Lichtmasten van metaal. aluminium of staal? Johan Maljaars en Ed Reddering

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Lichtmasten van metaal. aluminium of staal? Johan Maljaars en Ed Reddering"

Thijs ten Wolde
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Lichtmasten van metaal aluminium of staal? Reddering

2 Inhoud 2

3 3 Walsen van staal Eindproduct: ronde buis

4 4 Extruderen van aluminium Eindproduct: buis, evt. met verstijvers, lipjes, goten of andere variaties op de ronde vorm

5 5 Productieproces = 2D Conische buis lastiger te produceren Remedie: mast bestaande uit meerdere secties

6 6 Spanning-rek diagram aluminium legeringen Grote variatie in legeringen, met verschillende spanning-rek relaties T T6 stress [N/mm 2 ] T O 1020-O gemiddelde spanning-rek diagrammen (NB geen ontwerpwaarde!) strain [-]

7 7 Karakteristieke vloeispanning metalen Carbon staal: f y,rep = N/mm 2 (hoger mogelijk) Aluminium 6xxx legeringen: f 0,2,rep = N/mm 2 Aluminium 7020 legering: f 0,2,rep = 280 N/mm 2 Lagere vloeispanning én toch dezelfde sterkte? grotere diameter en / of grotere wanddikte (en vice versa)

8 8 Spanning / dichtheid metalen (bron: talat)

9 9 Warmte-beïnvloede zone t.g.v. lassen Aluminiumlegeringen krijgen veelal hun sterkte door koudvervormen of warmte-behandeling Die optimale structuur wordt vernietigd door het lassen Gevolg: lagere sterkte nabij lassen Remedie: niet lassen in de zone met de grootste spanningen

10 10 Vergelijking aluminium staal (andere eigenschappen) Aluminium Staal Volumieke massa ρ [kg/m 3 ] Elasticiteitsmodulus E [N/mm 2 ] Glijdingsmodulus G [N/mm 2 ] Dwarscontractiecoefficient ν [-] Lineaire uitzettingscoefficient α [/K] Lagere elasticiteitsmodulus én toch dezelfde stijfheid? grotere diameter (en vice versa)

11 Vermoeiing Initiatie en groei van een scheur t.

Vermoeiingssterkte verbindingen in aluminium

11 11 Vermoeiing Initiatie en groei van een scheur t.g.v. wisselende belasting Treedt op bij spanningspieken, zoals teen van een las of scherpe hoek in een profiel. Vermoeiingssterkte verbindingen in aluminium grofweg 1 / 3 tot 1 / 2 van staal (volgens Eurocodes) Ontwerp: voorkom al te grote spanningspieken

12 Eigenschappen bij botsing Ook dit is géén materaaleigenschap, maar een eigenschap van de constructie In principe is in vrijwel ieder materiaal een ontwerp te maken dat voldoet aan de bots-eisen.

12 12 Eigenschappen bij botsing Ook dit is géén materaaleigenschap, maar een eigenschap van de constructie In principe is in vrijwel ieder materiaal een ontwerp te maken dat voldoet aan de bots-eisen. Dit kan echter ten koste gaan van andere functies (bijvoorbeeld sterkte) Optimale constructie voldoet aan alle eisen voor zo laag mogelijke kosten. Afhankelijk van de toepassing lukt dit gemakkelijker met het ene materiaal dan met het andere materiaal

13 13 Atmosferische corrosie Staal Staal: altijd bescherming tegen corrosie noodzakelijk over gehele lengte: zonder bescherming uiteraard roestvorming Bescherming tegen atmosferische corrosie door: Coaten (poedercoating) Thermisch verzinken Thermisch verzinken en coaten Te kiezen bescherming afhankelijk van toepassing, met name afweging op risico s voor beschadiging. Hoog risico (fietsen): uitsluitend coating risico op snelle roestvorming.

14 14 Atmosferische corrosie Aluminium Aluminium beschermt zich in principe op natuurlijke wijze tegen atmosferische corrosie Echter voor goede bescherming dikkere oxidehuid noodzakelijk door anodiseren, te combineren met aluminiumkleur of anderszins. Ook mogelijk: natlak of poedercoating Hoe gladder hoe beter: beperking aanhechtend vuil. Optimale bescherming altijd noodzakelijk in omgevingen met zouten, (risico op putvormige corrosie en vorming wit poeder) zoals: Kustregio Wegen met veel verkeer (zoutspray a.g.v. gladheidsbestrijding)

15 15 Grondstukbescherming Voor zowel stalen als aluminium lichtmasten grondstukbescherming noodzakelijk. Vochtige bodem geeft altijd aantasting;grond de aggressiefste grondsoort. Bij goede keuze grondstukbescherming tevens preventie tegen zwerfstroomcorrosie.

16 16 Wat is zwerfstroomcorrosie? Rond stromvoerende kabels altijd in lichte mate elektrisch veld aanwezig. Elektrische stroom zoekt weg van de minste weerstand. Dus stromveld gaat altijd via lichtmast: deze heeft minder weerstand dan bodem. Dus bescherming op grondstuk aanbrengen die hogere weerstand heeft dan bodem (afhankelijk van grondsoort) Uit TNO onderzoek is gebleken dat grondstukbescherming uit HDPE (high density polyetheen) het beste beschermingsresultaat geeft (zowel tegen aantasting in de bodem met en zonder zwerfstromcorrosie).

17 17 Corrosie in bodem Corrosie na 11 dagen in vochtige turf zonder grondstuk

18 18 Corrosie door zwerfstroomcorrosie Corrosie door zwerfstroom: test van verschillnde beschermingen

19 19 Hogere grondstukbescherming Er kan worden gekozen voor een hogere grondstukbescherming (maaiveldbescherming) voor preventie van schade en corrosie door: Bestrating Grasmaaiers Onkruidborstels Water en hondenurine Strooizout

20 20 Keuze tussen materialen Verwerkbaarheid Lasbaarheid Sterkte-eigenschappen, ook van de las en de WBZ Vervormbaarheid uiterste rekgrens Weerstand tegen corrosie

Vergelijkbare documenten

Hybride constructies. Aluminium en staal. Prof.dr.ir. Johan Maljaars TNO en TU/e

Hybride constructies. Aluminium en staal. Prof.dr.ir. Johan Maljaars TNO en TU/e Aluminium en staal TNO en TU/e Overzicht Introductie Vergelijk van materiaaleigenschappen Ontwerpen van aluminium constructies Aandachtspunten hybride constructies Ontwerpen van hybride constructies Brandwerendheid