Inovace ve stavebních ocelích

Od roku 1989, kdy se cena vyhlašuje vždy po třech letech, se ocenění stalo významným marketingovým nástrojem a počet přihlášek a jejich úroveň stále stoupá. Přicházejí z řad koncernů, malých a středních podniků, z oblasti výzkumu i od designérů. Letos bylo přihlášek 644 proti 624 v roce 2006. Cena je dotována 70 tis. € pro vítěze kategorie.

Za jaké situace ve výrobě oceli a ve stavebnictví byla cena 2009 vyhlášena? Podle údajů World Steel Association bylo v červnu 2009 dosaženo zatím nejvyšší letošní světové měsíční produkce surové oceli 99 826 tis. t, v Číně rekordně 49 425 tis. t, ve 27 státech EU 11 168 tis. t a v ČR 386 tis. t, když v SRN je červen s 2466 tis. t až třetí nejlepší měsíc. Pro Německo 2009 je cena za inovace náznakem oživení produkce spjaté s užitím oceli a významného exportního oboru.

V krizovém roce 2009 zaznamenalo stavebnictví podle Eurostatu v dubnu 2009/2008 meziroční pokles v EU 27 o 5,1 % a v SR o 12,7 %, zatímco v Německu a v ČR růst o 6,1 %, resp. 3,3 %. Meziměsíčně za duben/březen 2009 je růst v sedma-dvacítce EU 0,7 %, v Německu 0,5 % a v ČR 5,2 % a pokles v SR 3,1 %.

 

V kategorii aplikací oceli u výrobků, ve které se sešlo nejvíce přihlášek, byl nejvýše oceněn odlehčený odvalovací kontejner Sirch Light Box s objemem 39 m³ durynské firmy Manfred Sirch, Löbichau (obr. 1). U tohoto kontejneru typu Abroll dle DIN 30722 na vytahování hákem bylo oceněno snížení hmotnosti z běžných 3000–3300 kg na 1730 kg použitím plechů z otěruvzdorné oceli SSAB Hardox HB 400 s mezí kluzu R_p0,2 min. 400 MPa tloušťky 2,5 mm na dno a vysokopevnostní oceli SSAB Docol 1000 s R_p0,2 min. 1000 MPa tloušťky 2 mm na boky. Na kontejner s celkovým užitečným zatížením 15 t lze díky snížení jeho vlastní hmotnosti naložit o cca 1,3–1,5 t více, příp. při jízdě s přívěsem až o 3 t, při nižší měrné spotřebě vozu.

Třetí cenu v kategorii inovací ocelových výrobků obdržel nový systém řetězů se zvýšenou nosností z řetězárny RUD Ketten v Aalenu (obr. 3). Řetězy ICE (Innovative Chain Evolution) se používají k vázání a přenášení břemen i ve stavebnictví, jsou vyrobeny z blíže neuvedené oceli o vyšší pevnosti, která má při stejné nosnosti o 30 % nižší hmotnost proti řetězům třídy 8. Získaly třídu 12 s nosností o 60 % vyšší než třída 8. S ohledem na vysokou vrubovou houževnatost materiálu K_v 55 J při teplotě –60 °C jsou použitelné od –60 do 300 °C. Teplotněindikační nástřik růžovofialovou práškovou barvou (RAL 4006) mění při teplotě nad 300 °C odstín na hnědočerný a indikuje nepoužitelnost řetězu.

 

V kategorii výzkum a vývoj byl oceněn 1. cenou dlouhodobý výzkum nejprestižnější německé instituce výzkumu slitin železa ústavu Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) z Düsseldorfu v oboru slitin Fe-Mn-Al-Si ocelí typu TRIPLEX (X110MnAl26-11), lehkých ocelí charakterizo-
vaných až o 15 % nižší hustotou (pod 7 g.cm^–3), vysokou mezí kluzu R_p0,2 700 MPa, pevností v tahu R_m až 1100 MPa, tažností při lomu až 90 % a vynikající tvařitelností za studena (obr. 2). Skupina ocelí, k nimž se došlo přes oceli typu TRIP (X5MnAlSi15-3-3) a oceli typu TWIP (X5MnAlSi25-3-3), je určena k použití především na lehké konstruování a tváření velkoplošných dílů s náročnou a komplexní geometrií pro automobily a dopravní techniku, stavební stroje a stavební konstrukce. Hodnoty tažnosti 50 % jsou při pevnosti v tahu kolem 1000 MPa skutečně mimořádné. Úspory hmotnosti v užití dosahují až 30 % a použitelnost ocelí s vynikající plasticitou je i při nízkých teplotách do –100 °C.

 

Z inovací aplikace oceli pro stavebnictví byl 1. cenou oceněn tenkostěnný plechový rošt max4 firmy SEAG System-Elemente, Eisenhüttenstadt, pro lité podlahy, zvyšující pevnost, tuhost a nosnost, do nějž lze uložit rozvody podlahového vytápění a kabeláž (obr. 4). Rošt je vyroben z pozinkovaného plechu ve svitcích tl. 0,5 mm formátu 1192x556 mm s prostřihy a prostorovými prolisy standardní výšky 10 mm, příp. 15 až 32 mm při plošné hmotnosti 5,8 kg.m^–2. S výškou 10 mm je hmotnost podlahy 16–45 kg.m^–2 včetně potěru při zatížitelnosti 500 kg.m^–2. Nevýhodou může být jen značný odpad z prostřihování.

Druhou cenu získala kancelář Neune+Graf, Garmisch-Partenkirchen, spolu s mnichovskou architektkou Mechthild Siedenburgovou za ocelovou pěší lávku v Taufkirchenu u Mnichova. Lávka přes říčku Grosse Vils o rozpětí 20 m a šířce 2 m tvoří při tenké mostovce spolu se zábradlím výšky 1,3 m samovyztužující profil tvaru U, díky němuž odpadá nosná konstrukce mostovky (obr. 5). Zábradlí je zhotoveno bez nátěru se šikmými výřezy z 20mm plechu z patinující oceli typu Cor-Ten, dle EN 10025 a 10027 třída W (s Cu) nebo WP (s Cu a P) s min. mezí kluzu R_p0,2 235 nebo 355 MPa, odolné vůči atmosférické korozi. Řešení projevuje značný stupeň důvěry autorů v princip oceli a předpokládá životnost „mnoho desítek let“. Most s červenohnědou patinou dobře zapadá do okolní přírody.

 

 

Prvním držitelem 3. ceny se stala firma SSF Ingenieure z Mnichova za konstrukční řešení mostu o rozpětí 100 m přes dálnici A73 u Lichtenfelsu (Oberfranken) ze svařovaných velkoprůměrových trub průměrů 508 mm a 813 mm s tloušťkami stěn až 50 mm (obr. 6). Celosvařovaný vyklenutý most s výškou konstrukce 5,80 m v podpěrách bez odlitých patek a 2,30 m ve středu pole nese 11 m širokou betonovou vozovku. Je prvním tak dlouhým trubkovým mostem v Německu z dílensky svařených modulů, které zkrátily dobu montážního svařování na staveništi. Předností je i lehce přístupná konstrukce pro údržbu.

Druhá 3. cena byla udělena flexibilnímu upevňovacímu systému ConArc firmy Contrial, Wuppertal, pro obklady fasád z kovu, skla nebo kamene předvěšené 100 až 190 mm od stěny (obr. 7). Systém je založen na srpovitém elementu tloušťky 2–4 mm z nerezavějící oceli, jehož děrování umožňuje nastavení vzdálenosti pro větrání nebo uložení izolace a upevnění dvěma šrouby. Použití dílu z nerezavějící oceli s nižší tepelnou vodivostí než hliník a malý průřez proti obvyklému provedení z hliníku zmenšuje tepelný most.

Pro zajímavou technologii výroby a příspěvek k lehké konstrukci se v nominaci do finále v soutěži materiálů pro stavbu dostaly i lehké děrované profily firmy Protektorwerk Florenz Maisch z bádenského Gaggenau (obr. 8), které odstraňují nedostatek obdobných výrobků, jímž je až 20% odpad prostřihem. Za studena válcovaný tenký zinkovaný plech se nejprve prostříhá požadovaným vzorem, následně se otvory roztáhnou jako u tahokovu a posléze se vytvoří bezodpadový C-profil profilovým válcováním. Lehčeného profilu se užívá jako výztuže nebo instalační lišty.

Letošní soutěž potvrdila nastoupený trend ocenění inovací směřujících k lehkým konstrukcím strojů a staveb, jejichž materiály mají nižší energetickou náročnost a vedou k nižším emisím oxidu uhličitého při udržitelném životním prostředí v podmínkách globálního oteplování.