Děrované materiály jsou široce používány ve stavebnictví a architektuře pro dekorativní i funkční účely. Vytvářejí pohodlnější podmínky uvnitř budovy, zajišťují přirozené větrání a denní světlo, chrání před přímým slunečním zářením. Děrované panely slouží také ke zvýšení bezpečnosti budovy a utváření požadovaných akustických charakteristik budovy (obrázky 1 a 2).
Obrázek 1 – Děrované plechy v opláštění budovy
Obrázek 2 – Ochrana proti slunci z perforovaných materiálů
Děrované plechy jsou také široce používány při výrobě zavěšených podhledů [2] (obrázek 3).
Obrázek 3 – Podhled z perforovaných materiálů
Materiály pro děrované plechy
Děrované kovové materiály mají velký potenciál pro stavební aplikace. Pevnostní charakteristiky děrovaných materiálů umožňují jejich plné využití ve stavebních konstrukcích. Hlavními materiály pro výrobu děrovaných stavebních prvků jsou ocel, hliník a měď. Plechové materiály z hliníku a mědi se používají ve stavebních konstrukcích pro jejich vysokou odolnost proti korozi a architektonické přitažlivosti a děrované ocelové plechy pro jejich vysokou pevnost.
Hliníkové slitiny jsou lehké, mají dostatečně vysokou pevnost a dobře se dají perforovat. Měď je široce používána jako střešní krytina. Oxidová vrstva – patina – na povrchu mědi poskytuje měděným materiálům vysokou odolnost proti korozi a tím i vysokou životnost. Měděné plechy se také dobře děrují a navíc se dobře svařují. Ocelové perforované materiály se však nejvíce používají ve stavebnictví kvůli jejich vysoké pevnosti a nižší ceně [1].
Charakteristika děrovaných materiálů
Hlavní vlastnosti děrovaných výrobků a konstrukčních prvků jsou:
- typ, značka, slitina materiálu;
- tloušťka materiálu;
- tvar otvoru;
- velikosti otvorů;
- vzájemné uspořádání otvorů;
- procento perforací vzhledem k celkové ploše děrovaného plechu nebo struktury.
Tvar perforovaných otvorů
Tvar otvorů může mít nejrůznější tvary: kulatý, čtvercový, obdélníkový, oválný, eliptický, kosočtverečný [2] . Přitom je známo, že děrované výrobky s kulatými otvory tvoří asi 80 % všech děrovaných výrobků. Tento tvar otvoru je nejvhodnější pro všechny aplikace děrovaného materiálu. Kulaté otvory jsou nejpohodlnější na výrobu a stojí nejméně ve srovnání s jinými tvary otvorů. Zápustky a raznice pro kruhové otvory jsou nejekonomičtější a nejnáročnější na údržbu.
Minimální velikost otvoru
Minimální velikost děrovaného otvoru závisí na druhu materiálu a jeho tloušťce. U ocelových a hliníkových plechů platí pravidlo, že průměr kulatého otvoru by neměl být menší než tloušťka materiálu. Čím více se poměr průměru otvoru k tloušťce materiálu blíží 1:1, tím vyšší je pravděpodobnost zlomení nástroje a náklady na údržbu, a tím i náklady na perforované výrobky. Pro výrobu děrovaných plechů z nerezových ocelí a jiných vysokopevnostních materiálů se obvykle používají plechy o tloušťce o jednu velikost tenčí, než je průměr otvoru.
Například v podhledech se používají pozinkované ocelové plechy tloušťky 0,6 mm s minimálním průměrem otvoru 0,7 mm a hliníkové plechy tloušťky 0,8 mm s minimálním průměrem otvoru 0,7 mm [2].
Podíl perforace
Procento perforace je velmi důležitý parametr, který určuje úroveň pevnostních vlastností perforované konstrukce ve srovnání s podobnou strukturou z neperforovaného materiálu. Příklady plechů s různými perforacemi jsou na obrázku 4.
Obrázek 4 – Pohled na různé procento perforace (48 %, 37 % a 23 %)
Koncept ekvivalentního pevného materiálu
Při analýze pevnostních vlastností děrovaných materiálů je široce používán koncept ekvivalentního plného materiálu [1, 2]. Koncept spočívá v tom, že při pevnostních výpočtech se místo pevnosti plného materiálu použije ekvivalentní pevnost děrovaného materiálu. Vliv perforace se hodnotí poměrem mechanických vlastností perforovaného kovu a stejného kovu bez perforace.
Standardní kulatá perforace
Standardní perforace má tvar kulatých otvorů, které jsou umístěny v rozích mřížky jejich rovnostranných trojúhelníků (pod úhlem 60º), jak je znázorněno na obrázku 5. Tento tvar má přibližně polovina všech perforovaných plechů.
Obrázek 5 – Děrovaný plech s kulatými otvory pod úhlem 60º [2]
Pevnostní vlastnosti děrovaného plechu
S nárůstem podílu děrování se snižují pevnostní vlastnosti děrovaného plechu. Obrázek 6 ukazuje změnu meze kluzu perforovaného materiálu se standardní kruhovou perforací se zvýšením podílu perforací. Děrovaný plech může mít ve své rovině různou pevnost v závislosti na směru zatížení po šířce nebo délce plechu [1, 3].
Obrázek 6 – Snížení meze kluzu standardního děrovaného plechu (v rovině plechu) se zvýšením podílu perforace [1, 3]:
fy * je mez kluzu děrovaného plechu;
fy– mez kluzu plechu bez perforace
Elastické vlastnosti děrovaného plechu
S nárůstem podílu perforace se modul pružnosti perforovaných materiálů poměrně prudce snižuje a zvyšuje se Poissonův poměr [1, 3] (obrázek 7).
Obrázek 7 – Efektivní elastické vlastnosti standardního děrovaného plechu (v rovině plechu) v závislosti na procentu perforace [1, 3]:
E* – modul pružnosti děrovaného plechu;
E je modul pružnosti plechu před perforací;
ν* – Poissonův poměr děrovaného plechu;
ν – Poissonův poměr listu před perforací
Perforované akustické materiály
Děrovaný kov se používá jako ochranný nebo dekorativní nátěr pro některé speciální akustické materiály. Tento akustický materiál může být navržen tak, aby absorboval nebo odrážel zvuk s požadovanými akustickými charakteristikami. Úkolem perforovaného kovu je proto v těchto případech být zvukově natolik „průhledný“, aby jím zvukové vlny procházely bez útlumu a odrazu.
Perforované materiály pro ochranu proti větru
Důležitou vlastností děrovaných plechů je jejich schopnost snižovat tlak plynů a kapalin jimi procházejících. Tato vlastnost děrovaných plechů se využívá k ochraně budov a konstrukcí před silným větrem [1].
Výroba děrovaných materiálů
Technologie děrování plechů má svá úskalí a vlastnosti, a proto vyžaduje zvýšenou kontrolu kvality. Takže vytváření velkého počtu otvorů s daným umístěním vůči sobě vyžaduje speciální, poměrně drahé vybavení. Plechy různých tlouštěk mohou vyžadovat samostatnou sadu nástrojů. Při změně materiálu je také obvykle nutná výměna nástrojů [1].
Počet děr, které lze najednou děrovat, je značně omezený a závisí na velikosti děr, vlastnostech materiálu a jeho tloušťce. Zajištění přesnosti umístění otvorů a rovnoměrných vzdáleností mezi nimi je poměrně obtížné kvůli deformaci plechu, ke které dochází při každém dopadu děrovacího lisu.
Proto, když list vyjde z procesu perforace, vypadá velmi zkrouceně a musí být opraven, aby se dosáhlo jeho požadavků na rovinnost. Takové požadavky jsou například pro děrované zavěšené podhledy uvedeny v evropské normě EN 13694:2014 [2].
2. Brožura Povrchy a perforace (PDF) – Lindner Group
Společnost Alukom – výroba systémů pro sklopné odvětrávané fasády
Alucom LLC
Moskva, sv. Nagatinskaya, 16, budova 9, kancelář 2-5
Tel.: +7 (495) 268 0444
E-mail: info@alucom.ru
Moskva, Rjazansky prospekt, 8A, budova 17 (dílna 17, území závodu VNII MetMash).
Příjezd transportu přes kontrolní stanoviště Stakhanovskaya ul., 20.
