Utjecaj niskih temperatura na žilavost materijala za sigurnost konstrukcija

master's thesis

• Title (english): The impact of low temperatures on material toughness and the safety of structures
• Author: Anna Maria Šeketa
• Mentor: Ivan Jandrlić (mentor)
• Mentor: Lorena Mrkobrada (pomoć pri izradi, neposredni voditelj)
• Committee member: Franjo Kozina (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ivan Jandrlić (član povjerenstva)
• Committee member: Sandra Brajčinović (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Metallurgy; (Department of Mechanical Metallurgy); (Laboratory of Deformation Metal Processing); Sisak
• Defense date and country: 2025-03-04, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Metallurgy; Mechanical Metallurgy

Abstract

Istraživanje utjecaja niskih temperatura na žilavost materijala od ključne je važnosti za sigurnost raznih konstrukcija izloženih ekstremnim okolišnim i klimatskim uvjetima. Neugodna iskustva iz povijesti dokaz su posljedica do kojih može doći uslijed zanemarivanja ovog bitnog svojstva materijala. U početnom dijelu rada najprije je definirana žilavost kao mehaničko svojstvo materijala, navedeni su faktori koji utječu na njenu promjenu te istaknuta temperatura kao jedan od najbitnijih faktora. Dalje je dan pregled metoda kojima se ista određuje, te kako se ispituje utjecaj temperature na nju. Dan je pregled povijesnih slučajeva nesreća uzrokovanih padom žilavosti uslijed djelovanja niskih temperatura, kao što su puknuća Liberty klase brodova, Titanika te urušavanje Silver Bridgea mosta. U eksperimentalnom dijelu rada dan je i primjer određivanja utjecaja pada temperature na konstrukcijski čelik S355 J2, koji se često koristi u raznim konstrukcijama, a u danom slučaju za izradu sprega koje se koriste pri konstrukciji i rekonstrukciji mostova i drugih građevina. Ispitivanja su provedena u rasponu temperatura od 20 do -75 °C, kako bi se utvrdila prijelazna temperatura materijala u osnovnom stanju te u zoni utjecaja topline nastalom prilikom zavarivanja konstrukcijskog elementa. Rezultati su pokazali određena odstupanja u žilavosti materijala u zoni zavara u usporedbi s osnovnim materijalom. Neovisno od toga istraživanje je potvrdilo sukladnost konstrukcijskog elementa sprege s propisanim vrijednostima u standardima. Time je potvrđeno da nema opasnosti od krhkog loma pri korištenju ovog materijala za izradu sprega u danim temperaturnim uvjetima.

Abstract (english)

Research into the effects of low temperatures on the toughness of materials is of crucial importance for the safety of various structures exposed to extreme environmental and climatic conditions. Unpleasant experiences from history show the consequences of neglecting this important material property. In the first part of this graduation thesis, the toughness of materials is defined as a mechanical property of a material, the factors that influence its change are listed, and temperature is emphasized as one of the most important factors. Furthermore, an overview of the methods used to determine toughness is then given and the influence of temperature is described. Further, through work, an overview is given of historical cases of accidents caused by a decrease in toughness due to exposure to low temperatures, such as the cracking of Liberty-class ships, the Titanic, and the collapse of the Silver Bridge. The experimental part gives an example of determining the influence of a temperature drop on the structural steel S355 J2, which is commonly used in various constructions, in this case for the production of joints used in the construction and reconstruction of bridges and other buildings. The tests were conducted in the temperature range from 20 to -75 °C, to determine the material's transition temperature in the initial state and in the heat-affected zone by the heat generated during the welding of the structural element. The results showed certain deviations in material toughness in the weld zone compared to the base material. Regardless of this, the test confirmed that the structural element of the coupling complied with the values specified in the standards. This confirmed that there is no risk of brittle fracture when using this material for the manufacture of couplings under the given temperature conditions.

• Keywords: prevencija nesreća; žilavost materijala; sigurnost konstrukcija; čelik
• Keywords (english): accident prevention; material toughness; structural safety; steel
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:115:877908
• Project: Number: KK.01.1.1.02.0020; Title: Centar za ljevarstvo - SIMET; Title: Center for casting - SIMET; Acronym: SIMET; Leader: Zdenka Zovko Brodarac; Jurisdiction: eu; Funder: Europska unija; Funding stream: European Regional Development Fund
• Study programme: Title: University graduate study program in Occupational Safety, Health and Environment; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/ka sigurnosti, zdravlja na radu i radnog okoliša (magistar/magistra inženjer/ka sigurnosti, zdravlja na radu i radnog okoliša)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Embargoed access; Embargo expiration date: 2027-03-06
• Public note: Ovaj diplomski rad izrađen je koristeći opremu financiranu kroz infrastrukturni projekt Centar za ljevarstvo SIMET (KK.01.1.1.02.0020) financiranog sredstvima Europskog fonda za regionalni razvoj, Operativnog programa za koheziju i konkurentnost 2014.-2020. u okviru poziva „Ulaganje u organizacijsku reformu i infrastrukturu u sektoru istraživanja, razvoja i inovacija“.
• Created on: 2025-02-24 11:46:25