Swedsteel vékonyfalú acél szelvények - Z-C-U profilok
A vékonyfalú hidegen alakított acél szelvények alkalmazása régóta elterjedt a magasépítésben. A "vékonyfalú" elnevezés a kis lemezvastagságra (t<4mm), a "hidegen alakítás" a gyártástechnológiára utal. A kis lemezvastagságok miatt kulcskérdés az acél megfelelő korrózióvédelmének, tartósságának biztosítása, ennek érdekében igen gyakori a tűzihorganyzott acél alapanyagok használata. A vékonyfalú acél szelvények lehetnek felületszerkezeti elemek (pl. trapézlemez, falkazetta) vagy rúdszerkezeti elemek (pl. nyitott vagy zárt szelvények).
A vékonyfalú Z- és C-profilok leggyakoribb alkalmazási területét a síkbeli főtartó keretekből álló csarnokszerkezetek másodlagos teherviselő elemei jelentik:
tetőszelemen, falvázgerenda és falvázoszlop funkcióban. Feladatuk ilyenkor a tető- és falburkolat közvetlen alátámasztása, és a terhek továbbítása a főtartó keretállásokra, az elsődleges teherviselő elemekre. Mivel ezen szerkezeti elemek fő igénybevétele egytengelyű hajlítás, a gyakorlatban előforduló gyártmányok profilalakja általában az erős tengely körüli hajlítási merevség szempontjából optimális, magas gerincű Z- vagy C-szelvény.
Csarnoképület Swedsteel Z220 szelvényű szelemennel
Alkalmazhatók még ezek az acél profilok közbenső födémekben fióktartóként, vagy belső elválasztó falak vázszerkezeteként. Bizonyos esetekben akár főtartó szerkezetek elemeként is alkalmazhatók (pl. portálkeretek vagy rácsostartók). Az említett tartószerkezeti funkciók főként az ipari, mezőgazdasági épületek, csarnokok esetén fordulnak elő, ritkábban (legalábbis hazánkban, térségünkben ritkábban) lakóházak könnyűszerkezetes vázszerkezeteként is előfordul. Egyéb különleges felhasználási területei is léteznek a vékonyfalú horganyzott szelvényeknek, mint például egyedi lakatos szerkezetekként (lépcsők, pódiumok), vagy a szemes anyagok tárolására szolgáló hengeres silók merevítő gerendáiként való alkalmazás.
Könnyűszerkezetes közbenső födém Swedsteel C200 szelvényű fióktartókkal és STR20 trapézlemezzel
Felhasznált alapanyag
A vékonyfalú szelvények gyártásához felhasznált
alapanyagok a szerkezeti acéloknak egy speciális csoportját képezik.
Külön szabvány [1] határozza meg ezen anyagminőségek jelölését, amely nemcsak az
acél anyag mechanikai jellemzőit (folyáshatár, szakítószilárdság, szakadó nyúlás) határozza meg, hanem az alkalmazott
korróziógátló felületi bevonat anyagát és
rétegvastagságát is.
A Swedsteel által alkalmazott anyagminőség pl. az "S350GD+Z275", amelyben az "S350GD" jelölés az acél hengerlési irányban értelmezett egyezményes folyáshatárának karakterisztikus értékét jelenti "MPa" mértékegységben, míg a "Z275" definiálja a kétoldali tűzihorganyzott felületi korrózióvédelmet 275 g/m
2 mennyiségben, amely megfelel 20+20 mikron cinkréteg-vastagságnak mindkét oldalon.
!!!
Fontos tudni, hogy ezeknél az anyagoknál a névleges lemezvastagság tartalmazza a korrózióvédelmi réteget is, tehát az acél mag tényleges vastagsága a korróziógátló réteggel kevesebb! Ennek például a statikai számításoknál van jelentősége.
Gyártástechnológia
A hidegen alakítással történő lemezmegmunkálás lehet élhajlítás, sajtolás vagy hengerlés. Ezek közül a hidegenhengerlés számít a nagyüzemi ipari termelés céljára leggazdaságosabb, leghatékonyabb termelési eljárásnak, a Swedsteel Z-/C-/U-szelvények is ezzel a technológiával készülnek. A profilozó sor részei: lecsévélő egység, egyengető, lyukasztó egység, kicsípő egység, görgő sorok, profilvágó kés és ledobó asztal. A gyártott szelvények megfelelő mérettűrését, alaktartását elsősorban az egyengető és a görgő sorok biztosítják. Meg kell említeni a Swedsteel gyártósor speciális, ún. "repülő" lyukasztó egységét, amely rendkívüli szabadságfokot biztosít a csavarozott szerkezeti kapcsolatok gyári támogatásához, és nem befolyásolja kedvezőtlenül a gyártási sebességet sem. A teljes gépsor számítógépes vezérléssel és adatbevitellel működik, szintén a gyors és hibátlan gyártási folyamat biztosítása céljából.
A Swedsteel Z-C-U gerendáinak mérettartománya széles:
- a szelvények profilmagassága 100mm-től 400mm-ig terjed,
- a hengerelhető lemezvastagság 1,0mm-től egészen 4,0mm-ig választható.
Swedsteel Z-/C-/U-profilgyártó gépsor fő részei:
a) lecsévélő; b) repülő lyukasztó egység; c) görgősorok; d) profilvágó egység; e) fogadó asztal
A hidegenhengerléses gyártástechnológiának néhány fontos következménye van a késztermékre nézve, amelyet tervezéskor és kivitelezéskor figyelembe kell venni:
- a gyártott termékek állandó keresztmetszettel és lemezvastagsággal rendelkeznek a teljes hossz mentén (prizmatikusak);
- az elemek végeinek vágása általában merőleges a hossztengelyre;
- a szelvénygeometria megengedett tűrése nagyobb, mint melegenhengerelt szelvényeknél;
- a szelvények sarkai nem élesek, kerekítési sugárral rendelkeznek (R=4mm);
- az acél anyag a sarkok környezetében felkeményedik, azaz szilárdsága növekszik, képlékeny alakváltozási képessége (duktilitása) csökken;
Késztermékre vonatkozó előírások
Az acél tartószerkezeti építési termékek, gyártmányok harmonizált európai szabvány [2] hatálya alá tartoznak, azaz kötelezően CE jelöléssel hozhatók forgalomba az Európai Unión belül. A építési termékek forgalmazására vonatkozó európai jogszabály, az ún. CPR rendelet szerint a gyártóknak Teljesítmény-nyilatkozatot kell kiállítani a harmonizált termékszabványban pontosan meghatározott műszaki jellemzők értékéről, osztályától, azaz teljesítményéről. A teljesítményállandóság értékelésének és ellenőrzésének alkalmazott rendszere 2+, ami azt jelenti, hogy bejelentett üzemi gyártásellenőrző tanúsító szerv által kiállított Tanúsítvánnyal kell a gyártóknak rendelkezniük.
Swedsteel vékonyfalú acél szelvények minősítési dokumentumai [6]: a) CPR Tanúsítvány; b) Teljesítménynyilatkozat
Konstrukciós megoldások
Ahogy már utaltunk rá, a vékonyfalú tűzihorganyzott elemek konstrukciós, azaz szerkezeti megoldásainál figyelembe kell venni az alapanyag és a gyártott késztermékek specialitásait. A kapcsolatok kialakítása tipikusan mechanikus kötőelemekkel (önfúró csavarok, hatlapfejű metrikus, anyás csavarok, szegecsek) történik, a tűzihorganyzott alapanyag és a kis lemezvastagság miatt a hegesztés az építőipari gyakorlatban egyelőre nem alkalmazott, bár meg kell jegyezni, hogy már folynak ígéretes kutatások ponthegesztéses kapcsolatokkal.
A leggyakoribb alkalmazási területen, szelemen és falváz funkcióban a hajlításra igénybevett gerendatartók konstrukciós kialakítására a gyakorlatban már jól bevált megoldások állnak rendelkezésre. Statikai vázak szerint a kéttámaszú és folytatólagos többtámaszú gerendatartók tekinthetők tipikusnak. A hosszú csarnokoknál a több nyílást azaz sok főtartót is áthidaló szelemenek többtámaszúsítására legelterjedtebb megoldás az átfedéses-átlapolásos toldás a támaszok felett (Z-szelvények esetén) és a toldóelemes illesztés (C-profilok esetén). Meg kell ugyanakkor jegyezni, hogy éppen ez utóbbi 2 speciális többtámaszú elrendezésben a teherbírás számítása közel sem tekinthető egyértelműnek, az igen összetett, bonyolult erőtani viselkedés miatt.
Átfedéssel többtámaszúsított Z- szelvényű szelemen modellje [6]
A Z- és C-szelvények támaszai kialakításánál fontos, hogy fel kell venni a gerinc síkjában és arra merőlegesen ható reakcióerőket is, továbbá a vékonyfalú profil oldalirányú megtámasztásáról is gondoskodni kell. Erre a gyakorlatban tipikus megoldás a főtartókhoz rögzített (hegesztett vagy talplemezzel lecsavarozott) szelementartó konzolokkal (bakokkal) történik, a Z-/C- szelvények gerinclemezének nyírt csavaros kapcsolásával.
Tűzvédelmi szempontok
A tartószerkezeti elemek esetén kétféle tűzvédelmi jellemző bír jelentőséggel:
- az éghetőséget kifejező tűzvédelmi osztály és
- a tűzhatás alatt mutatott viselkedés, a tűzállósági teljesítmény.
Az acél és a tűzihorganyzott acél anyagok, így a belőlük készült bármilyen profil, szerkezet külön vizsgálat nélkül "A1", azaz neméghető tűzvédelmi osztályba sorolható. Ezt Európai Uniós Bizottsági Határozat deklarálja hivatalosan.
A tűzállósági teljesítmény acél rúdszerkezeti elemek esetén "csak" a teherbírásra vonatkozhat, amelynek jelölése "R" és utána perc mértékegységben kifejezett tűzállósági teljesítmény (pl. R15 vagy R30), amely azt fejezi ki, hogy a vonatkozó szabványok által meghatározott feltételek szerint az adott acél szerkezeti elem tűz hatására teherbírási határállapotba kerülhet. Közismert tény, hogy az acél anyag magas hőmérsékleten, pl. tűzhatás esetén a normál hőmérsékleten mérhető szilárdsági értékei jelentősen lecsökkennek, ezért a tűzállósági követelmények ismerete kulcskérdés minden acél szerkezet tervezésekor, építésekor.
A tűzállósági teljesítmény meghatározása történhet akkreditált laboratórium által végzett szabványos vizsgálattal, vagy Eurocode szerint rendkívüli határállapotban végzett számítással, vagy bizonyos esetekben az előző kettő kombinációja alapján is. Fontos, hogy a tűzállósági teljesítmény sok tényezőtől (pl. a szelvény alakjától, statikai váztól, szerkezeti kialakítástól, tűzzel egyidejű terhektől, ezáltal a teherbírási kihasználtságtól, az esetlegesen alkalmazott tűzgátló védelemtől) függő komplex szerkezeti jellemző, ezért megfelelő tervezéssel a tűzvédelmi követelményeknek biztonsággal megfelelő, gazdaságos acél szerkezetek hozhatók létre.
Az acél szerkezetek tűzállósági teljesítménye és a hazai követelmény-rendszer (OTSZ, [5]) alapján 3 fő esetet érdemes elkülöníteni:
- Nincsen tűzállósági követelmény: az OTSZ [3] bizonyos feltételek mellett az alacsony kockázati osztályba sorolt ipari, mezőgazdasági épületek szerkezeteivel szemben nem támaszt tűzállósági követelményt.
- R15 tűzállósági követelmény van: ilyenkor Eurocode szerinti számítással reális esély van rá, hogy külön tűzvédelem nélkül kimutatható legyen a megfelelőség. Ez lemezvastagságtól függetlenül igaz valamennyi acél szelvényre, nincs különbség vékony- vagy vastagfalú szelvény között, mint a korábbi szabályozásokban.
- R30 vagy annál magasabb tűzállósági követelmény gazdaságosan általában már csak valamilyen passzív tűzvédelemmel biztosítható (pl. hőre habosodó tűzgátló festéssel, tűzgátló lapokkal).
A Swedsteel vékonyfalú acél szelemenek R15 tűzállósági teljesítményre Eurocode szerinti egyedi számítással igazolhatók. A cég mérnökei az elküldött geometriai és terhelési adatok alapján számítással határozzák meg a szükséges szelvényeket, amelyek normál és rendkívüli tervezési állapotban, tűzhatásra is megfelelőek.
Swedsteel Tervezői Tudástár: http://tudastar.swedsteel-metecno.com/hu
Számos tervezéshez, kivitelezéshez szükséges segédanyag, tervezési-szerelési útmutató, csomópontok, méretezési táblázatok érhetőek el az érdeklődők számára.
Hivatkozások
[1] MSZ EN 10346:2015, Folytatólagos tűzi-mártó eljárással bevont acél lapostermékek hidegalakításra. Műszaki szállítási feltételek
[2] MSZ EN 1090-1:2009+A1:2012, Acél- és alumíniumszerkezetek kivitelezése. 1. rész: Szerkezeti elemek megfelelőség értékelésének követelményei
[3] 54/2014. (XII. 5.) BM rendelet az Országos Tűzvédelmi Szabályzatról
A Swedsteel technikai és piaci szakmai know-how-t nyújt a könnyűszerkezetes tető- és falburkolati rendszerek, az acél anyagú szerkezetek és csapadékvíz-elvezető rendszerek területén. A Metecno Csoport 1961 óta globális szinten a szendvicspanel-gyártás piacvezető vállalata. A világ 15 országában működtet gyártóegységeket, és éves szinten 20 millió négyzetméter tetőt állít elő.
A Swedsteel-Metecno 2015-ben nyitotta meg magyarországi értékesítési központját, illetve rá egy évre három és félmilliárd forintos beruházásból létrehozta első, jelenleg negyven főt foglalkoztató magyarországi gyárát Biatorbágyon, ahonnan az egész kelet-közép-európai régiót ellátják a Swedsteel könnyűszerkezetes tűzi horganyzott acéltermékekkel.
2019.10.07.
Kapcsolodó termékek: