Aluminium som byggemateriale

Presentasjon om: "Aluminium som byggemateriale"— Utskrift av presentasjonen:

1 Aluminium som byggemateriale
Forelesning i faget Materiallære Liv Torjussen Høgskolelektor, HIG

2 Aluminium i bygg Nytt materiale Bruk Fra 1900-tallet
Mye benyttet i dag Bruk Ulike byggematerialer og elementer Takplater, fasader, vinduer, balkonger, rekkverk… Bærende bygningselementer Bruer, master, offshore… Sekundærbærende bjelker Stillaser, stiger, taksikring …

3 Produksjon Råvarer Ekstrudering Varmvalsing Kaldvalsing
8% av jordskorpen Bauxitt → aluminiumoksid Smelteelektrolyse Ekstrudering Presses gjennom form Bearbeiding Kan sveises, loddes og limes Varmvalsing Kaldvalsing

4 Overflatebehandling Anodisering Lakkering
Oksidasjonssjikt på overflaten som beskytter aluminium naturlig, tykkelse 0,2my (= 0,0002 mm) Anodisering Øker oksidlaget (til fra 5 til 25my etter behov) Elektrokjemisk prosess, elektrolytisk bad, - elektrisk krets, profilen er anode Lakkering Pulverlakkering Mekanisk Elektrostatisk

5 Positive egenskaper Aluminium er et metallisk sølvfarget grunnstoff
Lav vekt (egnet i rammesystemer) Ikke magnetisk (gjenvinning) Høy korrosjonsmotstand Stort utvalg i profiler God formbarhet Tåler lave temperaturer Små egenspenninger Høy fasthet Ved legering, varmherding og deformasjonsherding Bærende element i bruer, master, fly, biler … Egenvekt i kg/dm³ LIMTRE 0,47 BETONG 2,3 ALUMINIUM 2,75 STÅL 7,85

6 Begrensninger Redusert fasthet ved høg temperatur
Lav utmatningsfasthet Betydning for levetiden Lav E-modul (70 N/mm² mot stål 210 N/mm²) Stor varmeutvidelse Energikrevende produksjon Kostbart

7 Korrosjon Lite korrosjon Galvanisk korrosjon oppstår
Oksidlag dannes og beskytter Gjendanning ved ”sår” Anodisering øker laget etter behov Kan benyttes i sjøvann Galvanisk korrosjon oppstår Ved kontakt med bly, kopper, stål og elektrolytt (vann) Bruke bl.a. rustfrie stålskruer m. neoprenpakning

8 Kan ikke kuttes med skjærebrenner
God leder Varme (i solfangersystem) Elektrisitet Lettere enn kobber Lite energitap Brann Ubrennbart, - men: Bæreevnen reduseres ved 100 ⁰C Drastisk redusert ved 200 – 300 ⁰C Smelter ved ca 600 ⁰C Må ha brannbeskyttelse Må branndimensjoneres Kan ikke kuttes med skjærebrenner Varmeledning: U- verdi i W/(m²∙⁰C) TRE 0,12 BETONG 1,8 STÅL ALUMINIUM 200

9 E-modul: 70 N/mm² Temperaturutvidelse
Ca 1/3 av E-verdien for stål (210 N/mm²) Gir større forskyvninger Temperaturutvidelse Ca. dobbelt så mye som for stål (αS = 12/10⁶ mm/mm·°C) Viktig ved kombinasjon av stål og aluminium Utvidelseskoeffisient αAl = 23/10⁶ mm/mm·°C Eksempel: Lengdeendring av en stav på 1m, ved temperaturendring fra + 20°C til - 20°C : ∆L= (23/10⁶ mm/mm ·°C )·1000 mm·40°C =0,92mm~ 1 mm Dvs. 1 cm på 10m

10 Fastheten øker ved lave temperaturer
Sveisbart materiale Unntak: Cu og Zn-holdige legeringer Fastheten øker ved lave temperaturer Egner seg i fryserom, ol. Stål blir derimot sprøtt Egenspenninger Ikke vesentlig betydning Utmatting Lavere utmatningsfasthet enn stål

11 Bæreevne Stål ≠ aluminium Strekkprøving
Må beregnes ulikt Strekkprøving Arbeidsdiagram Ikke flyteplatå Fastheten for de beste kvalitetene er omtrent som for vanlig konstruksjonsstål fu f0,2

12 Bæreevne Beregningsprinsipper
påkjenningene < konstruksjonens styrke Konstruksjonens kapasitet kontrolleres mht.: Aksialkrefter, trykk og strekk Skjær Moment Knekking, vipping og torsjon Kombinerte lastvirkninger Utmatting Nedbøyning/forskyvning Brann NS –EN :2007 EUROCODE 9: Prosjektering av aluminiumskonstruksjoner

13 Kontroll av kapasitet også for:
Sveis Forbindelsesmidler Ved tilstrekkelig bjelkehøyde: Stor momentkapasitet Liten nedbøyning Ved tilstrekkelig veggtykkelse i overflens: Tåler godt punktbelastning Lukkede profiler: Gir øket torsjonsstivhet

14 Energiforbruk ved produksjon av en søyle/drager-konstruksjon
Materiale: Energiforbruk i kWh: LIMTRE 47 BETONG 73 STÅL 155 ALUMINIUM 584

15 Miljø Gjenvinning Transport Regnskogen 25% er gjenvunnet
5% energibruk i forhold til ny produksjon Transport Mindre drivstoff Transport av lette materialer Lette kjøretøy Regnskogen 16 km² / år = 0,01‰ av regnskogen

16 Les mer: Ellers finner du mye stoff ved å søke på nettet
Aluminiumskonstruksjoner, Håndbok 46, Byggforsk Byggforskserien  Byggdetaljer nr : Metaller til bygningsbruk  NS-EN 1999:2007, Eurocode 9: Prosjektering av aluminiumskonstruksjoner   Ellers finner du mye stoff ved å søke på nettet