiadó.Budapest, 1979.

Balázs György: Építőanyagok és kémia. Tankönyvkiadó.Budapest, 1984.

http://www.betonopus.hu/notesz/kutyanyelv/acelgyartas.pdfhttp://www.betonopus.hu/notesz/kutyanyelv/acel-szilardsag.pdf

Kausay 63

Köszönöm a szíves figyelmüket