A szolnoki Tiszavirág híd

2012 IX. évfolyam 2. szám

Fotó: Szabó Gergely

Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja – Journal of the Hungarian Steel Structure Association

A szolnoki „Tiszavirág” híd A TARTALOMBÓL:

www.magesz.hu

• Acélszerkezeti statisztika • Világszínvonalú acélszerkezetek magyar gyártótól • Miért épül Vásárosnaményban új Tisza-híd? • Új híd Szlovákia és Ausztria között • 26. Hegesztési Konferencia • Az apavári híd átépítése • Holger Svensson: Ferde kábeles hidak (Könyvismertető)

A hegesztőanyagok Szakértője A csővezetékektől az erőműépítésig, az acélszerkezetgyártástól az olaj- és gázipari valamint ﬁnomítói felhasználásig; mindegyik projekt egyedi és speciális követelményeket támaszt a hegesztőanyagokkal szemben. A Böhler Welding Group hat márkacsaládjának magas minőségű termékpalettájával bármely kihívásra megoldást kínál. Minőség, Gyorsaság, Megbízhatóság. Ha magas követelményeknek kell megfelelnie, bizton számíthat ránk!

www.boehlerweldinggroup.com www.bohler-uddeholm.hu

TÁJÉKOZTATÓ AZ ELNÖKSÉGI ÜLÉSRŐL ÉS A KÖZGYŰLÉSRŐL A MAGÉSZ elnöksége 2012. március 14-én a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén megtartotta az első negyedévi rendes elnökségi ülését. Az ülést Aszman Ferenc alelnök vezette. A MAGÉSZ elnöke a MAGÉSZ közgyűlését 2012. április 11-ére hívta össze. Elfogadásra került az elnökség beszámolója, az elmúlt év pénzügyi beszámolója és mérlege, valamint az idei költségvetés, a tagdíj mértéke és a munkaterv. A közgyűlésen ismertettük „Az Év Acélszerkezete Nívódíj” és a „Diploma Díj” pályázat eredményét és átadtuk a díjakat. A közgyűlés egyéb kérdéseket is tárgyalt.

I. TÁJÉKOZTATÓ A 2012. március 14-i ELNÖKSÉGI ÜLÉSRŐL NAPIREND ELŐTT – „Az Év Acélszerkezete Nívódíj” pályázat bemutatása és az elnökség értékelése. – „Diploma Díj” pályamunkák értékelése.. ¨ „AZ ÉV ACÉLSZERKEZETE NÍVÓDÍJ” pályázat bemutatása és az elnökség értékelése A Nívódíj szabályzatot – többszöri megvitatás után – az elnökség a 12/2008 (06.18.) határozatával módosította. Ennek értelmében a pályázónak a pályamunkát az elnökség részére vetített előadásban is be kell mutatnia. Az elnökség ezt követően dönt a díj odaítéléséről. 2012-ben pályázati felhívásunkra két pályamű érkezett: 1. Mh2009 Konzorcium képviseletében a pályázat benyújtója a KÖZGÉP Zrt. A Margit híd szerkezeti és műemléki rekonstrukciója Ismertette: Gonda Ildikó projektvezető 2. Benyújtó: KÖZGÉP Zrt. – PontTERV Zrt. A szolnoki „Tiszavirág” gyalogos- kerékpáros híd tervezése, gyártása és építése Ismertette: Szűcs József projektvezető, KÖZGÉP Zrt. A beérkezett pályaművek áttanulmányozását és a pályázók prezentációját követően az elnökség (Honti Ferenc és Földi András – mint érintett – nem vett részt a döntésben) a következő határozatot hozta:

Az elnökség egyhangú szavazással úgy döntött, hogy „AZ ÉV ACÉL SZERKEZETE NÍVÓDÍJ” kitüntetettje 2012-ben a KÖZGÉP Zrt. – Pont-TERV Zrt. legyen „A szolnoki „Tiszavirág” gyalogos-kerékpáros híd tervezése, gyártása és építése” címmel benyújtott pályaműve alapján. A II. díjat az elnökség „A Margit híd szerkezeti és műemléki rekonstrukciója” címmel benyújtott pályamű alapján ítélte oda az Mh2009 Konzorcium képviseletében a benyújtó KÖZGÉP Zrt. részére. ¨ Diploma Díj pályamunkák értékelése A pályázati kiírásban megjelölt határidőig (2012.02.17.) hét egyetemi (MSc) és öt főiskolai (BSc) pályázat érkezett. A BEADOTT PÁLYÁZATOK: Egyetemi kategória (MSc) – ÁBRAHÁM NORBERT Acél elemekből összeépíthető silórendszer tervezése BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék – BADARI BETTINA Ayrton-Perry ellenállási formula kalibrálása egyszerű nyomott hajlított acélszerkezeti elemekre BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék – BALOGH TAMÁS Szabályos acélszerkezetű épületek optimális tervezése BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék

Acélszerkezetek 2012/2. szám

Szövetségi hírek . . . . . . . . . . . . . . . . . Association News . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1

A 2012. évi Nívódíjak és Diploma Díjak átadása . . . . . . . . . .

5

Hírek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 7

Holger Svensson: Ferde kábeles hidak – Könyvismertető . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Az elkészült szolnoki „Tiszavirág” gyalogos-kerékpáros híd . . . . . . . . . . . 11 Fényképes tudósítás a Hárosi Duna-híd II. építésének helyzetéről . . . . . . . . . . . . 17 Magyar gyártó, világszínvonalú nemzetközi szerekezetek . . . . . . . . . . 24 Kerékpáros- és gyalogoshíd acélszerkezete Szlovákia és Ausztria között . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Cycle and Foot Bridge between Slovakia and Austria . . . . . . . . . . . . . . 26 Miért épül Vásárosnaményban új Tisza-híd? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Az apavári Hortobágy–Berettyó csatorna-híd átépítése . . . . . . . . . . . . . 39 Öszvérszerkezetű közúti gerendahíd képlékeny tartalékai . . . . . . . . . . . . . . 42 Plastic reserves of a steel-concrete composite highway girder bridge . . . 42 Az EN 1090 szabványsorozat követelményei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Többtámaszú folytatólagos gerendahíd tervezése földrengésre . . . . . . . . . . . . 52 Seismic design of continuous multi-support girder bridge . . . . . . . . 52 Klinker siló acél tartószerkezetének tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Designing of the steel structure of a clinker storage building . . . . . . . 62 Víztornyok körüli áramlások vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Investigation of flow around water tower . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

72 72

Innováció az alapanyag-azonosítás és a termék nyomon követése területén a KÉSZ Ipari Gyártó Kft.-nél . . . . . . . . 78 CLOOS hegesztő robotcellák optimalizálják a gyártási időt. Az egyhuzalos és a tandemhegesztés versenye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 26. Hegesztési Konferencia és Hegesztéstechnikai Kiállítás . . . . . . 86 A San Fancisco – Oakland öbölhíd. Egy megaprojekt, amelynek kivitelezésében az ESAB segédkezett . 88 A hegesztéstechnológiai tényezők és az anyagátviteli folyamat elemzése inverteres hegesztőgépen (1. rész) . . . 90 Checking material transfer and welding technologies with a modern welding machine (part 1) . 90


1

– BÉKÉSI ÉVA Klinker siló acél tartószerkezetének tervezése BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék

Hidak és Szerkezetek Tanszékének végzős mérnökét.

– KŐVÁRI ÁKOS Két- vagy többtámaszú öszvérszerkezetű hídgerendák vizsgálata BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék

További napirendi pontok keretében az elnökség az alábbi témákat tárgyalta: Az ülés 1–4. napirendi pontja a közgyűlésre előterjesztésre kerülő napirendek megvitatása és elfogadása volt.

– NEMES MÁRTON Víztornyok körüli széláramlások hatásának vizsgálata BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék

Az egyéb napirendi pontok keretében az alábbi témák kerültek megtárgyalásra:

– RÓZSÁS ÁRPÁD Öszvérszerkezetű hidak képlékeny méretezése (angol nyelvű) BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék Főiskolai kategória (BSc) – AGUILAR GABRIELLA Szabadtéri színpad lefedése acélszerkezettel BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék – MARTINOVICH KÁLMÁN Többtámaszú folytatólagos gerendahíd tervezése földrengésre BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék – RAJNAI VERA Híradástechnikai torony tervezése (német nyelvű) BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék – SOMODI BALÁZS Ferde kábeles gyalogos öszvérszerkezetű híd tervezése BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék – SZŰCS ADRIENN Acélszerkezetű közúti ívhíd tervezése BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék Az elnökség egyhangú szavazással úgy döntött, hogy 2012-ben EGYETEMI DIPLOMA DÍJ-ban részesíti Nemes Mártont, a BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszékének végzős mérnökét, és FŐISKOLAI DÍJ-ban Martinovich Kálmánt, a BME Építőmérnöki Kar

2

***

¨ Klaszter alapítása Markó Péter tájékoztatása szerint – melyet Aszman Ferenc alelnöknek adott – a MAGÉSZ tagjai valamint a felkért csatlakozó tagok nem feleltek meg a kiírás kritériumának. Következésképp a MAGÉSZ nem vesz részt a pályázaton. ¨ MAGÉSZ-statisztika Tagjaink a kért adatokat megadták. Az összesítés a közgyűlésre készül el. ¨ Belépés – kizárás – A MATECH Kft. kérte felvételét a MAGÉSZ tagjai sorába. Az elnökség egyhangú szavazással elfogadta a MATECH Kft. tagfelvételi kérelmét. 2012.03.14-től a MATECH Kft. a MAGÉSZ rendes tagja. – Az elnökség egyhangú szavazással úgy döntött, hogy – Alapszabályunk szerint – a Ferro-Pan’ 96 Kft.-t 2012.03.14-től kizárja a MAGÉSZ tagjai sorából, mivel tagdíjtartozását többszöri felszólításra sem rendezte. Amennyiben a cég a tartozását rendezi, úgy ismét a MAGÉSZ tagja lehet. ¨ 16. Fémszerkezeti Konferencia (2012. október 18.) Az MKE (dr. Seregi György) kéthárom előadást kér a MAGÉSZ-tól, valamint támogatást. FŐ TÉMAKÖR: „Korszerű gyártástechnológiák, gépek és berendezések” ELŐADÁST VÁLLALTAK: – KÖZGÉP: Korszerű gyártástechnológiák; – KÉSZ: Csőszerkezet-gyártás; – Rutin: Csőillesztések. Az előadások címét és az előadók neveit a cégek rövid időn belül megadják.


II. TÁJÉKOZTATÓ a 2012. április 11-i KÖZGYŰLÉSRŐL ¨ Az elnökség beszámolója Markó Péter elnök tartotta az elnökség beszámolóját: Tisztelt Tagtársaink, kedves Meghívottak, Hölgyeim és Uraim! Ismételten eltelt egy év, az immár tizennegyedik ciklusát, töltő Szövetségünk életéből. Mint már megszokott, éves rendes közgyűlésünket – a hivatalos mérlegzáró feladatokon túlmenően – fel szeretném használni arra, hogy a Szövetség életét alapvetően befolyásoló eseményekről is beszámoljak részt vevő tagtársainknak. Sajnálatosan a 2011 decemberében tartott évzáró rendezvényünkön elhangzott, negatív tendenciákat prezentáló számok semmilyen tekintetben nem változtak, így megismétlésüket nem tartom szükségesnek. Az építőipar teljesítménye gyakorlatilag 2008 óta hanyatlik, és 2011-ben eljutottunk ahhoz, hogy számai az 1995-ös adatok alá estek. Mindennél többet mond az az az adat, hogy az 1930-as gazdasági világválság idején is több építési engedélyt adtak ki hazánkban, mint 2011ben! Tagvállalataink az előző évek keserű tapasztalatai alapján 2011-re legalább stagnálásban reménykedtek. Ezzel szemben a forintban mért árbevételük – bár az építőipari ágazat teljesítménye nemzetgazdasági szinten újabb 4,3%-kal csökkent – nyilvánvalóan a nem mindennapi autóipari beruházásoknak köszönhetően, legalábbis a forintban mért árbevételük, a 2010. évhez képest 22,5%-al nőtt. Tagvállalataink zömét súlyosan érintette a magyar nemzetgazdasági politika beruházási piacokat korlátozó intézkedéscsomagja. A korlátozó intézkedések hatása jól mérhető a hídépítés 40%-os és az épületépítés 25%-os csökkenésében. Ezek a számok azt is tükrözik, hogy tagvállalataink jó érzékkel kapcsolódtak a felfelé ívelő gépipari acélszerkezetek gyártásához, hiszen az árbevétel növekedését 6,5%-os össz tömegcsökkenés mellett érték el. Pillanatnyilag közmegrendelések alig akadnak. Egyedül az EU-s támogatású vasútépítő pályázatok, az M0-ás déli híd befejezése és a vásárosnaményi új híd gyártása indulhat be.

Az önkormányzati rendelések és PPP projektek a megrendelők pénzügyi ellehetetlenülése miatt megszűntek. Az acélalapanyag-árak év eleji növekedése, évközi stagnálása a második félévben enyhe, az utolsó hónapban határozott emelkedésbe csapott át, és bár most éppen stagnál, de a 2012. évre a növekvő kínai acéligény miatt, további enyhe acélár-emelkedéssel kell számolnunk. Ezen adatok előrebocsátása után – saját házunk tájával foglalkozva – megállapíthatjuk, hogy Szövetségünk gazdálkodására is kihatott a recesszió. Ámbár tartalékaink alapvetően biztosítják további működésünket, az évek óta eredményes gazdálkodás 2011-ben 1,5 M Ft veszteségbe fordult. Ennek alapvető oka az, hogy jónéhány cég ismételten kihullott körünkből, illetve tartósan nem rendezte tagdíj-elmaradását, ezzel csökkentve tagdíjbevételünket. Mindez szükségessé teszi az évek óta változatlanul tartott tagdíjaink emelését. • Taglétszámunk, a ki- és belépéseket figyelembe véve, ettől függetlenül gyakorlatilag nem változott, tagszervezetekkel együtt 52. • Szakmai kiadványunk, az „Acélszerkezetek”, tartva az elmúlt években elért színvonalát, Közép-Európa legnívósabb szakfolyóiratai közé tartozik. Kivitele, nyugodtan állíthatom, továbbra is felveszi a versenyt a legnívósabb európai szakfolyóiratokkal is. Fiatalabb kollégáink között egyre sikeresebb honlapunk, és ami ezen a téren nem túl gyakori, frissítése is naprakész. Ebben az évben is meg kell emlékeznem munkatársainkról, akik ezt a színvonalat évek óta biztosítják, azaz titkárunkról, Csapó Ferencről és házi fotóművészünkről, nagyszerű kollégánkról, dr. Domanovszky Sándorról, akiknek munkájukért az elnökség nevében ismételten szeretnék köszönetet mondani. • Rendezvényeinket az elfogadott munkaterv szerint tartottuk. Így a hagyományoknak megfelelően elnökségi üléseinket negyedévente egyegy tagvállalatunk munkájának megismerésével egybekapcsolva, kihelyezetten tartottuk. 2011-ben elnökségi ülés volt: – a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén Budapesten, – az OVIT acélszerkezet-gyártó üzemében Gödön, – és a Weinberg ’93 Kft.-nél Sárospatakon

•

•

•

•

•

•

•

– valamint az évzárót, most már hagyományosan, itt, az MVAE-nél tartottuk. Rendezvényeink sorában, európai szinten is kiemelkedő volt – és nyugodtan állíthatom, hogy minden elképzelésünket felülmúló sikerrel zárult – a BME-vel közösen rendezett, 6. Európai Konferencia az Acél- és Kompozit Szerkezetekről (EUROSTEEL 2011). Hazai szinten kiemelkedő volt a most már hagyományosan kétévente megrendezésre kerülő, Dunaújvárosban tartott XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferencia. Tagvállalataink aktivitásának köszönhetően igen színvonalas volt a Magyar Könnyűszerkezetes Egyesüléssel, és az ALUTÁ-val ősszel közösen tartott 15. Fémszerkezeti Konferencia is az energetikai acélszerkezetek tervezéséről és gyártásáról. Nagy érdeklődésre tartott számot, az ÉMI-TÜV SÜD-del közösen rendezett szakmai napunk, ahol a résztvevők kimerítő tájékoztatást kaptak az acélszerkezetek gyártását meghatározó új, bevezetés alatt álló szabványsorozatról, az EN 1090-ről. Őszi szakmai programjaink része volt a Korányi professzorra emlékező koszorúzás és emlékülés, melyet a KTE-vel, a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékével, valamint a Vasúti Hidak Alapítvánnyal közösen rendeztünk meg. A Magyar Tudományos Akadémián a Magyar Tűzihorganyzók Szövetségével együtt részt vettünk a magyar ipar születésére emlékező „130 éves a magyar tűzihorganyzás” című rendezvényen. Az új technológiai eljárások megismerését hivatott hegesztőgép-bemutatót is szerveztünk a CLOOS céggel a Dunaújvárosi Főiskolán. Tisztelt Tagtársaim!

Engedjétek meg, hogy kihasználjam a lehetőséget, hogy felhívjam figyelmeteket a jövő év kiemelkedő szakmai eseményére, a Miskolci Egyetemen 2013. április 24–26. között tartandó 5th Nemzetközi Konferencia az Acélszerkezetek tervezése, gyártása és gazdaságossága tárgyában. Az angol nyelvű előadásvázlatok leadási határideje 2012. szeptember 7. A konferencián a szakma legkiválóbb képviselői tartanak előadásokat, így biztosan nagy érdeklődésre tarthat számot.


Tisztelt Hallgatóság, Elnökségünk kiemelt fontosságot tulajdonít a magyar acélszerkezeti piacon jelenlévő vállalatok együttműködési lehetőségeinek ápolásának. Tudom, a mai nagyon nehéz piaci helyzetben minden vezető igyekszik kihasználni a piaci versenyek megnyerésének minden lehetőségét. A MAGÉSZ ugyanúgy, mint eddig, minden résztvevőt arra biztat, hogy ezt a versenyt az összefogás adta szakmai lehetőségek nagyfokú kihasználásával vívja meg, hiszen csak akkor van esélyünk a nagyra nyílt, közös európai piacon eredményesen talpon maradni. Megköszönve megtisztelő figyelmeteket további eredményes munkát kívánok a közgyűlésnek.

¨ „AZ ÉV ACÉLSZERKEZETE NÍVÓDÍJ” pályázat értékelésének ismertetése és a díj átadása A beérkezett pályaművek áttanulmányozását és a pályázók prezentációját követően az elnökség az alábbi határozatot hozta: Az elnökség egyhangú szavazással úgy döntött, hogy „AZ ÉV ACÉLSZERKEZETE NÍVÓDÍJ” kitüntetettje 2012-ben a KÖZGÉP Zrt. – Pont-TERV Zrt. legyen „A szolnoki „Tiszavirág” gyalogos-kerékpáros híd tervezése, gyártása és építése” címmel, benyújtott pályaműve alapján. A II. díj kiadását az elnökség „A Margit híd szerkezeti és műemléki rekonstrukciója” címmel benyújtott pályamű alapján ítélte oda az Mh2009 Konzorcium képviseletében benyújtó KÖZGÉP Zrt. részére. ¨ DIPLOMA DÍJAK átadása Az elnökség, EGYETEMI DIPLOMA DÍJ-ban részesíti Nemes Mártont, a BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszékének végzős mérnökét és FŐISKOLAI DÍJ-ban Martinovich Kálmánt, a BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszékének végzős mérnökét. A díjat a MAGÉSZ elnöke adta át, egyben köszönetet mondott a többi pályázónak is az értékes pályaművekért. A nívódíjak és diploma díjak átadásáról szóló cikket lásd az 5–6. oldalakon.

3

¨ A 2011. évi pénzügyi beszámoló és mérleg elfogadása A MAGÉSZ 2011. évi gazdálkodását az elnökség megvitatta és azt közgyűlés elé terjesztésre megfelelőnek ítélte. Az egyszerűsített mérleget és a gazdálkodásról szóló beszámolót minden jelenlévőnek átadtuk. Ebben az összes bevételünket és az összes kiadásunkat részleteztük. A mérleg „tervezetben”, aláírás nélkül került átadásra, mivel azt csak a közgyűlés elfogadása után lehet véglegesíteni. A közgyűlés egyhangú határozattal elfogadta a Szövetség 2011. évi gazdálkodásáról készített beszámolót és a 2011. évi egyszerűsített mérleget 10 619 E Ft mérlegfőösszeggel, valamint –1545 E Ft mérleg szerinti eredménnyel. ¨ A 2012. évi munkaterv jóváhagyása Az elnökség a 2012. március 14-i ülésén áttekintette a 2011. december 7-i elnökségi ülésen megfogalmazott, ajánlásokból elkészített 2012. évi munkatervtervezetet. Kisebb javításokkal és időpont-módosításokkal a dokumentumot a közgyűlés elé terjeszthetőnek ítélte. A munkatervet a tagok megkapták. A közgyűlés egyhangú határozattal elfogadta a MAGÉSZ 2012. évi munkatervét. ¨ A 2012. évi tagdíj megállapítása Tagdíjfizetési rendszerünk jónak bizonyult. A mértékén utoljára 2008-

ban ill. az egyéni és pártoló tagoknál minimális mértékben 2011-ben változtattunk. Az elnökség azt javasolja és terjeszti a közgyűlés elé, hogy tagdíjváltoztatás az alábbi kategóriában legyen: Tagvállalatoknak az előző év nettó árbevételének fügvényében 500 M Ft alatt 180 000 Ft 500–1000 M Ft között 240 000 Ft 1000–2000 M Ft között 420 000 Ft 2000–4000 M Ft között 480 000 Ft 4000 M Ft felett 600 000 Ft egyéni tagoknak nyugdíjasoknak pártoló tagoknak társult tagok

15 000 0 180 000 50 000

Ft/év Ft/év Ft/év Ft/év

a tagdíj mértéke. – Az év közben be- illetve kilépők időarányosan fizessék a tagdíjat. – A 2012. második félévi tagdíj befizetése 2012. július 31-ig történjen meg. A közgyűlés egyhangúlag elfogadta a tagdíj összegére tett javaslatot. ¨ A 2012. évi költségvetés elfogadása Az elnökség a MAGÉSZ 2012. évi költségvetését 18 705 E Ft bevétellel és 17 395 E Ft kiadással javasolja elfogadni a közgyűlés részére. A költségvetés-tervezetet a tagok megkapták.

STATISZTIKAI JELENTÉS, 2011 ÖSSZESÍTÉS

A közgyűlés egyhangúlag elfogadta a MAGÉSZ 2012. évi költségvetését, 18 705 E Ft bevételi és 17 395 E Ft kiadási összeggel.

EGYEBEK ¨ MAGÉSZ statisztika Az elnökség megváltoztatta – egyszerűbbé tette – a statisztikai adatszolgáltatást, melynek eredményeként tagvállalatainktól megkaptuk az adatokat, kiegészítve a statisztikai létszámmal. Az összesítést a tagok megkapták a közgyűlésen. (A statisztikai jelentést lásd az oldal alján.) ¨ Kizárás A Ferro-Pan’96 Kft.-t az elnökség 2012. március 14-ével kizárta tagjaink sorából, mivel tagdíjtartozását többszöri felszólításra sem rendezte (8/2012 Eln. hat.). ¨ Belépések 1. A MATECH Kft. (6722 Szeged, Gutenberg u. 25–27.) 2012. március 14-től a MAGÉSZ rendes tagja. Képviselője a Szövetségben Tóth Gábor ügyvezető. 2. A DUTRADE Zrt. (2400 Dunaújváros, Papírgyári út 49.) 2011. december 7-től a MAGÉSZ pártoló tagja. Képviselője a Szövetségben: Terdi Tamás kereskedelmi igazgató.

Magyar Acélszerkezeti Szövetség

2010

2011

1. ÉRTÉKESÍTÉS ÖSSZESEN (M Ft)

76 760

94 099

Index % 122,5

2. ACÉLSZERKEZET GYÁRTÁSA (t)

51 874

48 535

93,5

18 196

18 361

8 944

6 755

75,5

– hidak

11 012

6 607

60,0

– egyéb mérnöki létesítmények

13 722

16 801

122,4

17 670

20 473

115,9

24 066

18 074

75,1

–

3 074

Ebből:

– ipari szerkezetek – épületek

2/a Gyártásból export (t) 3. HELYSZÍNI SZERELÉS (t) 4. STATISZTIKAI LÉTSZÁM (fő) Fenti adatok az országos teljesítmény 60–65%-ának felelnek meg.

4


101

–

Nagy József Magyar Acélszerkezeti Szövetség

A 2012. ÉVI NÍVÓDÍJAK ÉS DIPLOMA DÍJAK ÁTADÁSA A már megszokott helyszínen, a Magyar Vas- és Acélipari Egyesülés dísztermében, 2012. április 11-én tartotta éves közgyűlését a Magyar Acélszerkezeti Szövetség (MAGÉSZ). Évente, e rendezvény keretében értékelik és adják át a kiemelkedő szakmai színvonalon megvalósult, acélszerkezeti beruházások, építmények alkotóinak (tervező, gyártó, kivitelező) erkölcsi elismerését, „Az Év Acélszerkezete Nívódíj”-at.

Az Év Acélszerkezete Nívódíj I. helyezettjei, a KÖZGÉP Zrt. (gyártó, kivitelező) képviseletében, balról Szűcs József, Bóka László, Honti Ferenc és a Pont-TERV Zrt. képviselője (tervező), Pálossy Miklós

A MAGÉSZ által 2000 évben alapított, Az Év Acélszerkezete Nívódíj, kisplasztika

A szakma magyarországi legrangosabb elismerését a Magyar Acélszerkezeti Szövetség 2000-ben alapította és az évek során számos hazai műtárgy, épület, híd, ipari létesítmény stb. nyerte el nem csak kimagasló műszaki megoldásaival, de eleganciájával, egyedi formatervezésével is a Gombos István Ferenczy Noémi-díjas, ötvös-, iparművész, szobrászművész által tervezett és kivitelezett kisplasztikát. 2012-ben az első helyezést „A Szolnoki „Tiszavirág” gyalogos-kerékpáros híd tervezése, gyártása és építése” pályázat nyerte el. Tervezője Pálossy Miklós, Pont-TERV Zrt., gyártója, kivitelezője a KÖZGÉP Zrt. A gyalogos-kerékpáros hidak építése napjainkban ismét előtérbe került

Az Év Acélszerkezete Nívódíj II. helyezettje, az Mh 2009 Konzorcium képviseletében, balról Németh Tamás, Gonda Ildikó, Bácskai Endréné, Nagy Zsolt, Honti Ferenc, Papp Zoltán, Bóka László

nagyvárosainkban. Szolnok városában is a közlekedési kapcsolat kiszolgálása mellett többletelvárásként jelentkezett a műtárgy városképben betöltött központi szerepének megfelelő megformálása. A Tisza-parti városban elkészült, új gyalogoshíd egyben a megújuló város jelképévé is vált. A függesztőrudakkal hálózott, szétnyíló íveivel és rácsos pályatartójával a „tiszavirág” szárnyaihoz és bordázott testéhez hasonlítható, karcsú, légies hídszerkezet méltán vívta ki egyöntetűen a szakma legrangosabb elismerését.


Hasonlóan kiemelkedő színvonalú és műszaki tartalommal bíró pályamű, „A Margit híd szerkezeti és műemléki rekonstrukciója” című alkotás nyerte el a második helyezést. Itt is komoly csapatmunkáról beszélhetünk, a pályázó az Mh 2009 Konzorcium, vezetőjeként: a KÖZGÉP Zrt., tagjaiként: A-Híd Zrt., Strabag MML Kft. és a tervező konzorcium nevében: a FŐMTERV Zrt. A nívódíjas és helyezett pályaművek nagy eséllyel indulnak a Nemzetközi Acélszerkezeti Szövetség (ECCS) által kiírt nemzetközi pályázaton is.

5

A Magyar Acélszerkezeti Szövetség „Az Év Acélszerkezete Nívódíj” átadása mellett nagy hangsúlyt fektet az oktatásra, és figyelemmel kíséri a hazai szakmai utánpótlás alakulását is. Az acélipar hazai fejlődése egyre több felsőfokú képesítéssel rendelkező, kreatív, magasan képzett szakembert igényel. Az utánpótlás hosszú távú megoldásának egyik alapvető feltétele az acélszerkezeti szakma rangjának visz-

szaállítása, emelése. Ezen gondolatok jegyében díjazza a MAGÉSZ azon mérnökhallgatóknak a szakdolgozatát, diplomatervét, akik a szövetség tagvállalatainak profiljához kapcsolódó témában kiemelkedő színvonalú munkával pályáznak az „Acélszerkezeti Diploma Díj” elnyerésére. Az idei év kiemelkedő díjazottjai, Martinovich Kálmán, „Többtámaszú folytatólagos gerendahíd tervezése

Az Acélszerkezeti Diploma Díj nyertese és konzulensei, BSc kategóriában, balról: Dr. Vigh László Gergely, Martinovich Kálmán, Ájpli Béla

Helyesbítő nyilatkozat a Magész Acélszerkezetek c. folyóirat 2012. évi 1. számában, az „Újra híd az Ipolyon, A pösténypusztai Ipoly-híd kiviteli tervezése” c. cikkel kapcsolatban: A cikkben a 82. oldalon, az utolsó előtti bekezdésben ez olvasható: „A hidak engedélyezési terveit a Pozsonyi Műszaki Egyetem, Prof. Dr. Ing. Zoltán Agócs PhD készítette. (…) A hidak magyarországi engedélyeztetési eljárásának lefolytathatóságához a hidak terveit a Pont-TERV Zrt., Reiner Gábor tervező honosította.” A fenti mondatokban leírtakkal szemben, a pösténypusztai Ipoly-híd esetében a helyzet éppen fordított volt: a híd eredeti engedélyezési terveit a Pont-TERV Zrt. készítette a Reformút Kft.-vel, mint generáltervezővel 2003, majd 2005. évben megkötött szerződések alapján, a Nógrád Megyei ÁK Kht., mint Megbízó számára. A Pozsonyi Műszaki Egyetem feladata a terv honosítása volt, vagyis átvizsgálták a szlovák előírásoknak történő megfelelés szempontjából, és a híd tervezőjével közösen elvégezték az emiatt szükséges kisebb változtatásokat. A híd végleges megjelenése tehát a Pont-TERV Zrt.nél 2003. évtől folytatott tervezés eredményeképpen alakult ki, az a Pont-TERV Zrt. szellemi terméke. Pont-TERV Zrt..

6

földrengésre” diplomamunka BSc kategóriában, valamint Nemes Márton, „Víztornyok körüli széláramlások hatásának vizsgálata” diplomamunka, MSc kategóriában. Az „Acélszerkezeti Diploma Díj” – a kezdő szakemberek anyagi támogatása mellett – elsősorban magas szakmai elismerés és egyben lehetőség a korai szakmai elismerés megszerzésére.

Az Acélszerkezeti Diploma Díj nyertese és konzulense MSc kategóriában, balról: Dr. Joó Attila László, Nemes Márton

Tisztelt MAGÉSZ! A 2012. évi 1. MAGÉSZ Acélszerkezetek számban megjelent, „Újra híd az Ipolyon, A Pösténypusztai Ipoly-híd kiviteli tervezése” cikkünk kapcsán megkereste cégünket a Pont-TERV Zrt., és helyesbítõ nyilatkozat kiadását kérte a cikk tartalmára vonatkozóan. A cikk elõzményeinek megírásakor a legnagyobb körültekintéssel jártunk el. A cikk kiadása elõtt, azt valamennyi projektben részt vevõ magyar szervezettel (Beruházó, Tulajdonos, engedélyezési és kivitelezési Generáltervezõ) egyeztettük, a kiadásra kerülõ szöveget véleményeztettük, az elõzményes tervezésre vonatkozó információkat Tõlük kaptuk. A mellékelt, a Pont-TERV Zrt. által megfogalmazott helyesbítõ nyilatkozat kiadása ellen kifogást nem emelünk, azonban annak valóságtartalmát ellenõrizni nem állt módunkban. Tervezõ / Tárgyi cikk szerzõje: --


Baranovszky Ádám Speciálterv Építőmérnöki Kft.

HÍR E EK K ¨ III. Cloos-OE Szimpózium Az első Cloos Szimpóziumot 2009-ben rendeztük, melynek a jubileumi jelző szerepelt a megnevezésében, mert 2009-ben volt 90 éves a Carl Cloos Schweisstechnik GmbH. A tavalyi második Szimpózium után, idén ismét kerek évfordulókhoz érkeztünk: idén 20 éves a Crown International Kft., ami 15 éve a Cloos magyarországi kizárólagos képviseletét látja el. Az ezt megelőző időben az osztrák Cloos képviselet részeként dr. Dulin László képviselte Magyarországon a Cloost, aki a szimpózium első előadását fordította magyarra. 2012. április 5-én rendeztük meg a III. Cloos-OE Szimpóziumot az Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Karán, a Népszínház utcai egyetemi tömbben. A szimpóziumot a házigazda, az Óbudai Egyetem részéről dr. Gáti József kancellár nyitotta meg és vezette le.

Dr. Gáti József megnyitója

Az első előadást Christian Paul (Carl Cloos Schweisstechnik GmbH) tartotta, „Cloos eljárástechnológia” (Cloos Prozesstechnik/Cloos Process Technology) címmel. Ismertette a Cloos szabadalmaztatott eljárásváltozatai közül a nagy szabad huzalhossz alkalmazhatóságát is lehetővé tevő Rapid Weld, a nagy huzalsebességet és leolvadási sebességet biztosító, impulzusos Speed Weld, a kis hőbevitelű, vékony anyagok hegesztésére alkalmazható Cold Weld, valamint a Laser-Hybrid Weld eljárásokat. Előadásában a hangsúlyt a termelékenység növelésére, a minőségre és a megbízhatóságra fektette. Ezt Bácsi Zoltán (Crown International Kft.) „Érdekességek és újdonságok Cloos robotos alkalmazásokban” című előadása követte. Az új gyártói trendeket mutatta be a QRC-E robot rendszerével, és az új berendezéseket a kompakt- és moduláris robot osztályokban. Érdekességek jelentek meg a munkadarab-forgatók területén, a menetes orsós

emelőegység, valamint a csőátmenetű függőleges tengelyű forgató–billentő forgatóegység. Egy megvalósult alkalmazás keretében mutatta be a 7 tengelyes alaprobotot. Robotos hegesztés során a munkadarab vagy a varrat helyének megkeresése, illetve a hegesztés során a varrat követése a lézer szenzortechnikák alkalmazásával további előnyöket jelent. A Cloos a legkorszerűbb varratkereső, varratkövető szenzorok, továbbá lézerkamerák használatát nyújtja a Qirox hegesztőrobotjaihoz, amelyekből ízelítőt láthattunk magyarországi alkalmazásokból. Az első előadásblokk végén Pálinkás László (Crown International Kft.) „A MIG/MAG hegesztés beállításainak hatásai” című előadása hangzott el. A szinergikus beállítás alkalmazásakor a fő beállítandó paraméter a huzalsebesség, ami a leolvadási teljesítményt határozza meg. A hegesztőgép ehhez a főparaméterhez, az alkalmazott anyag, huzalátmérő és védőgáz alapján hozzárendeli az ívhosszt és a dinamika értékét. Ezek a hozzárendelt paraméterek az adott huzalsebességnél az ív stabilitásának, illetve az alkalmazásnak megfelelően már csak finomíthatók. A Cloos legújabb fejlesztése szerint gyártott inverteres áramforrású fogyóelektródás védőgázos hegesztőgépei ívhosszbeállításra kétféle lehetőséget kínálnak: hagyományosan a huzalsebességgel, és újabban az ívfeszültséggel beállítható ívhosszváltoztatást. Az előadás elvégzett mérések alapján mutatta be az ívhossz és a dinamika értékének finombeállításának hatásait. A mérésekből megállapítható ezeknek a beállításoknak a hatása a hegesztőáram és az ívfeszültség időbeni alakulására. A Cloos különféle szabályozott anyagátvitelű MIG/MAG hegesztési eljárásváltozataiban a következtetésekhez kiindulásként alapul vett gyári középértékekkel való beállításokhoz viszonyítva mutatta be az ívhossz, illetve a dinamika értékének csökkentését és növelését mindkét ívhossz-beállítási lehetőség esetén. Rövid kávészünet után a második előadásblokkot Gyura László (Linde Gáz Magyarország Zrt.) kezdte „Az oxigéntartalom pozitív hatása semleges védőgázos hegesztéstechnológiáknál” című előadásával. A semleges védőgázos hegesztéstechnológiáknál (lásd pl. alumíniumötvözetek hegesztése, vagy általában az AWI hegesztés) alkalmazott „klasszikus” gázok, gázkeverékek megengedett oxigéntartalmát általában néhány ppm-ben határozzák meg. Ma már azonban használnak olyan speciális gázkeverékeket (amelyek az MSZ EN ISO 14175 szabvány „Z” csoportjába tartoznak), amelyek ennél nagyságrendekben nagyobb mennyiségben, akár néhány tized százalékban tartalmazhatnak oxigént. Az ilyen eljárásoknál speciális technológiai előnyök érhetők el bizonyos alkalmazásoknál, anélkül, hogy az oxigén amúgy káros hatása jelentősen érvényesülne. Az előadás ennek elméleti hátterét és néhány speciális gyakorlati alkalmazás eredményét mutatta be.


7

elvárt kötésminőség fontos feltétele a védőgáz mindenkori feltételeknek megfelelő mennyiségének kézben tartása. Az előadás ennek műszaki megoldására mutatott egy példát.

A szimpózium résztvevői

Majd Halász Gábor (Messer Hungarogáz Kft.) „Korszerű védőgázok hatása a varrat salakképződésére” címmel tartott érdekes előadást. A szerkezeti acélok fogyóelektródás ívhegesztésének egyik nemkívánatos mellékterméke a varraton megjelenő diszperz salak foltok. A salak eltávolítására több-kevesebb munkát kell, hogy fordítsanak a gyártók annak érdekében, hogy az alapozás illetve festés a későbbiekben ne legyen hibás. A szénacél szerkezetek fogyóelektródás ívhegesztésénél a hagyományosan használt, 82% argont és 18% szén-dioxidot tartalmazó gázkeverék mellett különböző összetételű védőgázok állnak a felhasználók rendelkezésére. Az előadásban egy gyakorlati kísérlet eredményeit mutatta be, amelyben a standard gázkeverék mellett megvizsgálták a korszerű védőgázkeverékek salakosodásra gyakorolt hatását. A kísérletekben nemcsak a védőgázok, hanem a különböző hozaganyagok hatását is vizsgálták szóróíves, illetve impulzus anyagátmenetek esetében. Az előadásból választ kaptunk arra a kérdésre, hogy milyen mértékben járul hozzá a védőgáz, illetve a választott hegesztőhuzal, továbbá az anyagátmenet jellege a salakszigetek megjelenéséhez. Kristóf Csaba (GTE Hegesztési Szakosztály) „Hegesztőeljárások validálása – a kötésminőség reprodukálhatósága az új hegesztőeljárás-változatokkal” című előadásában egy időszerű feladatra hívta fel a figyelmet. A minősített hegesztett szerkezeteket gyártók számára az ISO/TR 3834-6 ajánlja az alkalmazott eljárás kalibrálást/validálását, ha a kötés minőségének reprodukcióját ez befolyásolja. Az új generációs hegesztő-áramforrásokkal megvalósítható eljárásváltozatok azonban nem validálhatók a hagyományos áramforrásokra érvényes és a beállított (a folyamat során „állandó”) paraméterek validálására vonatkozó szabvány (MSZ EN 50504), de még a hegesztési művelet tágabb összefüggésben végzett validálására vonatkozó MSZ EN ISO 17622 alapján sem. Felmerül a kérdés, hogy milyen módon validálhatók azok az eljárásváltozatok, amelyek nemcsak a cseppátmenet, hanem a varratképzés folyamatára is hatással vannak. A korszerű, az ív teljesítményének finom modulációjára épülő eljárásokkal megvalósítható,

8

Az előadásblokk végén, a szimpóziumnak helyet adó Óbudai Egyetem részéről dr. Bagyinszki Gyula (OE – Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar) „A hegesztés oktatásának és a hegesztő szakemberek képzésének aktualitásai az Óbudai Egyetem Bánki Karán” című előadását tartotta meg. Az Óbudai Egyetem Bánki Karán az Anyagtudományi és Gyártástechnológiai Intézet Szakcsoportja látja el az ún. forgács nélküli technológiák oktatását mind a nappali, mind a levelező, sőt egyes szakok esetében az esti, illetve a távoktatási tagozaton. Ezen technológiák között kiemelt szerepet kap a képlékenyalakítás és a hegesztés. E technológiákat bemutató laboratóriumokban megtalálhatók a szakterület legfontosabb ipari szintű berendezései. A képlékenyalakító laboratóriumban univerzális húzó- és nyomógépek segítik az anyagok alakíthatóságának vizsgálatát, míg mechanikus és hidraulikus sajtológépek szolgálják a képlékenyalakítási technológiák bemutatását. A hegesztő laboratóriumokban a fontosabb gáz- és ívhegesztő, láng- és plazmavágó eljárások, valamint a hegesztés gépesítését segítő egyéb berendezések mutathatók be. Az érdeklődő hallgatóknak hegesztő szakkört is tartanak. A graduális képzésen kívül nagy hagyománya van a karon a hegesztő szakemberek tanfolyamrendszerű képzésének is. A Magyar Hegesztéstechnikai és Anyagvizsgálati Egyesülés EWF/IIW tagsága révén, illetve a szükséges tanúsítások birtokában több EWT/IWT, EWS/IWS és legutóbb egy kiegészítő IWE képzést bonyolítottak le sikeresen ennek keretében. Mivel egész napos rendezvénnyel vettük igénybe a szimpózium résztvevőinek idejét, finom, kiadós ebéden láttunk vendégül mindenkit. Ebéd után az egyetemen telepített legújabb Cloos hegesztőrobotot mutatta be Végh Sándor (Crown International Kft.) az érdeklődőknek kiscsoportos formában. Kihangsúlyozta a legújabb fejlesztésű robot újdonságait, fő jellemzőit. Végül egy kis gyakorlati bemutatót tartott a robotos hegesztésből.


A szimpózium résztvevői

A robotos bemutató ideje alatt Pálinkás László hegesztőmérnök a résztvevők kérdésein alapuló előadást tartott a Cloos hegesztőgépekről és beállításukról; helyükről és szerepükről a hegesztéstechnológiában, minőségbiztosításban, az ívszabályozásokról, valamint a Cloos hegesztőgépek validálásáról. A szimpóziumon az előadások és bemutató mellett lehetőséget biztosítottunk szakmai konzultációkra, kötetlen beszélgetésekre is. A szimpózium végén értékes ajándékokat sorsoltunk ki a résztvevők között, amelyeket cégünk és partnervállalataink ajánlottak fel.

20

Ajándéksorsolás

Makk Piroska, a CROWN Kft. ügyvezetője bejelentette, hogy 2012 szeptemberének első hétvégéjén, a Cloos Klub keretében, gyárlátogatást szervezünk Haigerbe, a Clooshoz. Köszönjük a résztvevőknek, hogy jelenlétükkel megtisztelték a szimpóziumot! Pálinkás László hegesztőmérnök Crown International Kft., Cloos képviselet

Ferroste

¨ 20 éve a MEISER Magyarországon! Ebben az évben a Gebrüder MEISER 20 éves magyarországi jelenlétének történetére tekint vissza a MEISER Ferroste Kft. A kezdetek 1990. évig nyúlnak vissza, amikor is Meiser úr partnert keresett magyarországi üzemének alapításához. A partnert a DUNAFERR Dunai Vasmű vállalatcsoportban, ill. akkori vezérigazgatójának személyében találta meg. A politikai és gazdasági környezet már lehetővé tette vegyes vállalatok alapítását. 1992. február 1-jén megalakult a társaság, a Ferroste Kft., a későbbi/jelenlegi nevén MEISER Ferroste Kft., és immár húsz éve szolgálja Magyarországon az épített környezet számos területét termékeivel. A MEISER cég új munka- és technológiai kultúrát honosított meg Magyarországon a járórács- és lépcsőgyártás területén. Az alapítók kezdeti támogatása után is folyamatosan, saját erőből fejlődött a cég, mind a műszaki és technikai háttér kiépítése, mind a technológiai fejlesztés területén. Ma már a legmodernebb gépekkel és technológiával a legkorszerűbb járórács termékeket állítja elő nagy méretválasztékban az építőipar valamennyi területe számára. A saját gyártású rácsok mellett kínálja a MEISER csoport számos egyéb termékét is. Az immár világméretűvé nőtt, termékeivel piacvezetővé vált MEISER Vállalatcsoport múlt évben ünnepelte fennállásának hatvanadik évfordulóját, leányvállalata a MEISER Ferroste Kft. pedig idén tavasszal ünnepelte alapításának huszadik évfordulóját.


9

Könyvismertető

Holger Svensson

FERDE KÁBELES HIDAK 40 év tapasztalatai világszerte

CABLE-STAYED BRIDGES 40 Years of Experience Worldwide

SCHRÄGKABELBRÜCKEN 40 Jahre Erfahrung weltweit

Prof. Dipl.-Ing. Holger Svensson P.E., PEng, CEng, FICE, FIStructE, MHKIE, RPEQ, T.P.Eng. Született: 1945-ben Diplomázott: 1969-ben a Stuttgarti Egyetemen Pályafutása: 1970–71 a Grinaker kivitelező cégnél Botswanában dolgozott 1972–2009 a Leonhardt, Andrä und Partner cég munkatársa 1992–2009 cégvezető tulajdonostárs 2010– önálló tanácsadó mérnök, a Ferde kábeles hidak című tárgy oktatója a Drezdai Műszaki Egyetemen 2012 a Drezdai Műszaki Egyetem „A ferde kábeles hidak tiszteletbeli Professzora” címet adományozta számára. Számtalan cím viselője és elismerés birtokosa, az USA-ban, Kanadában, az Egyesült Királyságban, Hong Kongban, Ausztráliában, Malajziában és Németországban. 2003-tól az IABSE elnökhelyettese. Több mint 160 előadást tartott és 100 tanulmányt írt. Kitüntetései: 1999 James Watt Medal, Institution of Civil Engineers, London 2000 Henry Husband Prize, Institution of Structural Engineers, London 2011 Emil-Mörsch-Denkmünze, Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e.V.

10

Ez a könyv egy nagyszabású, kivételes mű. A tárgyalt szakterületen – ferde kábeles hidak (a kezdetektől napjainkig) – biztosan nincs még egy ilyen átfogó tanulmány, amelyikben az ez iránt érdeklődők (beruházó, tervező, méretező, ellenőrző, kivitelező mérnökök, tanulók, vagy akár egyszerű laikusok) kérdéseikre a megfelelő és kielégítő választ biztosan megtalálják. A könyv egy kivételesen tehetséges, tapasztalt, ismert és elismert szerző életműve, aki tanulmányait, majd ezt követően a munkáját a világ egyik legismertebb szakemberénél – Prof. Dr.-Ing. Fritz Leonhardt-nál – végezte. Következésképpen lehetősége volt a ferde kábeles (és más szerkezetű) nagy hidak megvalósításánál (tervezés, szerelés, építésfelügyelet, szakértés, ellenőrzés) negyven éven át, csaknem az egész világon, széles körű ismereteket szereznie és tapasztalatokat gyűjtenie. A nagy alakú könyv különösen azért is kellemesen olvasható, mert a 460 oldal 1184 képet is magában foglal. Ezek gyakran több információt tartalmaznak, mint egy jó leírás. Értéknövelő, hogy a könyvben számos híres hídépítő mérnök legfontosabb adatai is megtalálhatóak. A több mint 300 irodalmi hivatkozás különösen hasznos. A könyv tartalomjegyzéke igazolja fenti tömör megállapításainkat. A fő fejezetek címeinek, terjedelmének és a bennük található képek számának felsorolása meggyőzően mutatja be a könyv egyedülálló gazdagságát: – 1. fejezet Bevezetés (19 oldal, 54 kép); – 2. fejezet A ferde kábeles hidak fejlődése (111 oldal, 228 kép); – 3. fejezet Kötél és kábel (48 oldal, 166. kép); – 4. fejezet Ferde kábeles hidak előtervezése (104 oldal, 243 kép); – 5. fejezet Ferde kábeles hidak szerelése (38 oldal, 109 kép); – 6. fejezet Kivitelezési példák (100 oldal, 344 kép); – 7. fejezet Kitekintés (2 oldal, 1 kép); – Függelék 40 év tapasztalatai nagy hidakkal világszerte (12 oldal, 39 kép). A könyvhöz két DVD tartozik, melyek a szerzőnek a Drezdai Műszaki Egyetemen, két szemeszteren (2010/11) a ferde kábeles hidakról tartott harminc előadását tartalmazzák. A könyvet két nyelven, angolul és németül adták ki 2012 májusában. (További információkkal a Kiadó: Ernst & Sohn, Berlin, Birgit Haase szolgál; E-mail: [email protected]) Jól tudom, hogy egy ilyen hatalmas művet néhány sorban kielégítően bemutatni a képességeimet meghaladó feladat. Mégis vállaltam, mert egyrészt a Szerzőnek és a Kiadónak a felkérése számomra rendkívüli megtiszteltetést jelent, másrészt meg vagyok győződve arról, hogy ez a könyv Magyarországon számtalan szakembert érdekel. Dr.- techn. Domanovszky Sándor Széchenyi-díjas, aranydiplomás hídépítő mérnök


Pálossy Miklós tervezőmérnök Pont-TERV Zrt.

AZ ELKÉSZÜLT SZOLNOKI „TISZAVIRÁG” GYALOGOS-KERÉKPÁROS HÍD Korábban már jelentek meg cikkek ez újság hasábjain az új szolnoki gyaloghíd tervezéséről és építéséről. Túl az átadás egyéves évfordulóján, az elkészült hidat mutatjuk be sok képpel, de kitérünk a tervezés és építés egyes – korábban nem részletezett – érdekességeire is.

BEVEZETÉS A MAGÉSZ újság 2010/4. száma részletesen ismertette az – akkor még építés alatt álló – új szolnoki gyalogoskerékpáros híd szerkezetét és tervezésének előzményeit, a 2011/3. szám pedig az acélszerkezet gyártását és építését írta le a kivitelező szemszögéből. Alig jelent meg azonban még kép a kész hídról, cikkünkben egyrészt ezt a ’hiányt’ szeretnénk pótolni különböző év- és napszakokban készített képek közreadásával. Másrészt néhány korábban nem részletezett érdekességet ismertetünk – úgymint a híd statikai és dinamikai viselkedése, vagy a tervezés és építéstechnológia egyes kérdései.

A HÍD A VÁROS ÉLETÉBEN Jó egy éve adták át a hidat a forgalomnak 2011 januárjában. A mederjármok teljes lebontására és a végleges fedőfestés elkészítésére csak tavasszal került sor, amikor az

időjárás ezt lehetővé tette. További feladat volt az NKH által előírt monitoring-rendszer kiépítése, így a híd a végleges forgalomba helyezési engedélyt csak ennek beüzemelése után, 2011. novemberében kapta meg. Az elmúlt évben a híd a város életének részévé vált. A Tiszaligetben lévő főiskolára való eljutáshoz rengeteg diák veszi igénybe naponta a hidat, emellett téli-nyári stranduszoda, szabadidő-komplexumok, labdarúgópálya, sportcsarnok (utóbbi NB I-es kosárlabdacsapattal, gyakran háromezer nézővel) is található a túloldalon. A szállodák, vendéglátóipari létesítmények, de a kellemes ’zöld’ környezet maga is sok embert vonz. Évente 15 ezer körüli látogatója van a szintén a Tiszaligetben megrendezett gulyásfesztiválnak, a majálisra pedig ennél is többen mennek ki, jelentős részben a hídon átgyalogolva vagy átkerékpározva. Idén Szolnok adott helyet az egyetemisták és főiskolások Országos Turisztikai Találkozójának, mely rendkívül népszerű és nagy tömegeket vonzott, de használták az átkelőt a Váci Egyházmegyei Ifjúsági Találkozón részt vevő fiatalok is – mindkét rendezvény szerepeltette a hidat emblémájában is. Különböző fesztiváloknak is helyt adott a híd és a városi hídfőben átépített Tiszai hajósok tere: a Tisza-parti Trapp parti futóversenyétől kezdve a Tiszavirág fesztiválon át (a hídon kirakodóvásárral) a nyár végi „Tisza-parti estékig”.

1. kép: A híd a vízpartról


11

2. kép: Tükröződés a hídpálya üvegtábláin

Mindez jól mutatja, milyen szerepe lehet városaink életében – közlekedésében a világszerte ’újrafelfedezett’ gyalogos-kerékpáros hidaknak. A híd jó használhatóságában fontos szerepe volt a társtervező A.D.U. Építésziroda Kft.nek, akik dr. Gajdos István vezetésével a csatlakozó terek rendezését, a feljárórámpák építészeti tervezését végezték. A hídtervezők közül szeretnénk még kiemelni Reiner Gábor (jobb parti feljáróhíd) és Stefanik Péter (bal parti feljáróhíd) nevét, de rengeteg más szakági tervező – köztük több szolnoki cég (pl. KEVITERV AKVA Kft., KSK Kft.) – is közreműködött. A generálkivitelező és acélszerkezeteket is gyártó-szerelő KÖZGÉP Zrt. főépítésvezetője, Szűcs József volt, a műszaki ellenőri teendőket az UTIBER Kft. (Dobó Gábor) látta el. Az építtető Szolnok városa részéről a munkákat Szabados László koordinálta. Az elkészült hídról közreadunk néhány fényképet – a tavaszi hajnali képtől a havas téli estéig.

A HÍDDAL KAPCSOLATOS ÉRDEKESSÉGEK A híd adatait, szerkezeteinek leírását és építésének történetét a bevezetőben említett cikkek már részletesen tartalmazzák. Úgy gondoljuk, érdemes azonban néhány olyan, a híddal kapcsolatos érdekességet közreadni, melyek a tervezők és az építők számára is tanulságosak voltak.

Szerkezet

3. kép: A híd alulról nézve

12

A manapság divatos, csövekből álló magasépítési térrácsoknál a szelvényvastagságot sokszor a kapcsolatok határozzák meg. Hidaknál – nagyobb hálózati hosszakról és csőátmérőkről lévén szó – kissé más a helyzet, hiszen a teljes csőhosszon a szelvény növelése gazdaságtalan lehet. Esetünkben a pályatartó gerinc- és peremtartóiba kellett a csomópontoknál diafragmákat behegeszteni a lokális horpadások elkerülésére.


1. ábra: R-1-Általános elrendezés

A gyártáshoz a pályaelemeket tipizáltuk, a 6 méteres elemek hálózata egységes (csak a falvastagságok különböznek helyenként), az alaprajzi és hossz-szelvényi ívességet a helyszíni illesztéseknél betoldott megfelelő ráhagyásokkal oldottuk meg. Így a különböző csőáthatási geometriák száma minimalizálható volt. A legbonyolultabb csomópont a ferde hátrakötő rudak pályagerinctartóba való bekötése volt: két csonkakúp és egy cső összemetsződése. Itt a varratok megfelelő elkészíthetőségéhez a keresztirányú diafragmán túl egy hosszirányú csomólemezt is el kellett helyezni a csomópont belsejébe. Hidaknál hazánkban – tudtunkkal – korábban még nem alkalmazott technológia a főtartóívek belső korrózióvédelmének ’kiszárításos’ megoldása. A csőíveket légmentes lezárásuk előtt átfúvatással páramentesítették, úgy, hogy a lecsapódási harmatpont –20 °C alá kerüljön. Ez az eljárás későbbi ellenőrzéseknél megismételhető. Így a korróziós veszély miatti további szelvénynövelés elkerülhető volt. További technikai érdekesség, hogy az első teljesen hegesztett acélszerkezetű hidunk a Tiszán.

Építéstechnológia A gyártásnál minél nagyobb szállítási-szerelési egységek előállítására törekedtek. A gyárból kiszállított 6–12 méteres modulokból a hajóra rakás előtt 18–24 méteres egységeket állítottak össze a KÖZGÉP Zrt. vízparti szerelőtelepén. Mivel a szellős, térbeli szerkezethez a helyszínen már nehézkes a hozzáférés, a szinte teljesen készre gyártott elemeken a világítás szerelvényeit és a párnafákat is elhelyezték. Az elemeket a helyszínre úsztatás után közvetlenül az uszályról lehetett helyükre emelni, így az árvizek miatt elhúzódó alépítményi munkák után az acél felszerkezet helyszíni szerelése már rendkívül gyorsan, alig 3 hónap alatt lezajlott a korlátok és burkolat szerelésével együtt. Rendkívül fontos volt az ívvállak indítóelemeinek milliméterre precíz elhelyezése, hogy az ívek pontosan összeérjenek. A terv szerinti végleges alak előállítása szavatolja a számított erőjáték létrejöttét is – függetlenül attól, hogy építés közben a megtámasztások és így a statikai váz folya-

2. ábra: R-2-Keresztmetszet

matosan változott. De a szerelés rendkívül precíz geometriai beállítást kívánt amiatt is, mert a függesztőrudak hosszában is csak 2–3 cm állítási lehetőség volt, az alsó és felső csapos csomópontoknak pedig egy síkba kellett esni. Érdekes feladatot adott az ív középső záróelemének elhelyezése, hiszen a hegesztési alátétlemezek miatt ez hosszabb volt a szabad köznél. Ezért a csatlakozó csővégeket mintegy 20 cm-rel meg kellett emelni a szükséges ’nyitáshoz’, majd a visszaengedéssel összezárt a szerkezet.

Statika A szerkezet legdominánsabb elemei az íves főtartók. Ezek olyan könnyűek, hogy önmagukban is megállnának kifelé döntve is, a pályatartó azonban a ’befelé húzó’ függesztőrudakon keresztül stabilizáló hatást fejt ki. Méretezésükre nem a pálya 5,0 kN/m2 értékű hasznos terhe (mely a közúti hidak 4,0 kN/m2 hasznos terhéhez képest is igen jelentős, igaz, itt nincs külön járműteher) a mértékadó, hanem a széllökés. Ennek értéke a hídszabályzatban az alaki tényezőtől független 3,0 kN/m2. Ez tulajdonképpen egy statikai helyettesítő tehernek tekinthető, de természetesen egy ilyen könnyű, karcsú hídnál nem kerülhető meg a részletes széldinamikai vizsgálat – még ha a körszelvény egyébként aerodinamikailag kedvező is.


13

Az ívek a parti pillérekbe befogottak, ezek merevsége az igénybevételek szempontjából döntő jelentőségű: esetleges elmozdulásuk az ívnyomatékok jelentős átrendeződését okozhatná. Ezért a pillérek felső részébe közel 20–20 tonna tömegű bekötő acélszerkezetek vannak bebetonozva, maguk a pillérek pedig cellás elrendezésű mély cölöpfalakkal alapozottak (ezek ’nem látszó’, de fontos részletek). Az ívek stabilitási kihasználtsága ugyancsak közel 100%os. Kisebb és nagyobb csőátmérőket is vizsgálva alakult ki az 1300 milliméteres, végleges átmérő. Lapos íveknél alapvető kérdés az ívvállakban ébredő vízszintes erők felvétele. Itt alkalmaztunk ugyan egy ferde rudakból álló visszakötést a pályatartóba a pillérek hátsó oldalán, de ennek inkább esztétikai, mintsem tényleges statikai szerepe van. Mivel az acél ívvállat a jeges árvízszint fölé a pillérek tetejére kellett helyezni, a szem ’kívánja’ a pálya vonórúdként történő bevonását sugalló ’stabilizáló’ hátrakötést, a valóságban azonban ennek működéséhez a pályának olyan mértékű megnyúlása tartozna, melyet a sokkal merevebb pillérek nem tesznek lehetővé. Ezzel együtt a ferde rudak és bekötéseik jelentős igénybevételeket kapnak pl. a felszerkezet hőtágulásából is. A pályatartó az ártéri pillérekre le van kötve, ezek a dilatációs mozgást ingaoszlopként viselik. Az alépítmények itt ennek megfelelően karcsúak, csupán 3–3 darab 60 cm átmérőjű cölöppel lealapozva. Az ívek falvastagsága a tövek környezetében 30 mm, a negyedekben 20 mm, a mezőben csupán 16 mm. Utóbbi már lokális stabilitás szempontjából vizsgálandóan vékony falnak számít, de az alacsony kihasználtság miatt ez nem volt mértékadó (igazán nagy hajlító igénybevételek csak az ívvállak környezetében keletkeznek a főtartókban, a normálerõ szempontjából a kihasználtság az ívek nagy kihajlási karcsúsága miatt végig alacsony).

4. kép: A pályatartó esti megvilágítása

5. kép: A híd télen a Tiszaliget felől

14


Dinamika A karcsú, könnyű acélszerkezetek tervezésének kulcskérdése a dinamikai viselkedés elemzése. Ennek két fő területe – mint azt korábbi cikkünkben is összefoglaltuk – a gyalogosok és a szél által gerjesztett rezgések. Előbbivel már régóta vannak tapasztalatok (katonák menetelése okozta rezonancia), de az egyszerre lépő nagyobb tömeg vízszintes gerjesztése általi ’beragadás’ jelenségét (mint ez a londoni Millennium híd felavatásán történt) csak a közelmúltban kezdték behatóan tanulmányozni. Ilyen jellegű szerkezeteknél aligha kerülhető el, hogy a szerkezet valamelyik önrezgésszáma a gyalogos gerjesztés frekvenciatartományába ne essen. További nehézséget jelent, hogy a gerjesztés az emberi agy által vezérelt bonyolult folyamat, a szerkezet tényleges csillapítása előre pedig legfeljebb becsülhető. A probléma kezelhető azonban például lengéscsillapítókkal, melyek egy adott kritikus frekvenciára behangolva rezonancia esetén csillapítják a szerkezet lengéseit. Az említett Millennium hídon utólag helyeztek el nagyszámú lengéscsillapítót, de ezek előre is betervezhetők – ez esetben is feltétlenül kiterjedt ellenőrző méréseket kell végezni. A Tiszavirág hídon három lengésalakra helyeztünk el ’TMD’ (Tuned Mass Damper, rugókra függesztett csillapított tömeg) lengéscsillapítókat a pálya felében és negyedeiben, de szükség esetére további beépítési helyeket is kialakítottunk. A dinamikus próbaterhelés mérései igazolták a dinamikai viselkedés megfelelőségét, az előre tervezetten beépített csillapítók elégségesnek bizonyultak. A gyalogos-dinamikai számításokban a matematikusképzésben is részt vevő Szecsányi László kollegánké a fő ér-

dem, a mérések és a kiértékelés pedig a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékének bevonásával történt. A dinamikai kérdések másik fő területe a szélhatásokkal kapcsolatos. A könnyű, hajlékony szerkezetek szél által gerjesztett lengéseinek talán legismertebb példája a Tacoma híd katasztrófája. Azóta tudjuk, hogy ezt a ’belebegés’-nek nevezett kombinált hajlító- és csavarórezgés öngerjesztő jelensége okozta. Mivel a pályaszerkezet hajlító- és csavarólengéseinek egyes frekvenciái a Tiszavirág hídnál is egymáshoz közel estek és így kombinálódhattak, a jelenség esetleges felléptét részletesen vizsgáltuk. A kritikus szélsebesség a mértékadó kétszeresére adódott, így a szerkezet kellő biztonsággal megfelel. A pályát emellett örvénygerjesztésre is vizsgálni kellett, de ez a jelenség a szélcsatornában sem jelentkezett. Az ívtartó esetében is nagy mennyiségű örvénygerjesztési terhelési esetet (első 20 lengésalak) vizsgáltunk, de az ív tövében fellépő feszültséglengések és az ív legnagyobb lengésamplitúdói nem jelentősek. Ugyancsak vizsgálandó volt a két ívtartó aerodinamikai interakciójának vizsgálata, a szél felőli ívtartóról leváló örvények ugyanis az áramlásban árnyékolt oldalon levő ív felé már egy periodikus áramlás formájában érkeznek. A számításokhoz szükséges aerodinamikus együtthatókat szélcsatorna-kísérletekkel és egy speciális szoftver felhasználásával, ún. CFD-szimulációval határoztuk meg a BME Áramlástan Tanszék bevonásával. A szerkezetdinamikai és áramlástani modelleken végzett számításokat nagyrészt Szabó Gergely doktorandusz kollegánk végezte el.

6. kép: A kivilágított hídpálya télen


15

7. kép: Esti tükröződések

8. kép: Alkonyi fényben

ÖSSZEFOGLALÁS A mérnöki tudományok és a technika fejlődésével ma már szinte ’bármilyen’ szerkezet megépíthető. Ehhez a nagyszilárdságú anyagok mellett a fejlett építéstechnológia és számítástechnikai háttér is segítséget nyújt, a lehetőségeket sokszor csak az anyagiak határolják be. Mindez a mérnökök felelőssége is: a lehetőségekhez mérten megtalálni a megfelelően szép, de ugyanakkor kellően mérnöki és gazdasá-

16

gosan megvalósítható szerkezetet. Ezért is öröm számunkra, hogy e viszonylag korlátozott költségvetésű, de másrészt igen szép feladatot és egyúttal komoly mérnöki kihívást jelentő projektben – amely ráadásul hazai viszonylatban rendkívül gyorsan megvalósult – részt vehettünk. Az 5–6. képeket Szabó Gergely készítette, a többi a szerző felvétele.


Dr. Domanovszky Sándor Széchenyi-díjas, aranydiplomás hídépítő mérnök

FÉNYKÉPES TUDÓSÍTÁS A HÁROSI DUNA-HÍD II. ÉPÍTÉSÉNEK HELYZETÉRŐL 2012. május 4-i állapot A MAGÉSZ Acélszerkezetek című folyóiratának előző (2011/1.) számában Horváth Zoltán (a KÖZGÉP Zrt. acélszerkezeti főmérnöke) részletesen ismertette a híd szerkezeti kialakítását, kivitelezésének fontosabb fázisait (gyártás, előszerelés, szerelés), továbbá felsorolta a megvalósítás főbb résztvevőit. Ezt jelen tudósítás szerzője aktuális (2012. január 23.) állapotot bemutató képriporttal egészítette ki. Az azóta eltelt bő három hónap alatt a munkálatok jelentősen előrehaladtak: a mederhíd elkészült (május folyamán végleges helyére is kerül), a jobb parti ártéri híd csaknem készen van, a bal parti előszerelése megkezdődött. A hídépítés látványos szakaszához érkezett és – bár a hordógurítás pillanatai még odébb vannak – úgy gondoljuk, hogy jelen helyzet bemutatása számot tarthat a folyóirat olvasóinak érdeklődésére. A közölt képek és képaláírások könynyebb megértése céljából e helyen megismételjük: a 770,5 m hosszú híd három részből áll, ezek – a Duna két partján 3 x 73,5 m támaszközű, öszvérszerkezetű (vasbeton pályalemezzel együttdolgozó), zártszekrényes, felsőpályás, folytatólagos gerendahidak; – a Duna felett 3 x 108,5 m támaszközű, ortotrop pályaszerkezettel kialakított, zártszekrényes, felsőpályás, folytatólagos gerendahíd.

1. kép: A mederhíd a második bal parti pillér (8. sz.) felé tart (2012.01.23.)

Ez az első Duna-hidunk, melynek a folyam feletti szakaszát tengelyirányú betolással juttatják helyére. Ez a harmadik Duna-hidunk, melynek acélszerkezeti egységeit kizárólag hegesztéssel illesztik. A nyílásbeosztásból adódóan a teljes híd tíz alátámasztáson nyugszik. Ezek számozása – a jobb (budai) part felől indulva – a két hídfő (1. és 10. számú) és a két-két parti (2–3. és 8–9. számú), valamint a négy meder (4–7. számú) pillér. A felvételeket készítette: dr. Domanovszky Sándor

2. kép: A csőr elérte az első (7. sz.) mederpillért (2012.03.21.)


17

3. kép: A csőr elérte a harmadik (5. sz.) mederpillért (2012.05.04.)

4. kép: A mederhíd nagyobb nyílásainak áthidalásánál a csőr lehajlását ideiglenesen felállított keretre történő függesztéssel csökkentik

5. kép: A csőr a harmadik mederpillérre támaszkodik, a jobb parti ártéri híd túljutott a második (3. sz.) pilléren, ahol bevárja a csőr, majd a mederhíd közös pillérre (4. sz.) történő érkezését

18


6. kép: A hídépítők a két part között rocsókkal közlekednek

7. kép: A jobb parti (4. sz.) közös pillér és az ártéri öszvérhíd acélszerkezete a régi hídról szemlélve


19

8. kép: A csőr a mederhíd jobb parti végével (az 5. és 6. sz. pilléreken)

11. kép: A csőrszerkezet alsó öve az 5. sz. pillérre telepített tolópálya zsámolyain nyugszik

Ã 9. kép: A csőr rácsos acélszerkezete

az 5. sz. pillérre támaszkodik

10. kép: A csőr a mögötte lévő mederszerkezettel a régi hídról, Buda felől szemlélve

20


12. kép: A mederhíd vége az első (9. sz.) bal parti pilléren

14. kép: A hídvég terhének megfelelő elosztása céljából ahhoz ideiglenesen konzolt hegesztettek (vörös színű) 13. kép: A hídszerkezet végének látványa a régi hídról, Csepel felől szemlélve


21

15. kép: Az első bal parti járomszerkezetet (J9 sz.) már kezdik előkészíteni a bal parti ártéri szerkezet fogadására

16. kép: A KÖZGÉP Zrt. csepeli előszerelő telepén két 20 tonna teherbírású bakdaru szolgálja ki a gyárból kiszállított hídpanelek összeállításának és hegesztésének műveleteit

18. kép: A bal parti öszvérszerkezetű ártéri híd víz felőli végének összeszerelt keresztmetszeti egysége (konzolok nélkül), előtte a csatlakozó szakasz fenékpaneljei

22

17. kép: Az összehegesztett két „fenék” panel egységet páros emeléssel mozgatják

19. kép: A híd végső egysége a behúzó pályán mozgó szerelőkocsin


20. kép: A behúzó pálya a szerelőkocsi gerendáival és kétoldalt a – külön pályákon mozgó – konzolszerelő állványzatokkal

21. kép: A felvétel készítésekor – ideiglenesen – üres szerelő-behúzó pálya a háttérben a – már erről betolt – mederhíd (a régi hídon a kamionok végeláthatatlan sora bizonyítja az autóút autópályává történő bővítésének szükségességét)


23

Pintyőke Marcell marketing és kommunikációs igazgató KÉSZ Ipari Gyártó Kft.

MAGYAR GYÁRTÓ, VILÁGSZÍNVONALÚ NEMZETKÖZI SZEREKEZETEK SIKERES PROJEKTZÁRÁSSAL INDULT A KÉSZ IPARI GYÁRTÓ KFT. 2012-ES ÉVE A KÉSZ Csoport a megalapítása óta eltelt 30 évben számtalanszor bizonyította profizmusát itthon es külföldön egyaránt. A KÉSZ Ipari Gyártó Kft. a cégcsoport Kecskeméten működő stratégiai vállalata, speciális berendezésekkel felszerelt, mintegy 25 000 négyzetméter alapterületű kecskeméti gyártóbázisa Magyarország és Európa egyik legmodernebb acélszerkezet-gyártó központja, kapacitása meghaladja az évi 12 000 tonnát. Megvalósult projektjei és speciális technológiai szerkezetei stabil minőséget biztosítanak partnerei számára a világ bármely pontján. Többéves sikeres együttműködés eredményeként a német tulajdonú Fisia Babcock Environment GmbH.-tól 2010 októberében újabb erőmű acélszerkezet-gyártásra kapott megbízást a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. Mint már korábban többször, ezúttal is egy hulladékégető mű technológiai acélszerkezetét kellett legyártaniuk kecskeméti gyárukban. A hulladékégető Klaipedában, Litvániában valósult meg. A KÉSZ Ipari Gyártó Kft. által gyártott acélszerkezet nagyságrendileg 1600 tonna súlyú, melyben nagy számmal fordultak elő az erőmű acélszerkezetek esetén gyakori máltai keresztes oszlopok, változó keresztmetszetű kazántartók és hegesztett I profilú tartók. Az elmúlt közös projektek sikeresességét tekintve és tanulságait levonva a magyar tulajdonú KÉSZ Csoport stratégiai vállalata, a kecskeméti KÉSZ

24

Ipari Gyártó Kft. „szabad kezet” kapott a Megrendelőtől a szerkezet formálásában, csomóponti kialakításában. A szerkezethez kapcsolódó előmunkálatok már 2011 januárjában megkezdődtek, hogy 2011 áprilisában minél zökkenőmentesebben elkezdődhessen a tényleges gyártási munka, mely egészen 2012 év elejéig folytatódott. A szerkezet gyártása során több próbaszerelést hajtottak végre, melyek hibamentesen zajlottak le, melyet a Megrendelő képviselője – és esetenként a Megrendelő szakemberei is – a gyárban tett látogatásaik során elismertek. A projekthez szorosan kapcsolódó további siker, hogy a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. Magyarországon elsőként szerezte meg a TÜV SÜD által minősített „EC CERTIFICAT”-ot mely az úgynevezett CE jelzés kiállítására ad felhatalmazást (EN 1090-1 minősítés). A szerkezet gyártása során a szakemberek tudását egyedüliként a „kazántartók” gyártása, illetve rakodása tette próbára, melyek – befoglaló méreteik és tömegük alapján – nem a megszokott szerkezetbe tartoznak. A kazántartók főbb méretei: hossz 16 000 mm, magasság 3 500 mm, tömeg 25 tonna. A projektet összegezve elmondhatjuk, a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. gyártókapacitása, szakemberei nemzetközi, nagy volumenű projektekben kimagaslóan tudnak teljesíteni.



25

Prof. h.c., Prof. Dr. Ing. Zoltán Agócs, PhD. hos't. Prof. Ing. Anton Bezák, PhD. Ing. Andrej Pálfi Ing. Marcel Vanko Ingsteel, spol. s r.o., Bratislava

KERÉKPÁROS- ÉS GYALOGOSHÍD ACÉLSZERKEZETE SZLOVÁKIA ÉS AUSZTRIA KÖZÖTT CYCLE AND FOOT BRIDGE BETWEEN SLOVAKIA AND AUSTRIA During the Austrian – Hungary Monarchy Moravian field and Slovakia was connected with 24 bridges. In 1990 after the fall of the Iron Curtain there were none of them. And to this date, only one bridge was built that is connecting Moravský Svätý Ján in Slovakia and Hohenau in Austria. In March 2010, representatives of Bratislava region and Lower Austria decided to built a new bridge for cyclist and pedestrians between Devínska Nová Ves and Schlosshof. Cycle-bridge is built in a historical route. The total length of the bridge is 525,0 meters, width is 4,0 m. The height of the bridge above the river

Morava will allow safe navigation of ships on the river. The fact that the bridge is built over the inundation area of protected lowland forests played important role during the process of the designing of the bridge. The superstructure consists of three parts: - three span triangular lattice stayed continuous girder with spans 30+120+20 m over the river flow, - bridge over the inundation area on the Slovak side. Distance between supports is 8x30=240 m, - bridge over the inundation area on the Austrian side, 3x30 + 15= 105 m.

1. BEVEZETÉS

2. A HÍDSZERKEZET LEÍRÁSA

Az Osztrák–Magyar Monarchia idején a mai Szlovákia Hegyhát (Záhorie) szakaszán a két partot a Morva folyó felett 24 híd kötötte össze. 1990–ben a vasfüggöny lehullása idejére már nem maradt meg egy sem. Máig is Szlovákia és Ausztria között csak egyetlen közúti híd épült Moravský Svätý Ján és Hohenau között. 2010 márciusában a pozsonyi kerület és Alsó-Ausztria képviselői egy kerékpáros- és gyalogoshíd építéséről döntöttek Devínska Nová Ves (Dévén Újfalu) és Schlosshof között. A híd a történelmi nyomvonalban épül, Mária Terézia ezen a helyen, mint a Schlosshof-kastély tulajdonosa, már kombinált kő- és fahidat építetett, melyen lóvasút is üzemelt. Az osztrák oldalon a megmaradt, régi boltozatos kőhíd egy részét rekonstruálták, erre kapcsolódik az épülő új híd. A híd acélszerkezetének teljes hossza 525,0 m, szélessége 4,0 m. Aránylag magasan ível a folyó felett (a hajózási űrszelvény magassága 8,0 m), így a híd a jövőben a hajózást nem akadályozza. Az alapkövet a két ország képviselői ünnepélyesen 2011. szeptember 25-én helyezték el. A híd építészeti megoldásának szerzője Ing. arch. M. Beláček építész, a területrendezési tervet Prof. Z. Agócs és Ing. M. Vanko dolgozták ki. Az építési engedélyhez szükséges tervdokumentációt a Projkon tervező cég készítette. Az acélszerkezet kiviteli tervének szerzői Prof. Agócs Z. (felelős tervező), Ing. A. Pálfi és Ing. M. Vanko. A részletes tervek kidolgozásánál a szerzőkkel együttműködtek Ing. J. Palkovič, Ing. J. Ivančík és Ing. Cs. Németh. Az acélszerkezet terveit hos't. Prof. Ing. A. Bezák, PhD. ellenőrizte. A híd kivitelezője az INGSTEEL – Doprastav Cyklomost konzorcium az Ingsteel vezetésével.

Mivel a híd két szomszédos országot köt össze két főváros és ismert Duna-hidak közelében, alakjának megválasztásáról nehéz volt dönteni. A híd tervezésénél fontos szerepet játszott az a tény is, hogy a híd árterület felett, védett, lápos erdő közepette épül.

26

A híd acélszerkezete három részből áll: – a híd középső része a folyó felett. Ez egy három övű három mezejű ferde rudakra függesztett rácsos gerenda, fesztávolságai 30,0 + 120,0 + 30,0 = 180,0 m (1. ábra); – a híd szélső része a szlovák árterületen, a pillérek tengelytávolsága 8 x 30,0 = 240,0 m (2. ábra); – a híd másik vége Ausztria területén 3 x 30,0 m + 15,0 m fesztávolságokkal (3. ábra). Így a híd teljes hossza 525,0 m, 5 dilatációs egységből áll. A kerékpároshíd keresztmetszeti elrendezésének folytán a híd korlátok közötti szélessége állandó, 4,0 m. A gerenda keresztirányú merevségének növelése érdekében a pilonok helyén a gerenda keresztirányban elhelyezett ferde rudakkal van merevítve (4. ábra). A híd a Morva folyót áthidaló középső részén önálló dilatációs részleget képez. A háromövű rácsos, csövekből álló gerenda ferde rudakkal van felfüggesztve. A gerenda magassága a szélső mezőben változó, 2,0–2,8 m, a középső mezőben a gerenda magassága állandó, 2,8 m (1. ábra). A gerenda alakja a hajózási űrszelvény miatt a középső mezőben hosszirányban körív alakú, a lekerekítés sugara 376,350 m.


1. ábra: A Morva folyót áthidaló acélszerkezet vázlata

2. ábra: A Szlovákia területén lévő ártéri híd vázlata

3. ábra: Az Ausztria területén épülő ártéri híd vázlata


27

4. ábra: A pilon és a keresztirányú merevítőrudak

A pályaszerkezetet (5. ábra) ortotrop pályalemez képezi, melynek szerkezeti kiképzése a híd teljes hosszában egyforma. A következő elemekből áll: pályalemez, végső, támasz feletti kereszttartók, kereszttartók a ferde függesztőrudak bekötésénél és gerenda az ágas tartó alakú támaszokra való elhelyezésénél, közbenső kereszttartók és hosszbordák. A pályalemez vastagsága 12,0 mm, kereszttartókkal és hosszbordákkal van merevítve. Az M100-as hosszanti függesztőrudak bekötési helyein és a keresztirányú merevítőrudak bekötésénél (a pilonok közelében) a lemez vastagsága nagyobbított 20,0 ill. 25,0 mm-re. A támaszok feletti kereszttartók gerinceinek magassága változó. A hosszbordák P10x100 tengelytávolsága 400,0 mm. Az így kiképzett pályaszerkezet együttdolgozik a gerenda felső öveivel. A háromszögű keresztmetszet biztosítja a merevítőgerenda csavarási merevségét. A gerenda és keresztmetszete a 6. ábrán látható. A változó magasságú gerenda felső öveinek tengelytávolsága 4174 mm, a csövek átmérője állandó, 177,8 mm, a fal vastagsága 10 és 20 mm. Az alsó öv átmérője szintén állandó, 355,6 mm. A fal vastagsága az igénybevételtől függően

12,5 ill. 20,0 mm. A rácsrudak átmérője 133,0 mm, a falak vastagsága 8, 10 és 16,0 mm. A híd pilonjai (4. ábra) ortogonális kétcsuklós keretként vannak kiképezve. Az oszlopok az alapokba befogottak, a keretgerenda a pilonfejekre csuklósan van elhelyezve. Az oszlopok keresztmetszete Ø 914 x 12,5 mm, a híd hossztengelyétől 10,0 m-re helyezkednek el, így a keret fesztávolsága 20,0 m. A pilontalpak befogottak, 16 darab M36-os horgonycsavarral vannak az alapokba befogva. A kereszttengely irányában a pilon alsó részéhez a keresztirányú merevítőrúd csaplemeze van hegesztve (7. ábra). A pilon fején (8. ábra) vannak horgonyozva a hosszirányú ferde M100 és M56-os függesztő, ill. Az M56–os keresztirányú merevítőrudak. A pilon felső része a csaplemezek alatt vastag, 340,0 mm magas lemezekkel van megerősítve. A pilonfej zárólemezére egy vastag falú Ø 457x32, 600 mm magasságú cső van ráhegesztve. A zárólemezre és a vastag falú csőre vannak a csaplemezek és a pilon keretgerendájának a bekötési része ráhelyezve. A keretgerenda mint 3 övű függesztőmű van kialakítva (9. ábra). A keretgerenda a pilonfejekre csuklósan van kapcsolva, a merevített középső cső keresztmetszete Ø 273x16 mm. A gerenda ferde függesztőrúdjai kör keresztmetszetű Macalloy típusú M100 és M56-os rudak S460-as acélból. A gerenda acéltámaszai V alakúak (10. ábra). A támaszok csöveinek keresztmetszete Ø 457x22,2 mm, a támaszok mindkét irányban befogottak a vasbeton alapokba. A támaszok talpait rövid, merevített cső képezi, amelyre felülről 25,0 mm vastag lemez van hegesztve. Ezekre a ferde lemezekre vannak hegesztve a ferde támasz csövei. A gerenda támaszai a pilonoknál hosszirányban ágas tartóként vannak kialakítva. Megtámasztásuk hosszirányban csuklós, keresztirányban befogott. A gerenda az ágas tartó rúdjainak fejére csuklósan támaszkodik (11. ábra). Az ágas tartó rúdjai Ø 323,9x16 mm csövekből vannak kialakítva, a támasztalp keresztirányban 4 darab M56-os horgonycsavarral van horgonyozva. A híd szerkezeti megoldása az árterületek felett egyforma, a háromszög keresztmetszetű gerenda elméleti magassága állandó, 2,0 m. A gerenda felső övei Ø 177,8x10 mm méretűek. Az alsó öv Ø 273x10, illetve a támaszok felett Ø 273x12,5 mm (10. ábra).

5. ábra: A ortotrop pályalemez közbenső kereszttartóval

6. ábra: A híd merevítőgerendája

28


A szerelés idejére a Morva folyó medrét kőszórással szűkítették, így két félsziget alakult ki, melyekre az ideiglenes jármok kerültek. A szerelés legösszetettebb része a középső mező beemelése volt. A függesztőrudak előfeszítése után az ideiglenes támaszokat eltávolították.

Az acélanyag minősége S355K2+N, a kevésbé terhelt részeknél S35J2, a korlát anyaga S235JR. A Macalloy típusú hosszanti ferde függesztőrudak és a keresztirányú merevítőrudak anyaga S460-as acél. A 45 mm vastag csaplemezek lokálisan 85 mm-re vannak megerősítve.

7. ábra: A pilontalp befogása

8. ábra: A pilonfej kialakítása

9. ábra: A pilon keretgerendája


29

10. ábra: A gerenda V alakú támaszai

11. ábra: A gerenda ágas tartó alakú támaszai

30


12. ábra: A hídszerkezet szerelése

14. ábra: A hídpálya szerkezete

3. BEFEJEZÉS

20,0 m. Így a felfüggesztett szerkezet hatékonysága aránylag alacsony. A szerkezeti acél anyagszükséglete 646,64 t, a függesztőrudak és komponensei anyagszükséglete 19,36 t.

A hídszerkezet a szerelés után 13. képen látható. A szerkezet a korlátok szerelése után a 14. képen látható. A pályalemezre megtisztítása után 6 mm vastag csúszást gátló réteg kerül. Természetvédelmi okokból a pilonok magassága nem lehetett több, mint a híd körülött lévő fák magassága,

A fényképeket készítette Ing. Marcel Vanko.

13. ábra: A befejezett hídszerkezet


31

Hajós Bence hidászmérnök Magyar Közút Nonprofit Zrt. Szabolcs–Szatmár–Bereg Megyei Igazgatóság

MIÉRT ÉPÜL VÁSÁROSNAMÉNYBAN ÚJ TISZA-HÍD? Ridegtörési vizsgálatok a II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd 60 éves, 70 mm vastag folytvas (MOSz 112-1933) alapanyagán 1. ELÖLJÁRÓBAN Mint ismeretes, Vásárosnaményban jelenleg új Tisza-híd épül a meglévő, 1948–49-ben újjáépített Langer-ívhíd 70 mm vastag alapanyagának elégtelen ridegtörési biztonsága miatt [17]. Az átkelő előtörténetét és az átépítésre vonatkozó döntést közvetlen megelőző eseményekről részletes beszámoló jelent meg a Lánchíd füzetek sorozatban [1], [2], [3]. Jelen tanulmány célja közreadni a VÚZ (Výskumný Ústav Zváračský Priemyselný Inštitút SR, Pozsony) neves szakértője, dr. Kálna Károly professzor törésmechanikai szakvéleményét, különös tekintettel arra, hogy a magyarországi hídépítés történetében első ízben készült törésmechanikai vizsgálat a ridegtöréssel szembeni biztonság meghatározására. (A 4–9. fejezet tartalmilag azonos a hivatkozott szakvéleménnyel [6].)

2. ELŐZMÉNYEK A rendkívül viszontagságos történetű Tisza-híd (1. ábra) vasbeton pályalemezének acél ortotrop lemezes átépítése és szélesítése többéves előkészítés (2005–2007) után 2009ben meghiúsult, miután a hídkezelő által előírt és az építési engedélyben hatóságilag is megkövetelt, meglévő vastagfalú (vmax=70 mm) főtartó alapanyagának hegeszthetőségi és szívóssági vizsgálatai elkészültek. Sajnálatos, hogy az előkészítési és tervezési időszakban a meglévő híd részletes vizsgálata (alapanyagok, alépítmények) elmaradt. Az első próbadarab kivágása a 70 mm vastag merevítőtartó övlemezből 2009. március 2-án volt (3. ábra). Miután 2009 márciusában dr. Domanovszky Sándor szakértő irányításával az AGMI Zrt.-ben (laboratóriumvezető:

Majoros András) végzett vizsgálatok nyomán [5], fény derült a hídszerkezet alapanyagának jelentős ridegtörési kockázatára, megakadt a híd pályalemez-átépítése. Tekintettel a döntés súlyára (a Tisza-híd teljes cseréjének költsége, új terv, új engedély etc.), szükségesnek láttuk független, ridegtörési kérdésekben jártas szakember bevonását. A választás dr. Kálna Károly professzorra esett, aki a VÚZ szakértőjeként számos hídszerkezettel kapcsolatos ridegtörési kérdéssel foglalkozott és a Nemzetközi Hegesztési Intézet (International Institute of Welding, IIW) ridegtörési kérdésekben egyik legtöbbet publikáló szaktekintélye. A professzor úr az elkészített részletes vizsgálatot [5] minden tekintetben megfelelőnek tartva, egyetértett annak végkövetkeztetésével, miszerint új hidat kell építeni. A két egybehangzó (Domanovszky és Kálna) szakértői vélemény alapján 2009. július 10-én miniszteri döntés született az új híd építéséről. Az új híd átadásáig a régi híd üzemeltetési feltételeinek meghatározásához – dr. Kálna Károly professzor javaslatára – részletes ridegtörési vizsgálatok készültek 2009 őszén a neves pozsonyi hegesztési kutatóintézetben [6]. Ekkor úgy számoltunk, hogy a tervezés, közbeszerzés és építés időigénye miatt várhatóan még két (ridegtörési szempontból kritikus) téli időszakra üzemben kell tartani a régi hidat. A törésmechanikai vizsgálat próbadarab kivágása és pótlása 2009. július 31-e és augusztus 4-e között készült (4. ábra). A 2009. március–októberi eseményeket korábban részletesen ismertettük [2]. A törésmechanikai vizsgálatok és a szakvélemény elkészítésén túl dr. Kálna Károly professzor pozsonyi személyes konzultációk alkalmával segítséget nyújtott a ridegtörési kérdéskör és a lehetséges intézkedések tekintetében is.

1. ábra: A régi híd téli látképe, háttérben épülő új pillérekkel (2012. február 1.)

32


3. AZ ALAP SZAKVÉLEMÉNY [5] FŐ MEGÁLLAPÍTÁSAI A VÚZ törésmechanikai vizsgálatának ismertetése előtt röviden tekintsük át dr. Domanovszky Sándor szakvéleményének főbb megállapításait, amelyek a hídcsere eldöntését megalapozták. Érthetetlen, miért alkalmaztak a világon egyedül itt 70 mm vastag övlemezeket, mikor 50–52 mm-es lemezek hegesztése a III. Nemzetközi Hídkongresszus felfogása szerint már nem célszerű. A varratok ütőmunka-vizsgálattal meghatározott átmeneti hőmérséklete +20 °C – a beépített alapanyag sem a Bierett-féle empirikus anyagkiválasztási eljárás, sem a mai modern törésmechanikai számítás szerint nem alkalmazható. A szakvélemény összefoglalása szerint „[…] nagy szerencse, hogy a hídon 60 esztendő alatt fáradásos, vagy ridegtörés nem következett be!” E „nagy szerencse” nem más, mint a ténylegesen beépített alapanyag meglepően kedvező vegyi összetétele. Noha az érvényes szabvány (MOSz 112-1933) nem írt elő vegyi összetételt (!), a karbon- (C) tartalom szokatlanul alacsony (0,15%), félig csillapítottnak tekinthető (Si = 0,13%; Mn = 0,54%) és kismértékben szennyezett (S, P, Cu, Cr). Így a korát messze megelőzve jól hegeszthető és edződésre nem hajlamos, pedig a szabvány akár 0,3-as karbontartalmat is megengedett volna. „Az alkalmazott falvastagságú lemezeket […] ebben a minőségben a mai napig sehol nem engedélyezték és nem építettek be hegesztett hídszerkezetbe!”

4. A VÚZ-VIZSGÁLAT TÁRGYA A VÚZ-megbízás tárgya a vásárosnaményi Tisza-híd acélszerkezetének ridegtöréssel szembeni ellenállásának meghatározása volt, törési-szívóssági vizsgálatok alapján. A vizsgálat célja a további, ideiglenes (várhatóan kétéves) hídüzemeltetés feltételeinek meghatározása volt. A híd 1948–49-ben épült újjá. Háromnyílású, folytatólagos, Langer-rendszerű, tömör gerinclemezes hídszerkezet, a középső támaszköze 101,7 m. A főtartók folytvas övlemeze 70 mm vastag, tompavarratokkal kötve, a tartó tengelyével 45° szöget bezáró hossztoldásokkal. A hídszerkezetet a 60 éves üzemeltetés alatt többször javították, megerősítették. A híd tervezett felújítása (pályaszerkezet-csere) kapcsán szükséges volt az alapanyag hegeszthetőségének és szívósságának vizsgálata [4]. Alkalmazott jelölések: Re, Rm σ, σres KV KIC KCJ K ∆K ∆σC

[MPa] [MPa] [J] — [MPa√ m] — [MPa√ m] – — [MPa√ m] [MPa]

∆σL

[MPa]

a

[mm]

PM WM HAZ KD

folyáshatár, szakítószilárdság feszültség, maradó feszültség ütőmunka törési szívósság törési szívósság J-integritás eljárással feszültségkoncentrációs tényező feszültségintenzitási tényező tartomány referens kifáradási szilárdság (N=2·106)–KD a kifáradási szilárdság küszöbértéke (N=108) repedésméret (mélység, belső repedés félhossza) alapanyag (parent material) varratfém (weld metal) hőhatásövezet (heat affected zone) szerkezeti részlet kategóriája (detail category)

5. A HÍD ANYAGAINAK VIZSGÁLATA [5] Az anyagjellemzők meghatározásához különböző vastagságú lemezekből (t = 30 mm, 40 mm, 60 mm, 70 mm) próbadarabok lettek kivágva. Ezek helyeit új darabokkal pótolták, az előírt hegesztési eljárással (WPS). Előzetesen részletes vizsgálatok készültek [5] az alábbi tartalommal: • vegyelemzés, • a varrat makro- és az acél alapanyag mikro-szövetszerkezeti vizsgálata, • keménységmérés HV10, a varratban: PM–HAZ–WM, • szakítópróba, • ütőmunka-vizsgálat a varrat egyes részeiben. A vizsgálatok egyes eredményeit az 1. és 2. táblázat tartalmazza. 1. táblázat: A híd 30/40 és 60 mm lemezeinek szakítópróbája

Lemezvastagság [mm]

Irány

ReH [MPa]

Rm [MPa]

A [%]

Z [%]

30/40

T

230

400

32,0

61,6

60 T 240 430 T: merőleges a hengerlés irányára; A: szakadási nyúlás; Z: kontrakció

29,0

44,5

2. táblázat: A híd 30/40 és 60/70 mm lemezeinek ütőmunkája Lemezvastagság [mm]

Irány, bemetszés helye

–20 °C

0 °C

+20 °C

60

T

–

10/9

23/17

70

T

–

12/10

30/17

60/70

WM

–

22/10

31/24

60/70

HAZ

–

50/14

–

30/40

T

11/8

17/14

44/32

Mért ütőmunka KV [J]

T: merőleges a hengerlés irányára; WM: varratfém; HAZ: hőhatásövezet Az acélszerkezet ridegtörési hajlamának meghatározása az ütőmunka (KV) alapján történt az EN 1993-1-10, DIN és MSZ szerint [5].

6. TÖRÉSI-SZÍVÓSSÁGI VIZSGÁLATOK A törési-szívóssági vizsgálatokhoz kilenc próbadarabot kapott a VÚZ. Hat próbadarab a 70 mm vastag övlemezből készült anyagvastagságában megfelezve, három próbadarab pedig a 40 mm vastag gerinclemezből. Így a próbadarabok 27–40 mm vastagok, legalább 50 mm szélesek és 280 mm hosszúak voltak. A próbadarabokból az 2. ábra szerint próbatestek készültek mechanikus megmunkálással. A próbatestek szélessége egységesen W = 50 mm, a vastagságuk a lehető legnagyobb maradt B = 26,4 és 39,4 mm között, a próbatestek hossza változatlan maradt (280 mm). A próbatesteken Chevron alakú (150° szögű) bemetszés készült maró megmunkálással.


33

~280 28÷40

~140

15°

50

16

~140

150°

2. ábra: A törési-szívóssági próbatest méretei

A próbatestek készítését és a vizsgálatokat a ČSN/STN 42 0347 (1989) „A fémek törési szívóssága statikus megterhelésnél” [7] című szabvány szerint végezték. Hasonló szabvány az ASTM E 1820-05a [8], amely azonban nem vonatkozik a varratok vizsgálatára. A próbatesteken fáradásos repedést hoztak létre. A relatív repedéshossz a/W = 0,429-től 0,443 volt. A törési-szívóssági vizsgálatok hitelesített mérőberendezéssel (Trebel 120 kN, T= –20 °C, szeszfürdőben, száraz CO2 hűtésben) történtek. A vizsgálatok adatait a 325/2009 sz. vizsgálati jegyzőkönyv tartalmazza. Az egyes próbatestek törési felületeit a 5. ábra mutatja. Az összes törési felület kristályos ridegtörés volt. A1 – a t=70 mm-es varratfém vizsgálata: A fáradásos berepedésen behegesztett salak látható, méretei 3x4 mm. Mivel a varratfém egyes övezeteinek szívóssága különböző (a hernyók izzított vagy nem izzított része) a ridegrepedés szétágazott a törési felület felső részén. C1 – a t = 40 mm-es alapanyag vizsgálata: A megterhelés növelésekor repedés „ugrás” következett be (∆a = 4-től 5 mm-ig), mely után megtörtént a teljes törés. Mivel a terhelési diagramon rögzített „ugrás” mérete nagyobb a megengedhetőnél, a terhelés kisebb értéke az érvényes (F1 = 54,99 kN és az ehhez tartozó törési szívósság KCJ = — 116,82 MPa√ m).

3. ábra: Az első mintavétel 2009. március 2-án

4. ábra: A második mintavétel a törésmechanikai vizsgálatokhoz (2009. augusztus 2.)

5. ábra: A próbatestek törési felületei (balról jobbra: A11, A3, A31, C1)

3. táblázat: A 60/70 mm-es lemez/varrat próbatestek eredményei

Próbatest jele Próbatest magassága B [mm] —

Mért KCJ [MPa√ m] —

KCJ* B = 70 mm-re átszámítva [MPa√ m] —

*

KCJ középértéke [MPa√ m]

A1

A11

A2

A21

A3

A31

26,5

26,4

29,0

29,3

29,2

29,2

95,36

151,12

121,39

89,93

95,91

113,19

74,8

118,4

97,4

72,3

77,1

91,0

96,6

84,5

4. táblázat: A 40 mm-es lemez próbatestek eredményei

Próbatest jele —

Mért KCJ [MPa√ m]

34

C1

C2

C3

Középérték

116,82

147,43

120,09

128,1


A törési-szívóssági vizsgálatok eredményeinek értékelése

Repedés a 70 mm vastag övlemezben, merőlegesen a terhelés irányára

A 60/70 mm vastag lemezből készült próbatesteken mért törési-szívóssági adatokat a 3. táblázat tartalmazza. A vékonyabb próbatesteken mért adatokat az eredeti, 70 mm vastagságra az alábbi egyenlet alapján konvertálták, a számított értékeket KCJ* jelölve [7].

Számítási adatok:

σn = 200 MPa; KIC = 84,5 MPa√— m

Kritikus ac repedéshossz:

KCJ* = KCJ (B/70)0,25, ahol B a próbatestek megmunkált vastagsága. A törési-szívóssági vizsgálatok eredményeit (KCJ) a 40 mm vastag lemezre vonatkozóan az 4. táblázat tartalmazza.

7. A KRITIKUS aC REPEDÉSHOSSZ ÉS A MEGENGEDHETŐ HIBÁK MÉRETEINEK SZÁMÍTÁSA A kritikus repedéshossz számítását a következő egyenletek alapján végezték. • totális normál feszültség: σT ≤ Re – alapanyag varrat nélkül

• totális fiktív feszültség: σT > Re – hegesztett kötés, varrat [9]

Megengedhető hiba mérete (aa):

aa = ac / m = 56,8 / 2,7 = 21 mm Repedés a 70 mm vastag övlemez varratában, a varrat tengelyének irányában

σnt = σn sin 45° = 200 × 0,707 = 141 MPa — KCJ = 96,6 MPa√m σres = 0,6 Ret = 0,6 × 230 = 138 MPa σT = σnt + σres = 141 + 138 = 279 MPa > Ret e = σT / Ret = 279 / 230 = 1,21 (2e – 1) = 1,426 Kritikus ac repedéshossz:

σT = k σn + σres = k σn + kr Re,


ahol:

aa = ac / m = 39,4 / 2,7 = 14,6 mm

σT totális normál feszültség σres reziduális feszültség e = σT / Re K feszültségkoncentrációs tényező kr reziduális feszültségi tényező

Repedés a 40 mm vastag lemezben, merőlegesen a terhelés irányára Számítási adatok:

σn = 200 MPa; KIC = 128,1 MPa√— m

Választott (becsült) számítási adatok Méretezési folyáshatár: Ret = fyt ha t ≤ 40 mm akkor Ret = 240 MPa ha 40 mm < t ≤ 70 mm akkor Ret = 230 MPa Nominális feszültség: σn = 200 MPa Reziduális feszültségi tényezők kr = 0,6 – tekintettel a hídszerkezet hosszú idejű használatára és a reziduális feszültségek csökkentésére: σres = 0,6 Ret = 0,6 × 230 = 138 MPa Biztonsági tényező a megengedhető repedés méreteinek számításához (BS PD 6493:1991, 13. táblázat alapján [10]): m1 – a terhelés meghatározásának pontossága m1 = 1,6 m2 = 1,4 m2 – a hibák méreteinek meghatározása m3 = 1,2 m3 – a törési szívósság meghatározása Az összegzett biztonsági tényező tehát: m = m1 × m2 × m3 = 1,6 × 1,4 × 1,2 = 2,7

Kritikus ac repedéshossz:


aa = ac / m = 130,6 / 2,7 = 48,4 mm 8. A FÁRADÁSOS REPEDÉS NÖVEKEDÉSÉNEK ÉRTÉKELÉSE A híd mintegy 60 éve van üzemben, ezalatt nem észleltek jelentős fáradási károsodásokat [4], [5]. A híd részegységeinek alakja szerint feltételezhető, hogy az irányadó alkotóelemek részletkategóriái (detail category) (Nc = 2×106) KD 100 vagy alacsonyabb [11], a szögecselt kötéseknél a


35

[12] szerint KD 71. A kifáradási szilárdság küszöbértéke (NL = 108), eszerint KD 100 értéknél ∆σL = 40 MPa, illetve KD 71 értéknél ∆σL = 29 MPa. Feltételezve, hogy a legnagyobb hibák méretei az anyag, illetve varrat vastagsága irányában nem haladják meg a 2a = 6 mm-t (az A1 próbatest törési felületén talált hiba mérete 2a = 4 mm volt), akkor a feszültségintenzitási tényező tartománya ∆K: , tehát

A feszültségintenzitási tényezők tartománya, ∆K a küszöbérték alatt van, tehát a hibák fáradásos növekedését el lehet hanyagolni. A VÚZ-ban végzett fáradási repedés-növekedés vizsgálatok alapján, a varratokat tartalmazó próbatesteken, ∆K<10 — MPa√ m esetén a repedés fáradási növekedése elhanyagolható [13].

9. A VÚZ-SZAKVÉLEMÉNY EREDMÉNYEI A vizsgált Tisza-híd acélszerkezetének alapanyag törésiszívóssági vizsgálatait az átadott próbadarabokon, az STN 42 0347 (1989) szabvány szerint végezték el, T = –20 °C hőmérsékleten. Az összes próbatest ridegtöréssel törött el –20 °C hőmérsékleten, kristályos törési felülettel. Az anyagok törési szívósságának (Km = KCJ) számítási értékeit, az ac kritikus repedéshosszt és a megengedhető hibák (aa) méreteit összefoglalóan a 5. táblázat tartalmazza. 5. táblázat: A törési-szívósság, a kritikus repedéshossz és a megengedhető hibák értékei Anyag Alapanyag acél t = 70 mm Varratfém t = 70 mm Alapanyag acél t = 40 mm

Km [MPa m ]

ac [mm]

aa [mm]

84,5

56,8

21,0

96,6

39,4

14,6

128,1

130,6

48,4

A hibák megengedhető méretei elégségesen nagyok ahhoz, hogy lelkiismeretes, vizuális ellenőrzéssel (VT) észlelhetőek legyenek. A híd acélszerkezetének statikus törési szívóssága alacsony, a vizsgálatok alatt képlékeny deformáció nélküli ridegtörések keletkeztek, kristályos törési felületekkel. (A jelenleg használt szerkezeti acélok és varratok törési szívóssága minimálisan kétszer nagyobb.) A hidat ideiglenesen (két-három évig) üzemeltetni lehet, gyakoribb ellenőrzések mellett. A jövőben új híddal kell kiváltani.

36

10. TOVÁBBI INTÉZKEDÉSEK, ÉSZREVÉTELEK A fentiekben (4–9. fejezet) ismertetett 9 oldal és 3 melléklet terjedelmű szakvélemény, és az ehhez szükséges kilenc próbatest törésmechanikai vizsgálatának költsége összesen 3500 € volt. A régi hídszerkezet ideiglenes forgalomban tarthatóságához a 2009 szeptemberében elkészült VÚZ-szakvéleménynyel párhuzamosan vizsgálatot készített a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) 2009 októberében [14]. A BME beszámoló, megerősítve a VÚZ-szakvélemény eredményeit, négy kérdéssel foglalkozott: a) az acélszerkezet feszültségeinek meghatározása; b) törési-szívóssági vizsgálatok; c) fáradásos repedésterjedési vizsgálatok és d) az acélszerkezet ridegtörési hajlamának értékelése. A BME megbízásából a Bay-Logi intézetben, az ASTM E 1820-06 szabvány szerint, a J-integrálos eljárással mért törési szívósságok (JQ) értékei magasabbak, mint a VÚZvizsgálat szerintiek, azaz a Miskolcra szállított acélminta jobb minőségű és szívósabb volt, mint a pozsonyi. A J-integrálos vizsgálatokat a terhelés ismétlődő csökkentésével végezték, aminek lehet kismértékű befolyása a JQ nagyobb értékére is. Nem érthető, hogy különböző méretű stabil repedésterjedési (crack extension), ∆ap értékek mellett a JQ értékek alig változtak. Az EN 1993-1-10 (2005) szerint alkalmazott eljárás spekulatív, melynek hibája a fiktív repedésméret meghatározása, ami nem fordulhatna elő a szerkezetben. Az EC3 szerint ez 70 mm-es lemezvastagság esetén 2,12 mm, ám ekkora hibák létezését nem lehet kizárni. A fiktív repedésméret az IIW ajánlása (IIW Doc. X-1248-92) szerint 14 mm, az angol előírás (BS 5400-6:1999) szerint pedig 10,5 mm. A szlovák szabvány (STN 731401:1998; STN 1993-1-10/NA:2007) az IIW ajánlást alkalmazza. A „Master Curve” eljárás (Wallin) csak nagyon jó minőségű és alapvetően jó szívósságú acéloknál érvényes, így a vásárosnaményi hídnál beépített, félig csillapított, kis szívósságú acélnál nem ajánlható. A fentiekben ismertetett törésmechanikai VÚZ-szakvélemény [6] szerint történt a Tisza-híd további üzemeltetése. Megerősített, folyamatos műszaki felügyelet (hídmester és hidászmérnök) mellett 2010-ben [15] és 2011-ben [16] részletes helyszíni célvizsgálat is készült a kritikus felszerkezeti elemek vizuális és ultrahangos vizsgálatával. A mért legnagyobb hibák a vastag övlemez középvonalában találhatóak a gerinc kétoldali nyakvarrat hegesztési hő hatására feldúsult zárvány megnyílások miatt (15–25 mm szélességű réteges elválás). A biztonság érdekében a leghidegebb téli éjszakákon, –15 °C szerkezeti hőmérséklet alatt a hídon 7,5 tonna össztömeg-korlátozás volt érvényben (20 tonna helyett). A –25 °C hőmérséklethez rendelt gépjárműforgalom megtiltására nem volt szükség. A 2009-ben tervezett kétéves ideiglenes üzemeltetésből három év (három tél) lett, de az épülő új híd idén őszre ütemezett forgalomba helyezése után megkezdődhet a régi hídszerkezet bontása. Nem véletlen, hogy az 1948–49-ben beépített, 70 mm vastag folytvas alapanyag egyedi esemény volt a nemzetközi hídépítésben. Legközelebb ilyen vastagságú anyagot a magyar hídépítés 2001-ben alkalmazott az M3 autópályán, az oszlári Tisza-híd építésénél (vmax=150 mm, hegesztésnél v=100 mm), azonban az ott beépített finomszemcsés acél minden tekintetben összehasonlíthatatlan a vásárosnaményi folytvassal.


6. ábra: A kifolyási oldalon épülő új hídszerkezet (2012. május 2.)

11. ÖSSZEFOGLALÁS Dr. Domanovszky Sándor 2009 márciusában készített szakvéleménye [5] alapján, 2009 nyarán leállították a vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd pályalemezének átépítését, és megkezdődhetett az új Tisza-híd építésének előkészítése. E szakvéleménnyel teljesen egyetértett a független szakértőként felkért dr. Kálna Károly professzor, támogatva az új híd építéséről szóló miniszteri döntést. 2009 őszén a pozsonyi VÚZ részletes törésmechanikai vizsgálatot készített a régi hídszerkezet ideiglenes (várhatóan kétéves) további üzemeltetéséhez, így korlátozásokkal és fokozott felügyelettel a híd üzemben maradhatott. A jelen tanulmányban ismertetett ridegtörési vizsgálatok eredménye tehát, hogy elvetették a régi híd megmentésétátépítését, és teljesen új Tisza-híd épül a régi híd kifolyási (északi) oldalán, korszerű S355J2 és a főnyílás közepén termomechanikusan hengerelt S460M/ML alapanyagból, melyet a dunaújvárosi Pentele Duna-híd után másodszor alkalmaznak a magyar hídépítésben (6. ábra).

12. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Ezúttal is hálásan köszönöm dr. Kálna Károly professzor közreműködését, önzetlen segítségét, melyet a téma megismeréséhez és az elkészült vizsgálatok értékeléséhez nyújtott. Köszönöm dr. Domanovszky Sándor szakmai segítségét, mellyel támogatást adott a ridegtörési vizsgálat megkezdésétől kezdve folyamatosan, elkészítve azt a szakvéleményt [5], ami az új híd szükségességét elsőként kimondta. Végül köszönöm Sitku László támogatását, hogy lehetővé tette a tárgyi vizsgálathoz a VÚZ bevonását.

13. IRODALOM ÉS HIVATKOZÁSOK [1] Hajós Bence: Bevezető a vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd pályaszerkezetének átépítéséhez. In. 49. Hídmérnöki konferencia előadásainak gyűjteménye (Lánchíd füzetek 10.) Biri, 2008 p. 83-95 (www.elsolanchid.hu/nameny)

[2] Hajós Bence: Jelentés a vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd átépítés fejleményeiről. In. 50. Hídmérnöki konferencia előadásainak gyűjteménye (Lánchíd füzetek 13.) Biri, 2009 p. 471-496 (www.elsolanchid.hu/nameny) [3] Hajós Bence: Az új, vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd építésének előkészítéséről. In. Közúti és vasúti hidász almanach 2010 (Lánchíd füzetek 19.) Biri, 2011 p. 95-99 (www.elsolanchid.hu/nameny) [4] Hajós Bence: Néhány gondolat a vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd átépítése közben felmerült alapanyag ridegtörési kockázat miatt szükséges lehetséges megoldásokról. (Magyar Közút NZrt.) 2009. június 10. [5] Dr. – tech. Domanovszky Sándor: Acélanyag vizsgálati szakvélemény a 41 sz. főút 53+474 km szelvényében lévő vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tiszahíd főtartóin alkalmazott vastag övlemezek tárgyában. 2009. március [6] Assoc. prof. Ing. Karol Kálna, Dr Sc.: Technical report – Fracture toughness testing of materials of the bridge over Tisza – Assessment of brittle fracture resistance of steel structure. VÚZ, Bratislava 222/2000 ME 147; 2009. IX. 28. [7] ČSN/STN 42 0347 (1989) Skúšanie kovov. Lomová húževnatost’ kvov pri staticom namáhaní (Testing of metals. Fracture toughness of metals at static loading) SÚTN [8] ASTM E 1820-05a. Standard test method for measurement of Fracture Toughness. ASTM Standards, Vol. 03. 01. [9] Begley, J. A., Landes, J. D.: The J-integral as a fracture criterion, ASTM STP 514, 1972 [10] PD 6493:1993 Guidance of methods for assessing the acceptability of flews in fusion welded structures. BSI Standards [11] EN 1993-1-9 Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése. 1–9. rész: Fáradás (Design of steel structures. Part 1–9: Fatigue) [12] Kühn, B., et all.: Assessment of existing steel structures: Recommendation for estimation of remaining fatigue life. JRC – ECCS, 2008 [13] Ulrich, K.: Šírenie únavových trhlín vo zvarových spojoch, Kandidátska dizertačná práca, (Propagation of fatigue cracks in welded joints, candidate’s dissertation) VÚZ Bratislava, 1980 [14] Dr. Dunai László, Dr. Farkas György: Törésmechanikai vizsgálat a vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd ridegtörési hajlamának elemzésére. Budapest 2009. október [15] Bácskai Endréné: 41 sz. főút 53+474 km szelvényében lévő, P1484 törzsszámú II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd rendkívüli célvizsgálata. MSc Kft. 2010. szeptember 30. [16] Pál Gábor: 41 sz. főút 53+474 km szelvényében lévő, P1484 törzsszámú vásárosnaményi II. Rákóczi Ferenc Tisza-híd rendkívüli ridegtörési célvizsgálata. SpeciálTerv Kft. 2011. június [17] Szakály Attila: Az új vásárosnaményi Tisza-híd. In. Acélszerkezetek 2011/4 p. 76-77.

A fényképeket a szerző készítette.


37

KÖZGÉP ZRT. 1239 Budapest XXIII., Haraszti út 44. Levélcím: 1734 Budapest Pf. 31. Telefon: +36 1 286 0322 fax: +36 1 286 0324 e-mail: [email protected] www.kozgep.hu

. egyedi acélszerkezetek gyártása és szerelése

. hídépítés és felújítás, mutárgyépítés

. autópálya- és útépítés, útrehabilitáció

. vasútépítés . közmuépítés . környezetvédelmi beruházások, hulladékgazdálkodás

. kármentesítési projektek . magasépítési és 38

energetikai beruházások


Göcz István megbízott építésvezető KÖZGÉP Zrt.

AZ APAVÁRI HORTOBÁGY–BERETTYÓ CSATORNA-HÍD ÁTÉPÍTÉSE A Szajol–Debrecen–Nyíregyháza–Záhony vonalszakasz a páneurópai közlekedési hálózathoz kapcsolódik, az ötös számú páneurópai közlekedési korridor alternatív útiránya. A Szajol–Püspökladány közötti 70 km-es vasúti szakasz három ütemben zajló felújításának célja a vasúti szolgáltatás színvonalának emelése, a menetidő csökkentése, valamint a biztonságos, környezetbarát közlekedési lehetőség megteremtésével a térség fejlődésének elősegítése. A felújítás befejeztével az érintett szakaszon óránként 160 kilométeres sebességgel is közlekedhetnek a szerelvények. A projekt az Új Széchenyi Terv részeként, az Európai Unió támogatásával, a Közlekedés Operatív Program (KÖZOP) társfinanszírozásával valósul meg. A megrendelő a Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt., a beruházásban a KÖZGÉP Építő és Fémszerkezetgyártó Zrt. konzorciumi társaival együtt vesz részt, a társaság feladata a Szajol–Püspökladány vonalszakaszon lévő vasúti hidak korszerűsítése is. A kétvágányú pálya rekonstrukciós munkáinak része az apavári Hortobágy–Berettyó csatorna két hídszerkezetének felújítása. A kétvágányú vasútvonal 1698+87,177 (1705+26,17) szelvényében lévő 41,20 m támaszközű alsópályás, felül nyitott, felső szélrács és kapuzat nélküli oszlopos rácsozású, rácsos szerkezet a 63+973 folyam km-nél keresztezi a Hortobágy–Berettyó csatornát. A hídnyílás 40,00 m, a

keresztezési szög 79°50’. A hídszerkezet átalakítását a vasútvonal 160 km/h sebességre történő átépítése tette szükségessé. A műtárgy acélszerkezeteinek átalakítását a KÖZGÉP Zrt. acélszerkezeti üzletága végzi, a vasbeton alépítmények és a korrózióvédelmi munkák kivitelezője pedig a cég alvállalkozója, a Közgéphídkorr Kft. Az átépítése során mindkét hídfőre új vasbeton szerkezeti gerendát építenek be az új, korszerű fazéksaruk fogadására, a hídfők mögé pedig az MSc Kft. szabadalma szerint készült kiegyenlítő lemezek kerülnek. A hídfőkre jutó vízszintes erőket, a végpont felőli hídfőnél, egy a hídfőbe bekötött, a vágánytengelyben futó cölöpfal veszi fel (1. kép). Az acélszerkezeteken végzendő munka teljesen azonos a két felszerkezet esetében. Elbontják a jelenlegi hídfás vasúti felépítményt a hossztartó felső övre szegecselt hídfasarukkal együtt és a helyükre „Edilon” rendszerű acélvályúba fektetett UIC60 típusú acélsíneket építenek be. A hídfás felépítmény helyett „ortotrop” rendszerű pályaszerkezet kerül a megmaradó hossztartókra. A hossztartó gerincvonalában futó függőleges bordákon keresztül, a hossztartó felső övéről lebontott hídfasaruk helyére kerülő talpakon támaszkodó pályalemezt építenek be. A 20 mm vastag talpakat a régi hídfasaruk furatképe szerint kifúrták és a hossztartó felső övre felület-előkészítés nélküli Φ22 NFcsavarokkal rögzítik, a furatképtől függően 4–6 darabbal. Elbontják és újra cserélik továbbá a pályasávon kívüli recéslemez-burkolatokat és azok tartószerkezetét, valamint a hídszerkezetek mindkét oldalára konzolokra szerelt, külső gyalogjárót építenek be. A két hídon összesen 121 521 kg acélanyagot használnak fel. A vasbeton szerkezet és az acélszerkezet építési munkaterületének szétválasztása érdekében a hídszerkezeteket oldalirányban a vágánytengelytől mérve 8,50 m-re húzták ki (2. kép). Egy-egy szerkezet teljes felújítási munkájára 60 napos vágányzár áll rendelkezésre. Először a kihúzópálya alapját képező betonlemezeket építették meg, majd ezekre a kihúzópálya acélszerkezetét. A hidat oldalanként 2–2 darab Walzwagen-görgőre emelték és a kívánt távolságra húzták ki (3–4. kép). Ily módon szabaddá váltak a hídfők

1. kép: Cölöpözés

2. kép: A híd kihúzása (munkafolyamat közbeni állapot)


39

vasbeton szerkezetei. Az alapok esetleges süllyedését folyamatosan ellenőrzik. A süllyedési folyamatok az első napokban lejátszódtak, ezt követően még a csapadékos időjárás ellenére sem tapasztaltak támaszmozgást. A hely sajátossága miatt a kihúzópályák az élővíz hullámterébe épültek, és fel kellett készülni arra az eshetőségre, hogy árvíz esetén az egész hídszerkezetet a szükséges mértékben meg tudják emelni. A bontási munkák végeztével kezdték el a pályatáblatalpak eredeti furatképről történő átjelölését, fúrását, majd hamarosan megérkeztek a pályatáblák is (5. kép). A pályatáblák magassági beállításánál, a kívánt hídalak, túlemelés 5. kép: Pályatábla méretre vágása

3. kép: Kihúzópálya

4. kép: Kihúzópálya

40

meghatározásánál a tervező MSc Kft. szakembereinek figyelembe kellett venni a kihúzópálya geometriai adottságaiból adódó feltételeket is. Az így számított hídalakra beállított pályatáblákat először a talpakhoz, majd keresztvarratokkal egymáshoz hegesztik. A hídnak külön vízelvezetése nincs, a vizek lefolyását egyrészről a pályatáblák tetőszelvénye, másrészről a hídban lévő túlemelés biztosítja. A pályatáblák szerelésével egy időben, mögöttük haladva kezdik felszerelni az Edilon-vályúkat és a terelőelemeket, amelyek a pályalemezre csavarozott kivitelben készülnek, M20-as csavarokkal. A híd eredetileg egy konstrukciós hibával épült, a főtartó-szélrácsot ugyanis bekötötték a hossztartóba (6. kép). Az építést követő rövid időn belül a főtartószélrács csomólemezekben repedések keletkeztek. A hibát 1987-ben „tünetileg kezelték”, ami azt jelentette, hogy az eredetileg 8-as csomólemezt 16-osra cseréltek. A tervező már akkor jelezte, hogy a hiba végleg akkor szüntethető meg, ha a főtartó-szélrácsot függetle- 6. kép: Főtartó-szélrács nítik a hossztartótól. A mostani átalakítás tervezője a pályatáblákat úgy tervezte meg, hogy azok felszerelésével egy időben a jelenlegi főtartó-szélrács eltávolítható és ezel a hibaforrás végleg megszüntethető. A felújítást követően a fékezőindítóerőt az első és az utolsó kereszttartó-közbe újonnan beépített fékrács veszi fel. A továbbiakban a külső gyalogjárók konzoljait, majd a pályasávon kívüli burkolat tartószerkezetét szerelik. A gyalogjárókonzolokat egyrészt két kivágott szegecs helyére kerülő NF-csavarokkal rögzítik, másrészt a főtartó külső síkjára hegesztik őket. Mindkét hídszerkezet új korrózióvédelmi bevonatot kap. A régi festék homokszórással történő eltávolítása után, egy réteg alap-, két réteg közbenső és egy réteg fedőmázolással újul meg a híd. A pályaszint feletti korrózióvédelemhez szükséges állvány elbontását követően lehet beépíteni a külső gyalogjáróelemeket: hossztartókat, kábelcsatornákat, korlátokat és recéslemez-burkolatokat. A külső gyalogjáró részben hegesztett, részben csavarozott kapcsolatokkal készül. A híd behúzása előtt elkészülnek az átépített hídfők az új szerkezeti gerendákkal, a végpont felől a stabilizáló cölöpfallal. A behúzás metodikája megegyezik a kihúzáséval, a Walzwagen-görgőkön álló szerkezetet a vá-


gánytengely irányában 8,50 m-rel elhúzzák, majd a tervezett szintre süllyesztik. Felszerelik az új, korszerű fazéksarukat, majd a magassági ellenőrzést és beállítást követően elvégzik a saruk aláöntését. A hídszerkezet és a saruk beállítását követően készíthető el a hídon a vasúti pálya. A híd forgalomba helyezése a próbaterhelés és az előírt III. fokú hídvizsgálatot követően történhet meg. A vágányzár fordultával újabb 60 nap áll rendelkezésre a bal vágányban lévő felszerkezet fent leírtak szerinti átalakítására. A bal vágány felszerkezetének kihúzásához a jobb pályában használt kihúzópályát használják majd, ezért azt a jobb pálya hídszerkezetének behúzását és a hídfőfalakra való átterhelését követően átépítik a bal pálya alá. A szerkezetet állapota összességében megfelelő volt, a feltárt részeken, a főtartón, a hossztartókon, a kereszttartókon káros elváltozást, laza szegecset nem találtak. A 14. jelű kereszttartó esetén viszont a jobb hossztartókapcsolatban repedt volt a felső átkötőlemez, amelyet a

7. kép: Cserélt átkötőlemez

8. kép: Repedt, cserélt darab

tervezővel való egyeztetést követően az eredeti terv alapján legyártott darabbal cseréltek ki, a kivágott szegecseket pedig felület-előkészítés nélkül, NF-csavaros kötéssel pótolták (7. és 8. kép). A hídszerkezet felújításának határideje a jobb vágány hídjára 2012. június 19., a bal vágányéra 2012. augusztus 18. (9. kép). Ezt követően indulhat meg mindkét vágányon, a teljes vonalon a vasúti forgalom, amire az elkövetkező években, 2015-ig még egy nagygépes vágányátépítés is vár.

9. kép: Panoráma

Miskolci Egyetem – IIW Program

NEMZETKÖZI HEGESZTETT SZERKEZET TERVEZŐMÉRNÖK KÉPZÉS INTERNATIONAL WELDED STRUCTURES DESIGNER (IWSD) A képzés célja olyan, korszerű ismeretekkel rendelkező, a nemzetközi normáknak megfelelő szakemberek kiképzése, akik alkalmasak a korábban megszerzett mérnöki tudásuk és a képzés során elsajátított ismeretek birtokában az új tudományos eredmények befogadására, alkalmazására, a korszerű hegesztett szerkezetek tervezésére a gyártási, a minőségbiztosítási és a gazdaságossági szempontok figyelembevétele mellett. A képzés megfelel a Nemzetközi Hegesztési Intézet (International Institute of Welding, IIW, 58 ország tagja a világon) ajánlásának. Az IIW-nek Magyarország képviseletében a Gépipari Tudományos Egyesület, GTE a tagja. A képzés 7 modulból áll: 1. modul: Hegesztési technológiák, 2. modul: Anyagok feszültségei, 3. modul: Hegesztett szerkezetek tervezése, 4. modul: Hegesztett kötések tervezése, 5. modul: Hegesztett lemezszerkezetek tervezése, 6. modul: Hegesztett szerkezetek optimálása, 7. modul: Gyártás, költségek, minőség és ellenőrzés. A képzés sikeres vizsga esetén Nemzetközi Hegesztett Szerkezet Tervezőmérnök Diplomával zárul, amit a Magyar Hegesztéstechnikai és Anyagvizsgálati Egyesülés mint Nemzeti Meghatalmazott Testület ad ki. A képzés időtartama 182 óra, mely 2012 szeptembere és 2013 májusa között valósul meg. Helyszíne: Miskolci Egyetem, Felnőttképzési Regionális Központ. Ideje: általában minden hónap második hetén 3 nap (szerda-csütörtök-péntek). Költsége: 410 E Ft, mely két részletben fizethető + 40 eFt az IIW diploma.

Minimális csoportlétszám: 15 fő. Jelentkezési határidő: 2012. augusztus 30. Jelentkezhet: aki alapképzésben gépészmérnöki, építőmérnöki, vagy közlekedésmérnöki szakon szerzett szakképzettséggel rendelkezik (főiskolai, BSc oklevél, egyetemi, MSc diploma) és legalább egyéves gyakorlattal. Más műszaki felsőfokú végzettséggel felvételizni kell.

KAPCSOLAT (név, telefon, fax, e-mail) Dr. Jármai Károly, egyetemi tanár, +46-565111, +46-563399 [email protected] Adminisztratív kérdésekben: Fábián Zsuzsa gazdasági, műszaki, igazgatási ügyintéző, +46-565493, mellék 20-81, e-mail: [email protected], HONLAPOK: http://www.alt.uni-miskolc.hu/iwsd/ http://www.felnottkepzes.uni-miskolc.hu/ http://www.iiw-iis.org/ http://www.mhte.hu/oh_iiw.html Szakmai kérdésekben:


41

Rózsás Árpád PhD hallgató Dr. Kovács Nauzika egyetemi docens BME Hidak és Szerkezetek Tanszék

ÖSZVÉRSZERKEZETŰ KÖZÚTI GERENDAHÍD KÉPLÉKENY TARTALÉKAI PLASTIC RESERVES OF A STEEL-CONCRETE COMPOSITE HIGHWAY GIRDER BRIDGE Jelen cikk célja a képlékeny méretezési elvek alkalmazásának és következményeinek bemutatása egy megépült, rugalmasan tervezett öszvér gerendahídon. Az öszvérszerkezetek különösen alkalmasak a posztelasztikus méretezésre az acél és beton szinergikus együttdolgozása miatt. A beton viszonylag alacsony költséggel biztosítja a szükséges merevséget és teherbírást a nyomott, míg az acél a szükséges duktilitást a húzott zónákban. Habár a képlékeny tervezés elméleti és gyakorlati vonatkozásai jól kidolgozottak, tervezési előírások hidakra kizárólag az Egyesült Államokban állnak a mérnökök rendelkezésére. Jelen cikkben a kiválasztott szerkezeten keresztül elemezzük a képlékeny tervezés lehetőségeit és következményeit mind teherbírási, mind használhatósági határállapotban az Eurocode keretein belül. A számítások alapján a rugalmas és képlékeny elveken egyaránt megtervezett szerkezeteket összevetjük többek között anyagfelhasználás, gyártási, szerelési munkák valamint szerkezeti viselkedés vonatkozásában is.

The aim of this paper is to introduce the concept of plastic design and its consequences through an existing steel-concrete composite girder bridge, originally designed by linear-elastic method. These structures are suitable for post-elastic design due to the synergetic combination of concrete and steel. The concrete provides the “cheap” stiffness and strength in compression while the steel in tension ensures the ductility. However, the theoretical and experimental aspects of plastic design are well established only in the US provisions are available for the designers. In this paper the possibilities and consequences of plastic design in both ultimate- and serviceability limit states in the framework of Eurocodes are examined. Based on the calculations the elastic and plastic design are compared in respect of self-weight of steel material, fabrication and structural behavior.

1. BEVEZETÉS

viselkedése között a domináns hasznos teher jellegéből fakad. A hidak forgalmi terhe arányait tekintve nagy és ismétlődő jellegű, emiatt a tartó a képlékeny alakváltozások halmozódása következtében megy tönkre. Az egyes terhelési ciklusokban újabb és újabb képlékeny alakváltozások alakulnak ki a képlékeny csuklókban, melyek összegződve végül a szerkezet tönkremeneteléhez vezetnek, ezt a határállapotot a korlátozatlan halmozódó maradó alakváltozások határállapotának nevezzük. Eközben az egyidejűleg aktív képlékeny csuklók száma minden esetben kevesebb, mint ami a teljes folyási mechanizmushoz szükséges. A halmozódó maradó alakváltozások határállapotához tartozó teherszint alacsonyabb, mint a képlékeny törés határállapotához tartozó. Azonban lehetséges, hogy a szerkezetben kialakul egy kedvező sajátigénybevétel-eloszlás, amely jelenlétében a tartó minden további terhét rugalmasan viseli. Ezt a jelenséget beállásnak nevezzük. A beállási tartományba tartozó teherszinteken a képlékeny alakváltozások stabilizálódnak. A beállási és halmozódó képlékeny alakváltozások tartományát elválasztó határt szokás beállási határállapotnak is nevezni. Magasépítési szerkezeteknél jellemzően nem mértékadó ez a határállapot [Neal, 1977; Davies és Brown, 1996; Ziemian, 2010], kivételt képezhetnek a jelentős daruterhet viselő csarnokok. A hídszerkezet további vizsgálatához a beállási határállapotot választjuk teherbírási határállapotként (THÁ). A kedvező maradó igénybevétel eloszlás kialakulásához képlékeny elfordulások szükségesek, az ezekhez tartozó maradó alak-

Az új, közös európai szabvány megengedi a szerkezeti acél folyását öszvérhidak esetén [EN 1994, 2005]. Ez jelentős különbség a hídépítés terén szinte kizárólag rugalmas elveket alkalmazó korábbi gyakorlathoz képest. A cikk célja a képlékeny méretezési lehetőség következményeinek megvizsgálása egy rugalmasan méretezett hídszerkezeten keresztül. A vizsgált hídszerkezet a Speciálterv Kft. által 2005-ben tervezett, az M6-M0 autópálya-csomópont Angeli út feletti 142/k jelű műtárgya. A szerkezet egy öszvér, folytatólagos, klasszikus, 30,0+40,0+30,0 m fesztávú, két főtartós, egyenes tengelyű gerendahíd. A szerkezet kiválasztásnál az volt a cél, hogy egy tipikus kialakítású öszvérszerkezet vizsgálatát végezzük el. A választott szerkezet eredeti tervei az MSZ Út szabvány szerint készültek, a megengedett feszültségek módszerének alkalmazásával. Vizsgálataink során első lépésben elvégeztük a hídszerkezet Eurocode szerinti rugalmas vizsgálatát, majd ezen rugalmasan tervezett szerkezet posztelasztikus tartalékainak vizsgálatához alkalmaztuk a nemzetközi szabványok és irodalom által adott képlékeny méretezési lehetőségeket. Magasépítésben széles körben elterjedt a képlékeny méretezés, épületeknél tipikus az első képlékeny csukló, míg az angolszász országokban a képlékeny törés határállapotának alkalmazása [Davies és Brown, 1996]. Az alapvető különbség a magasépítési szerkezetek és a hidak képlékeny

42


változások előfeszítik a szerkezetet és biztosítják a rugalmas viselkedést. Ez azt jelenti, hogy a kritikus keresztmetszeteknek megfelelő mértékű elfordulási képességgel kell rendelkezniük, melyet tipikusan a gerinc- és övlemez összetett képlékeny horpadása korlátoz. A következőkben bemutatásra kerülő eljárás tehát a beállási határállapotra épül a korlátozott elfordulási képesség figyelembevételével. A cikknek nem célja a képlékeny méretezés elméleti hátterének, valamint a méretezési eljárásnak teljes részletességgel történő bemutatása, csak egy rövid bevezetést, áttekintést kíván adni a képlékeny méretezés lehetőségeiről és következményeiről. Az érdeklődőknek javasoljuk a hivatkozott irodalom áttekintését vagy a következő összefoglaló jellegű fejezeteket is tartalmazó munkát [Rózsás, 2011].

2. HÍDSZERKEZET RUGALMAS ÉS KÉPLÉKENY MÉRETEZÉSE 2.1. A vizsgált szerkezet bemutatása A vizsgált hídszerkezet (142/k) az M6–M0 autópályacsomópont Angeli út feletti műtárgya, melyet a Speciálterv Kft. tervezett 2005-ben. A szerkezet egy öszvér, folytatólagos, klasszikus, két főtartós gerendahíd. A híd oldalnézete és közbenső támasz feletti keresztmetszete az 1. és 2. ábrákon láthatók. A szerkezet hagyományos technológiával épült; az acélszerkezetet ideiglenes támaszokkal gyámolították az összeszerelés során, egészen a pályalemez megszilárdulásáig. A pályalemez betonozása az acélszerkezet elkészültét követően kezdődött csak meg. A híd egy építés közbeni állapota látható a 3. ábrán. A segédjármok elhelyezését a műtárgy alatti közút befolyásolta, emiatt az optimálistól eltérően, minden nyílásban máshol helyezték el az ideiglenes támaszokat. Ez magyarázza, hogy habár a végső elrendezés szimmetrikus, a főtartók nem azok (10. ábra). A pályalemez C30/37-es B500B szilárdsági osztályú acéllal erősített betonból, a főtartók pedig S355-ös szerkezeti acélból készültek. A híd ’A’ terhelési kategóriába tartozik. A szerkezet eredeti tervei az MSZ Út szabvány szerint készültek, a megengedett feszültségek módszerének alkalmazásával. A szerkezet fajlagos acélfelhasználása kedvező ~130 kg/m2 (az összes szerkezeti acélt beleszámítva).

Annak érdekében, hogy a rugalmas és képlékeny módszerek összehasonlítására megfelelő alappal rendelkezzünk, első lépésben elvégeztük a szerkezet Eurocode szerinti rugalmas méretezését. Ezt követően átléptékeztük a hasznos és állandó terheket azok eredeti arányát megtartva, így rugalmasan maximálisan kihasznált szerkezetet kaptunk. A képlékeny méretezés során ugyancsak a maximális kihasználtságra törekedtünk. A szerkezetet a közös európai szabványnak megfelelően terveztük át a parciális tényezők módszere alapján. A tervezés, ellenőrzés során minden esetben az általános, angol nyelvű előírásokat alkalmaztuk, azon értékeknél, amelyeket a nemzeti mellékletek szabályozhatnak, a norma általános ajánlásait vettük figyelembe. Meg kell jegyeznünk, hogy a teljes méretezési folyamatnak továbbra is a rugalmas szerkezeti analízis a legösszetettebb, legidőigényesebb és legnagyobb odafigyelést igénylő része.

2.2. Rugalmas globális analízis A képlékeny méretezéshez a rugalmas igénybevételi burkolóábrákra is szükség van, ez a fejezet ezek előállítását részletezi. A szerkezet egyszerű vonalvezetésére és kialakítására tekintettel tartórács-modellt építettünk. Ez a modellezési szint elegendő az igénybevételek pontos követéséhez [Surana és Agrawal, 1998; Iles, 2011], valamint az amerikai szakirodalom alapján a képlékeny méretezés elvégzéséhez is [Barker és Galambos, 1992]. A globális statikai analízishez a dél-koreai fejlesztésű midas Civil programot használtuk, mely segítségével készített gerendarács modellt a 4. ábra mutatja. A modell sajátosságai közül kiemelnénk, hogy az

4. ábra: Tartórácsmodell lehajlási ábrája külpontos terhelés esetén

1. ábra: A vizsgált híd oldalnézete

2. ábra: Vizsgált híd keresztmetszete a közbenső támaszok felett

3. ábra: A 142/k híd egy építés közbeni állapota


43

5. ábra: Közbenső nyílás középső keresztmetszetének eltolódása állandó terhek alatt

időben lejátszódó folyamatok, terhek valamint az építési állapotok (segédjármok, betonozás, aszfaltozás stb.) követése egy modellen belül történt meg. A terhek, terhelő nyúlások időbeli lefutásukkal lettek számításba véve a híd teljes 100 éves élettartamát végig követve (5. ábra). Az egyes terheket az eredeti számítással összhangban vettük fel. A méretezéshez használt burkolóábrák előállításához figyelembe vettük az összes másodlagos hatást. A rugalmas számítás során a közbenső támasz feletti keresztmetszet bizonyult kritikusnak; a mértékadó határállapot az első folyás határállapota.

metszetben elfordulások szükségesek. Negatív nyomatékkal terhelt öszvérgerendák elfordulási képességét a lemezkarcsúság függvényében a Lebet és Lääne (2005) által ajánlott összefüggés alapján határozhatjuk meg. A szükséges elfordulás nagyságát McConnell és Barth (2010) ajánlásainak megfelelően vettük fel. Utóbbi kizárólag alapvető mechanikai megfontolásokat vesz figyelembe, ezért szabványfüggetlennek tekinthető. A részletek mellőzésével – ~15%-os nyomatékosztás feltételezésével – a fenti kutatók eredményeit felhasználva a következő értékeket kapjuk a szükséges – (θrr) és rendelkezésre álló (θar) elfordulásokra:

2.3. Képlékeny analízis Az Eurocode 4-2 megengedi a szerkezet képlékeny tartalékainak kihasználását, azonban a keresztmetszeti ellenállás meghatározásán kívül nem ad módszert a globális analízis végrehajtására [EN 1994, 2005]. Az alábbiakban összefoglaljuk a nemzetközi ajánlások alapján kidolgozott globális képlékeny analízis végrehajtásának lépéseit.

Ezek ismeretében már elvégezhetjük a szerkezet beállás vizsgálatát. A számításhoz Melan tételét (statikai tétel [Bažant és Jirásek, 2001]) alkalmazzuk. A beállásvizsgálatot a középső nyílást tartalmazó kritikus mechanizmus (8. ábra) esetére mutatjuk be. A közbenső támasz feletti keresztmetszet ellenőrzése az alábbiak szerint alakul:

2.3.1. Teherbírási határállapotok A beállás, mint teherbírási határállapot vizsgálatát a gerendák beállási elmélete, amerikai valamint svájci kutatási eredmények az európai szabványhoz való illesztésével hajtottuk végre. A módszer öszvér, klasszikus gerinclemezes, acél főtartókkal kialakított gerendahidakra alkalmazható, melyek egyenesek, és hossztengelyük csak csekély (~10°) mértékben tér el a merőlegestől a támaszvonalhoz viszonyítva. További feltétel, hogy az első képlékeny csukló a közbenső támasz felett alakuljon ki. A méretezés, ellenőrzés lépései a 6. ábrán láthatók. A folyamatábrán használt változók értelmezését az 7. ábra mutatja be. A rugalmas maximálábrák valamint keresztmetszeti ellenállások meghatározása a rugalmas méretezésnél alkalmazottal azonos. Az ezt követő alkalmazási feltételek a keresztmetszet elfordulási képességnek meghatározására vonatkozó összefüggés értelmezési tartományára vonatkoznak. A kereszttartó-távolság betartása a gerenda kifordulásának meggátlását szolgálja. Ahogy korábban már említettük, a nyomatékátrendeződéshez a kritikus kereszt-

44

θtot=100 mrad a teljes rugalmas nyomaték átrendezéséhez szükséges elfordulás a közbenső támasz felett az adott elrendezésre [McConnell és Barth, 2010]. θrr / θtot hányados az átcsoportosított nyomaték arányát adja meg a teljes rugalmas nyomatékhoz képest. A legnagyobb pozitív nyomatékkal terhelt keresztmetszet ellenőrzése:

A jelölések értelmezése és a számítás geometriai interpretációja az 7. ábrán láthatók. A szélső támaszokat a fentivel azonos módon vizsgáltuk; a pozitív csukló helyét a képlékeny törés határállapotának megfelelően vettük fel. A képlékeny nyomatéki ellenállás


ElĘtervezés vagy meglévĘ szerkezet.

- Rugalmas analízis a maximális belsĘ dinámok maxim

meghatározásához ( M el , Ed ). - Keresztmetszeti jellemzĘk és ellenállások meghatározása (MRd).

Alkalmazhatósági feltételek ellenĘrzése: nyíróerĘ és kereszttartók távolsága.

Teljesülnek?

Nem

Igen Igény

Kapacitás

A teljes rugalmas nyomaték átrendezéséhez szükséges elfordulás meghatározása: ștot [McConnell és Barth, 2010].

Módosított lemezkarcsúság számítása:

O

O ;

'

p

p

O

f p

V

y

cr

Elfordulási képesség meghatározása:

[Lääne és Lebet, 2005].

T ar O p

'

M

Nem

max (1 T ar el , Ed

T tot ) d M

Negatív nyomaték ellenĘrzése: T av Ttot nyomatékátrendezĘdési arány.

Rd

Igen

M

Nem

max el , Ed

x M

resi , Ed

x

d

M Rd x

Pozitív nyomaték ellenĘrzése (7. ábra).

Igen Egyéb határállapotok és követelmények ellenĘrzése.

Nem

Teljesülnek?

Igen

Ugyanazok a módszerek, mint rugalmas méretezés esetén.

Vége.

6. ábra: Folyamatábra a képlékeny tervezéshez, amerikai és svájci kutatásokra támaszkodva


45

7. ábra: Nyomatékosztás következményei, szimbólumok értelmezése

– beton feszültségeinek korlátozása kváziállandó kombinációban (<0,45·fck); – repedéstágasság kváziállandó kombinációban (0,4 mm); – lehajlások korlátozása a forgalmi teher karakterisztikus értékéből (
8. ábra: Globális tönkremeneteli mechanizmus

tükrözi a nyíróerő hatását is. Ezzel kapcsolatban annyit jegyeznénk meg, hogy a nyíróerő hatása jelentős, de az csökkenthető megfelelő szerkezeti kialakításokkal. Jelen esetben a közbenső támasz környéki gerinc-hosszborda jelentősen mérsékelte a nyíróerő–nyomaték interakció mértékét.

2.3.2. Használhatósági határállapotok Az Eurocode szabványban előírt összes használhatósági határállapotot is megvizsgáltuk. Ezek a kritikus negatív zóna vizsgálata miatt fontosak elsősorban, ott várható, hogy valamelyik mértékadóvá válik. A következő követelmények teljesülését vizsgáltuk: – repedéstágasság (egyszerűsített eljárás); – szerkezeti acél feszültségeinek korlátozása karakterisztikus kombinációban (
46

Az egyes követelményekhez tartozó kihasználtságokat az 1. táblázat foglalja össze. A szerkezeti acélra karakterisztikus kombinációban előírt feltétel nem teljesül. Ez a feltétel rugalmasan méretezett szerkezeteknél nem lehet mértékadó, hiszen éppen az első folyást választjuk teherbírási határállapotként. Jelen esetben pedig úgy gondoljuk, nincs jelentősége előírni, hiszen a képlékeny méretezést éppen azért alkalmazzuk, hogy az építéssel vagy különféle terhelő nyúlások által bevitt, kedvezőtlen feszültségeloszlást kiegyenlítsük, ezt pedig a képlékenyedéssel érhetjük el. Miután az anyag megfolyt, a tartó a további, legfeljebb azonos nagyságú terheit rugalmasan viseli. Természetesen előírható a folyási feltétel betartása is, jelen esetben ez növelné az alkalmazott szelvények méretét. A karakterisztikus kombináció biztonsági szintjéhez annyit azonban meg kell jegyezni, hogy a képzéséhez alkalmazott forgalmi teher karakterisztikus értéke 1000 éves visszatérési időre lett meghatározva, mely 100 év alatt 10%-os bekövetkezési valószínűségnek felel meg [EN 1991, 2003]. Ahogy említettük, a beálláshoz maradó igénybevételek szükségesek, melyekhez maradó elmozdulások is tartoznak. Ezt a lehajlási alakot mutatja a 9. ábra. A maximális érték kisebb, mint a forgalmi teher karakterisztikus értékéből keletkező lehajlás, mely 48,9 mm.


1. táblázat: Kihasználtságok használhatósági határállapotokban

Teherkombináció karakterisztikus komb.

Kihasználtság

Teherkombináció kváziállandó komb.

Kihasználtság

Szerkezeti acél (fay)

–

Repedéstágasság (0,4 mm)

Betonacél (0,8·fsyk)

88,5%

minimális betonacél m.

48,3%

Beton (0,6·fck)

68,3%

hosszvasak távolsága

44,0%

Lehajlás (hasznos teher)

48,9%

Beton (0,45·fck)

45,2%

9. ábra: Maradó nyomatékok és deformációk

2.3.3. Képlékeny méretezés eredményei és következtetések Az eredeti és képlékenyen tervezett főtartókat a 10. ábra mutatja be. A téglalapokba írt számok a lemezvastagságot, a gerendák bal oldalán láthatók pedig a lemez szélességét jelölik. Látható, hogy az építési metódus nem töri meg a szimmetriát, a globális és lokális képlékenyedéssel a kedvezőtlenül bevitt feszültségeloszlások kiegyenlítődnek. Az építési ütemek figyelembevételétől a teherbírási határállapotok vizsgálata során eltekinthetünk. Amennyiben a tartó merevségi viszonyai arányaiban jelentősen változnak, úgy érdemes az építési ütemeket is számításba venni. Jelen híd esetén ez figyelembe lett véve, de hatása elhanyagolható. Képlékeny méretezés következményei az adott szerkezetre: – letisztult vonalvezetés, a keresztmetszetváltások száma 10-ről 4-re csökkent (a gyártási egységek helyszíni illesztéseit nem számolva);

– szimmetrikus főtartó; – mindössze 4 különböző lemezvastagság szemben az eredeti 8-cal; – 25% szerkezeti acél megtakarítás a főtartókat alkotó lemezek vonatkozásában; – 41% betonacél megtakarítás a berepedt régióban; – átcsoportosított kereszttartók, a közbenső támasz környékén nagyobb sűrűségben elhelyezve; – egyenletesebb nyomatékeloszlás. Habár az anyagmegtakarítás is jelentős, a gyártási és szerelési költségek csökkenését sem szabad alulértékelni. Ezekben a kiadásokban mutatkozó megtakarítások nehezen számszerűsíthetők, hiszen országról országra változik az élőmunka, szállítás költsége, de a 11. ábra adatai irányadónak tekinthetők. Látható, hogy a képlékeny méretezés alkalmazásával a három legköltségesebb összetevő mindegyikében megtakarítások érhetők el.

10. ábra: Rugalmas (fent) illetve képlékeny (lent) elven méretezett acél főtartók


47

güket. Továbbá szeretnénk megköszönni a Speciálterv Kft. mérnökeinek, hogy rendelkezésünkre bocsátották a 142/k híd terveit és statikai számítását. Ezenkívül nagyra értékeljük a MIDAS IT vállalat támogatását. A fenti eredményeket a TÁMOP-4.2.2.B-10/1-2010-0009 projekt támogatta.

Felhasznált irodalom

11. ábra: Egy hagyományos öszvérhíd főtartója költségeinek megoszlása [Collings, 2005]

3. EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE ÉS TOVÁBBLÉPÉSI LEHETŐSÉGEK 3.1. Eredmények értékelése Az eredmények a nemzetközi irodalomban található adatokkal azonos tendenciát mutatnak. Axhang (1995) egy kétnyílású öszvérhídon végzett számításai alapján a képlékeny méretezési módszerekkel körülbelül 10%-os anyagmegtakarítás érhető el a rugalmas eljáráshoz viszonyítva. Az amerikai eredmények is anyagmegtakarítást mutatnak, bár jóval kisebb mértékűt. Ennek fő oka az, hogy tipikusan az első képlékeny csukló határállapotát alkalmazzák és ezt választják referenciának. Az elvégzett számítások, valamint az amerikai szakirodalom alapján az öszvérhidak képlékeny méretezése ígéretes iránynak tűnik. Habár még vannak megválaszolatlan kérdések – így további kutatásra is szükség van –, a képlékeny méretezési módszerek fejlettségének, kidolgozottságának szintjét jól mutatja, hogy azok az Egyesült Államokban már évtizedek óta állnak a tervezők rendelkezésére a rugalmas eljárások alternatívájaként [AASHTO, 2010; McConnell et al., 2010]. A képlékeny tervezési elvek használhatók új, gazdaságos, versenyképes hídszerkezetek tervezéséhez,valamint meglévő csökkent teherbírású, elavult műtárgyak költséges megerősítésének elkerülésére. Továbbá rendkívüli vagy háborús eseményeknél – amikor nagy tömegű járművek mozgását kell biztosítani – hasznos lehet a szerkezeteink tényleges teherbírásának ismerete. A képlékeny tervezés során számos egyéb kérdés, probléma is felmerül, melyek egy része még ma is aktívan kutatott terület.

3.2. További kutatási irányok További kutatások szükségesek a méretezési módszer általánosítására és európai szabványrendszerbe való átültetésére, valamint az értelmezési tartomány kiterjesztése a hazai és Európában tipikusan alkalmazott szerkezeti megoldásokra. Továbbá szükség van a képlékeny tartalékok átfogó vizsgálatára számos hídszerkezet felhasználásával. Ugyancsak jövőbeli feladat az eljárás biztonsági szintjének rendszerezett vizsgálata, optimális tervezés elemzése, valamint a használhatósági határállapotok, képlékeny elfordulási képesség és nyírási kapcsolat részletesebb vizsgálata.

Köszönetnyilvánítás Jelen cikk a BME Hidak és Szerkezetek Tanszéken készített M.Sc. diplomamunka egy fejezetének összefoglalója. Ezúton szeretnénk megköszönni Dr. Dunai Lászlónak és Dr. Theodore V. Galambosnak a kutatásban nyújtott segítsé-

48

AASHTO. (2010). AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 5th Ed. Axhang, F., (1995). Plastic Design of Composite Bridges Allowing for Local Buckling. Luleå, Sweden. Barker, M.G. és Galambos, T.V. (1992). Shakedown Limit State of Compact Steel Girder Bridges. Journal of Structural Engineering. Vol. 118. No. 4. April. 1992. Barth, K.E. és White, D.W. (2000). Inelastic Desing of Steel I-girder Bridges. Journal of Bridge Engineering. Vol. 5. No. 3. August. 2000. Bažant, Z.P. és Jirásek, M. (2001). Inealistic Analysis of Structures. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd.0-47198716-6. Collings, D. (2005). Steel-concrete Composite Bridges. London: Thomas Telford. 0-7277-3342-7. Davies, J.M. és Brown, B.A. (1996). Plastic Design to BS 5950. Bodmin: Blackwell Science Ltd. 0-632-04088-2. EN 1991. (2003). Eurocode 1: Actions on Structures. EN 1994. (2005). Eurocode 4: Design of Composite Steel and Concrete Structures. Iles, D.C.(2011). Composite Highway Bridge Design: Worked Examples. In Accordance with Eurocodes and UK National Annexes. Berkshire. UK: The Steel Construction Institute. 978-1-85942-195-6. Lääne, A. és Lebet, J.-P. (2005). Available Rotation Capacity of Composite Bridge Plate Girders Under Negative Moment and Shear. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 61. No. 3. 2005. 305-327. McConnell, J.R. és Barth, K.E. (2010). Rotation Requirements for Moment Redistribution in Steel Bridge I-Girders. Journal of Bridge Engineering. Vol. 15. No. 3. 2010. McConnell, J.R., Barth, K.E. és Barker, M.G. (2010). Rotation Compatibility Approach to Moment Redistribution for Design and Rating of Steel I-Girder Bridges. Journal of Bridge Engineering. Vol. 15. No. 1. January. 2010. MIDAS Civil 2011. v.2.1. Seongnam-si, Gyeonggi-do, South Korea. http://www.midasuser.com/. Neal, B.G. (1977). The Plastic Methods in Structural Analysis. London: Chapman and Hall. 0412214504. Rózsás, Á. (2011). Plastic Design of Steel-concrete Composite Girder Bridges. Budapest. M.Sc. Thesis. In English. Speciálterv. (2005). M6-M0 autópálya csomópont, M0/142/K. sz. felüljáró az Angeli út felett [www.specialterv.hu]. [Megtekintés: 2012 március 12.] Surana, S.C. és Agrawal, R.(1998). Grillage Analogy in Bridge Deck Analysis. New Delhi, India: Narosa Publishing House. 81-7319-153-0. Ziemian, R.D. (2010). Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures. Sixth Edition. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons.0470085258.


CÉGTÖRTÉNET A Ferrokov Vas- és Fémipari Kft. 1991-ben alakult közepes méretû ipari vállalkozás. A vállalat telephelye Somogy megyében Segesd községben található. A cég megalakulásakor acélszerkezetek bérmunkában történõ tûzihorganyzása volt a fõ profilunk. Az eltelt idõszakban a vállalkozás dinamikus fejlõdésnek indult, így jelentõs fejlesztéseket tudtunk megvalósítani. Tevékenységi körünket kibõvítettük acélszerkezetek, illetve tûzihorganyzott kötõelemek gyártásával, és ezzel a térség meghatározó termelõ egységévé váltunk. VÁLLALATI STRATÉGIA • Környezetbarát, európai szintû gyártás. • Egészséges és biztonságos munkakörnyezet. • A cég iránt elkötelezett munkavállalók hosszú távú foglalkoztatása. • Folyamatos megfelelés partnereink elvárásainak. • Megbízhatóság. ACÉLSZERKEZET-GYÁRTÁS Vállalkozunk kis-, és középméretû acélszerkezetek, illetve fém tömegcikkek elõállítására, valamint felajánljuk gyártóberendezéseink szabad kapacitását. A gyártást egy 1500 m2-es daruzott csarnokban, jól képzett szakemberek végzik. Vállaljuk aluminium és rozsdamentes szerkezetek gyártását is. A hegesztést végzõ munkatársaink a DIN EN 3834-2 és DIN 18800-7 D szabvány szerint minõsítettek. TÛZIHORGANYZÁS Tûzihorganyzás = Tökéletes felületvédelem A tûzihorganyzás napjainkban egyre szélesebb körben alkalmazott felületvédelmi eljárás, mely tartósan védi az acélt a korrózió ellen. A 30-40 évvel ezelõtt horganyzott szerkezetek ma is megfelelõ állapotban láthatók, bizonyítékul az eljárás létjogosultságára. Vállaljuk acélszerkezetek és apró fémtömegcikkek horganybevonattal történõ ellátását, mely kültéri igénybevétel esetén is tartós védelmet nyújt. Horganyzási kapacitásunk 8000 tonna/év. Horganyzó berendezéseink méretei: Acél tûzihorganyzókád: 4000 x 1200 x 2300 mm Kerámia tûzihorganyzókád: 2600 x 900 x 1200 mm KÖTŐELEMGYÁRTÁS Cégünktől tűzihorganyzott kivitelben az alábbi típusú kötőelemek rendelhetők meg 5.6-8 8.8-10.9-es anyagminőségig • Hatlap-fejű csavarok és csavaranyák M8-as mérettől M36-os méretig. • Egyenes és hajlított rúdcsavarok M8-as mérettől. • Ászok csavarok. • Lapos, rugós és négyszögalátétek.

EGYÉB SZOLGÁLTATÁSOK Partnereink közremûködését igénybe véve az általunk gyártott acélszerkezetek galvanizálását, festését és porszórással kialakított bevonattal történõ ellátását is vállalni tudjuk. A tûzihorganyzott termékeket külön díjazás ellenében repasszáljuk (a szabvány követelményein túlmenõen kikészítjük), illetve szükség esetén készre szereljük és csomagoljuk. Vállaljuk a termékek telephelyünkre történõ beszállításának, illetve a készterméknek a megrendelõ által megadott helyre történõ eljuttatásának lebonyolítását. A megrendelés állományunk nagyságától függõen, sürgõs esetekben – külön egyeztetés alapján – lehetõség van a termék tûzihorganyzásának a beszállítást követõ azonnali elvégzésére. KAPCSOLATOK Partnereinkkel német és angol nyelven is tudunk kapcsolatot tartani, ebben az esetben a központi számot szíveskedjenek hívni. Levelezési cím: H-7562 Segesd, Pálmaház utca 1. E-mail: [email protected], [email protected] Fax: 06(82)598-910 Telefonszámok: központ 06(82)598-900 TAGVÁLLALATAINK ÉS PARTNEREINK SZOLGÁLTATÁSAI – VILL-ACÉL Villamosipari Acélszerkezetgyártó Kft. 8361 Keszthely, Georgikon u. 22. Telefon: 00-36-(83)315-142, Fax: 00-36-(83)319-847 E-mail: [email protected] Tevékenység: villamosipari acélszerkezetek gyártása. Tanúsítványok: ISO 9001 szabvány szerinti minõségirányítási rendszertanúsítás. Referenciák: EON- DÉDÁSZ Rt., EON- ÉDÁSZ Rt., DÉMÁSZ Rt., ÉMÁSZ Rt., ELMÛ Rt. Kapcsolattartó: Zerényi Imre (magyar nyelven) – EKO-NET Kft. Derecske Ipartelep Telefon: 00-36-(54)547-108, Fax: 00-36-(54)423-065 E-mail: [email protected] Tevékenység: Hegesztett acélszerkezetek gyártása. Tanúsítványok: DIN 18800/7 Klasse szabvány szerinti hegesztõüzemi minõsítés. Referenciák: ausztriai piacra gyártott építõipari állványszerkezetek, dán piacra hidraulika tartályok. Kapcsolattartó: Kökényesi Róbert (angol, spanyol nyelven)


49

Poles János építőipari szolgáltatások osztályvezető ÉMI-TÜV SÜD Kft.

AZ EN 1090 SZABVÁNYSOROZAT KÖVETELMÉNYEI Mechanikus kötések A szabvány foglalkozik az egyes szerkezeti elemek, illetve a kész szerkezet összeállításához szükséges alap- és kiegészítő anyagokkal. A szerkezeti acélokról, illetve a hegesztőanyagokról, valamint a hegesztéssel kialakított kapcsolatokról cikksorozatunk más cikkeiben tér(t)ünk ki. Cikksorozatunk jelen írásában a mechanikus kötőelemekről, illetve egyéb, a szabványban rögzített kiegészítő anyagról kívánunk rövid ismertetést adni. Kötőelemekként alapvetően a különböző csavarokat, csavaregységeket érti a szabvány. Csavaregység alatt (illetve csavaregyüttes alatt) a csavart a csavaranyával és szükség szerint egy vagy több alátétet értünk.

A szabvány alapvetően a kötőelemek szabványait hivatkozza le, mint amelyeknek meg kell felelni a szerkezetépítésben használatos kötőelemeknek is. Feszítőcsavarok esetében szükséges lehet a csavaregyüttesek megfelelőségének kísérlettel történő igazolása is, amennyiben azt a tervező a műszaki leírásban előírja. A műszaki leírásban meg kell jelölni azokat a kötőelemeket is, amelyeket biztosítással, például nyomatéktartó anyával kell ellátni, hogy ütközés, vagy jelentős rezgés esetén is hatékonyan megakadályozza a csavaregyüttes kilazulását. A csavarokon kívül a szabvány tárgyal különleges kötőelemeket is, ezek: • szegecsek, • önmetsző és önfúró csavarok, • popszegecsek, • belőtt szegek, • pneumatikusan bevert szegek, és • nyírt kapcsolóelemek. Ezeknél a kötőelemeknél az EN1090 szabvány visszautal arra, hogy a kötő-

50

elemeknek meg kell felelniük a saját termékszabványaiknak. A mechanikus rögzítés tervezésekor figyelemmel kell lenni arra is, hogy milyen korrózióvédelmi megoldást használunk a megépített szerkezetnél. Úgy kell a kötőelemek anyagát megválasztani, hogy a kiválasztott anyagtípusok összeillők legyenek, ne alakulhasson ki galván-korrózió, ne következhessen be ebből sem a szerkezet, sem a kötőelemek tönkremenetele. A szabvány 8. fejezete foglalkozik a mechanikus kötésekkel. A szokásos hevederes kapcsolatokban a lemezek vastagságkülönbsége általában maximum 2 mm, feszített kapcsolatokban pedig maximum 1 mm legyen. Amennyiben szükség van rá, úgy béléslemezeket kell alkalmazni, hogy a vastagságkülönbség ne legyen az előbb említettnél nagyobb mértékű. Amennyiben béléslemezeket alkalmazunk, úgy azok vastagsága legalább 2 mm kell legyen. Ha a műszaki leírás másképp nem rendelkezik, akkor a kötőelemek névleges átmérője legalább 12 mm kell legyen.

A szabvány 12.5 fejezete foglalkozik a mechanikus kötések ellenőrzésével. Nem feszített csavarokkal kialakított kapcsolatok ellenőrzésekor minden kapcsolatot szemrevételezéssel ellenőrizni kell. Azokat a kapcsolatokat, ahol utólag kerül be csavar, újra ellenőrizni kell az összes csavar behelyezése után. Ha az ellenőrzés során a kapcsolat azért nem megfelelő, mert a lemezek vastagsága nem megfelelő, akkor a kapcsolatot újra kell készíteni. Egyéb esetekben amennyiben mód van rá, az elem beállításának módosításával kell a szükséges javítást elvégezni. Az újra összeállított kapcsolatokat az elkészültük után újra ellenőrizni kell. Feszített csavarokkal kialakított kapcsolat kialakításakor közvetlenül az összeszerelés előtt ellenőrizni kell a


súrlódó felületeket. A műszaki leírásban foglaltaktól való eltéréseket javítani kell. A kapcsolatok csavarképét a behelyezés után, de még a feszítés előtt szemrevételezéssel ellenőrizni kell. Lemezvastagság eltérése esetén újra kell készíteni a kapcsolatot. Ezután újra kell azt ellenőrizni. Ha a kapcsolat elkészülte után a behelyezett kötőelemek ellenőrzése nem végezhető el, akkor a munkavégzés módszerét kell ellenőrizni. Az ellenőrnek a kötőelemek 10%-ának behelyezésekor jelen kell lenni. Amennyiben az ellenőrzés során eltérést tapasztalnak, akkor az ellenőrnek jelen kell lenni a csavarcsoport eltávolításakor és a csavarok újbóli behelyezésekor. A meghúzási nyomaték ellenőrzésekor a kész csavarcsoportokból ki kell választani a csavarkötések 10%-át (legalább két csavaregyüttest), a nyomatékkulcsot a csavaranyán vagy a csavarfejen az eredeti megfeszítésnek megfelelő beállítási értékig kell újra alkalmazni. A nyomatékkulcs használati pontosságának 5%-on belül kell lennie. Ha az ellenőrzőkulcs használata során bármely csavaranya vagy csavarfej 15 foknál nagyobb mértékben fordul el, az adott csavarcsoport minden csavarját ellenőrizni kell. Szegecsek esetében az összes szegecs 5%-át, de legalább 5 szegecset kell ellenőrizni. Az ellenőrzést félkilós kalapáccsal végzik. A szegecsnek csengő hangot kell hallatnia. Szegecs cseréjét csak terheletlen állapotban szabad elvégezni. Önmetsző csavarok esetében szemrevételezéssel kell ellenőrizni, hogy a csavarkép a gyártó által javasoltaknak megfelelő kialakítású-e. Időnként ellenőrizni szükséges a menetek épségét, illetve a lyukátmérő megfelelőségét. A különleges kötőelemek esetében azt kell ellenőrizni, hogy a gyártó ajánlásának megfelelően történik-e a felhasználás. A különleges kötőelemek ellenőrzésének módszerét a műszaki leírásban mindig rögzíteni kell.

ÉMI-TÜV

Több biztonság Nagyobb érték

le 10 of the rsuant to artic 06/EEC of a Body pu /1 n 89 io e at iv ic ct tif No Products Dire n io ct tru ns Co mmission European Co -General To :

y ional Econom Ministry for Nat , 15. Honvéd u. 13st, H-1055 Budape Hungary

From :

ctorate Enterprise Dire ls B 1049 Brusse er States Other Memb

ducts nstruction pro /106/EEC Co Legislation : 89 Reference : ail, website : phone, fax, em address, tele IKAI KFT. Body name, NSÁGTECHN TO BIZ GYI ÉS D MIN#SÉGÜ ÉMI-TÜV SÜ 26. u. Dózsa György DRE EN 2000 SZENT Hungary :501 120 :26 +36 Phone : :501 150 Fax : +36:26 v.hu tosag@emi-tu Email : igazga mi-tuv.hu w.e Website : ww

NB 1417 10 ate : 15/06/20

Body :

upd e lists) | Last available in thes g 2006 are not tions pre-datin nown (Notifica Created : Unk ation :

ific idity of the not Period of val imited Valid until : Unl t: redited agains formally acc The body is 25 EN ISO/IEC 170 ISO/IEC 17020 EN 45004 - EN EN 45011

itation Board garian Accred B) : NAT - Hun ion Body (NA

itat ional Accred Name of Nat

Notified Body

1417

Az ÉMI-TÜV SÜD Kft. Brüsszelben notifikált szervezet az EN 1090-1 szerinti tanúsításra az Építési Termék Direktíva (89/106 EEC-CPD) szerint. "[².*5Ã74Ã%,GUÚSÚNNFMÏSUFTÓUJàHZGFMFJU IPHZ.BHZBSPST[ÈHPOFMTæLÏOU NJOUFTT[ÈNPOCFKFHZ[FUU /PUJGJFE#PEZoB/FN[FUHB[EBTÈHJ.JOJT[UÏSJVNLJKFMÚMÏTFBMBQKÈOoNFHLBQUBB&&$$1%²QÓUÏTJ5FSNÏL%JSFLUÓWÈOCFMàM B[&/T[FSJOU B[à[FNJHZÈSUÈTFMMFOæS[ÏTUBOÞTÓUÈTÈSBWPOBULP[ØOPUJGJLÈDJØU&[[FMBNBHZBSPST[ÈHJ BDÏMÏTBMVNÓOJVN UBSUØ T[FSLF[FUHZÈSUØLT[ÈNÈSBNFHOZÓMUBMFIFUæTÏH IPHZOFN[FUJUBOÞTÓUØT[FSWF[FUUæMLBQKÈLNFH B[&VSØQBJ6OJØFHÏT[QJBDÈSBT[ØMØKPHPTVMUTÈHVLBUBv wKFMFTLJWJUFMF[ÏTIF[ HZÈSUÈTÈIP[ 5PWÈCCJJOGPSNÈDJØLwww.emi-tuv.hu ².*5Ã74Ã%,GUt5Ã74Ã%$TPQPSUt)4[FOUFOESF %Ø[TB(ZÚSHZÞU Acélszerkezetek 2012/2. szám 5FMFGPO 'BY t&NBJMJHB[HBUPTBH!FNJUVWIV

51

Martinovich Kálmán okleveles építőmérnök

TÖBBTÁMASZÚ FOLYTATÓLAGOS GERENDAHÍD TERVEZÉSE FÖLDRENGÉSRE SEISMIC DESIGN OF CONTINUOUS MULTI-SUPPORT GIRDER BRIDGE A hidak alépítményeinek tekintetében a földrengésvizsgálat hazai viszonyok között is mértékadó. A diplomamunkám és jelen cikk keretében egy négynyílású, acél szekrény híd felszerkezetének és alépítményének tervezését mutatom be, különös tekintettel a földrengési hatásokra. Röviden ismertetem korábbi kutatásomat, melynek keretében földrengésre érzékeny hídszerkezetek lehetséges szeizmikus „megerősítési” módozatait vizsgáltam különböző csillapítóberendezések figyelembevételével. E kutatás alapján a kiindulási adatoknál olyan pillérmagasságot és fesztávot vettem fel, amely hídkonfiguráció esetén reális alternatíva lehet a csillapítás beépítése. A felszerkezet tervezésekor tipikus hazai acél szekrény közúti hidak keresztmetszeti méreteit vettem alapul. Az alépítmény megtervezésekor két különböző változatot készítettem: a) a földrengési hatások jelentette többlet igénybevételekre történő keresztmetszeti megerősítést; b) a teherbírási állapotban kapott méretek megtartása mellett csillapítóeszközöket alkalmaztam. Az alternatívák összehasonlítása alapján, valamint gazdasági szempontból az ún. kihajlásbiztos támaszrúd (BRB) alkalmazása előnyösnek bizonyult, így a részletes számítást erre a variánsra hajtottam végre. A részletes számítás során pontosított analízist hajtottam végre a szerkezeten. Speciális feladatot jelentett a BRB elem környezetének tervezése, a disszipatív szerkezettervezés

Seismic effects may govern the design of bridges – specially the substructure – even in Hungary. The object of my thesis and this article is the design of the superstructure and substructure of a four-span steel box-girder bridge, with special attention paid to seismic effects. First, my preliminary research on seismic retrofitting of bridge structures using different anti-seismic devices is briefly discussed. Pier height and bridge span in the diploma work were selected ont ha basis of the research results, so that application of seismic device is considered as feasible alternative. Preliminary design and proportioning of structural members are based on evaluation of typical Hungarian box-girder bridges. Two alternatives for the substructure are conceived: a) strengthening the substructure members to the increased loads arisin from seismic effects; b) using damping device to reduce the seismic loads to the level calculated in ultimate limit state. Based on the comparison of the alternatives, application of buckling-restrained brace (BRB) as seismic isolation between the substructure and superstructure is found economical solution; and detailed design is completed for this alternative.

1. BEVEZETÉS

méretezése során az alépítmény keresztmetszetének megerősítése mellett reális alternatíva volt a csillapítóeszközök beépítése. A továbbiakban az előzetes kutatásokat, és a diplomamunkám tárgyát képező, négynyílású, nyílásonként 75 m fesztávú, ortotrop pályalemezes acélszekrény közúti híd tervezésének lépéseit mutatom be.

A hazai gerendahidak jelentős részénél a földrengési teher mértékadó lehet, elsősorban a pillér tekintetében [1]. Mint azt a hivatkozott kutatás megállapítja, különösen a nagy nyílásközű, kis pillérmagasságú, nagy önsúlyú hidak esetében lehet a vizsgálat kritikus. Az Eurocode bevezetése előtt a magyar szabvány bizonyos keretek között lehetővé tette, hogy az adott szerkezetet ne kelljen földrengésre méretezni. Jelenleg azonban Magyarországon hidak tervezésekor az Eurocode-8-2-on [2] alapuló méretezést kell alkalmazni földrengésteher esetén, mely szigorított a földrengésvizsgálat figyelmen kívül hagyásának követelményein. Meg kell említenem az új, EN15129 szabványt [3] is, ami a szeizmikus csillapítóelemekre vonatkozó méretezési elveket, szabályokat tartalmazza. Diplomamunkám [4] alapjául szolgáló kutatásomban [5] szeizmikus csillapítóelemek alkalmazásának lehetőségét elemeztem tipikus hazai gerendahíd-szerkezeteken. Olyan hídkonfigurációkat vizsgáltam meg, amelyek szeizmikus

52

2. ELŐZMÉNYEK 2.1. A numerikus analízis menete Előzetes kutatásom [5] keretében földrengés elleni csillapítók hatását vizsgáltam olyan tipikus hazai gerendahidakon, amelyek kihasználtsága földrengésteherre nem megfelelő. A vizsgálatot numerikusan végeztem el a modális válaszspektrum analízis módszerével ellenőrizve a hídpillér kihasználtságát földrengésteherre. A hidak paraméterei közül a hídpillér magasságát és a híd nyílásközét változtatva 3 különböző csillapítóelem hatását vizsgáltam meg minden


1. ábra: Az egy és két szabadságfokú rendszer modellje

egyes hídmodellen. A hídpillért, és a felszerkezetből rá eső terheket csillapítatlan esetben egy szabadságfokú rendszerként, csillapított esetben pedig két szabadságfokú rendszerként modelleztem hosszirányú földrengésteher esetén (1. ábra). A keresztirányú földrengésterheket a [1] kutatás alapján vettem fel. Ezután az egyes csillapítóelemeknek olyan kombinációját helyeztem el a hídpillérek és a felszerkezet kapcsolatánál (akár több pilléren is elhelyezve a csillapítókat), hogy a pillér kihasználtsága földrengésteherre megfeleljen. Végül ellenőriztem a modális válaszspektrum analízis létjogosultságát a csillapítás mértékének függvényében.

2.2. A numerikus analízis eredményei A vizsgálat eredményeiből kiderül, hogy a kihasználtságok értéke a csillapítóelemek hatására átlagosan 35–80%-kal csökkent. Minden egyes hídmodellnél sikerült a kihasználtság értékét 1 alá csökkenteni, ami azt bizonyítja, hogy a csillapítóelemek hatékonyan alkalmazhatóak a gerendahidak földrengés elleni kihasználtságának javításakor. A csillapítóelemeken és a felszerkezetben mért elmozdulások értéke átlagosan 60–80 mm volt, az ilyen mértékű elmozdulást biztosítani kell a híd-dilatációk helyén. Ez a csillapítóelemek alkalmazásának a hátránya, hiszen biztosítani kell a felszerkezet megnövekedett, hosszirányú mozgását. A csillapítás mértéke maximum 5%-kal haladta meg az EC8-ban előírt 30%-os csillapítási határt, így az alkalmazott csillapítóelemek a modális válaszspektrum analízissel jól modellezhetőek. A csillapított kihasználtságok az összes általam vizsgált hídmodellen megfeleltek, így a hazai acél szekrénytartó felszerkezetű gerendahidak teljes palettáját sikerült lefednem. Természetesen csak a földrengésteherre mértékadó kihasználtságú hídméreteket vizsgáltam a kutatás során. Így kijelenthetem, hogy a csillapítóelemek tág tartományban alkalmazhatók. A csillapítók használatának egy nagy előnye az, hogy utólag is beépíthetők a hídsaruk helyére, így nem csak új szerkezetek esetén alkalmazhatók, hanem a már meglévő hídszerkezeteket is megerősíthetjük velük. 10 m-es pillérmagasság és 70, illetve 90 m-es nyílásköz esetén az analízis eredményei az 1. táblázatban láthatók. Amint az 1. táblázat eredményei is mutatják, a vizsgálat rámutatott, hogy a 75 m-es támaszköz és a 10 m-es pillérmagasságú hídkonfiguráció mellett reális alternatíva lehet a földrengés elleni csillapítás beépítése, hiszen az egy

Pillér méretezése földrengésteherre BRB-303 elem használatakor

Pillér méretezése földrengésteherre

1. táblázat: A numerikus analízis eredményei Támaszköz [m], pillér magassága = 10 m

70

90

A pillér keresztmetszetének kisebbik mérete [m]

1,6

1,6

Pillér vashányada [%] Pillér kihasználtsága tervezési állapotban [%]

1

1

0,9

0,9

Pillér periódusideje földrengés esetén [s]

1,1

1,3

Pillér kihasználtsága földrengés esetén [%]

202,1

222,8

Csillapítók száma Csillapítóelem effektív hossza [m]

2

2

4,5

5,5

Merevség értéke [*106 kN/m]

5,2

5

Pillér rezgésideje [s]

0,1

0,1

Felszerkezet rezgésideje [s]

3,2

3,7

Csillapítórendszer elmozdulása [mm]

70

70,1

Csillapítórendszerben fellépő nyíróerő [kN]

366,7

351,3

Kihasználtság csillapított földrengésteherre [%]

96,5

98

A csillapítás mértéke [%]

30,8

30,8

közbenső pilléren hosszirányban elhelyezett 2 csillapítóelemmel a több mint kétszeres kihasználtságok kellően lecsökkenthetők. A diplomamunkám tárgyát képező híd támaszközét és pillérmagasságát így a fenti paraméterekkel vettem fel.

2.3. A BRB csillapítóelem tulajdonságai A nemzetközi szakirodalomban 3 fajta csillapítóelem-típushoz találtam megfelelő mennyiségű adatot, ezek közül a részletes számításban a BRB elemek alkalmazását vizsgáltam, így most ezt az elemet mutatom be röviden. A BRB (buckling restrained brace) elem magyar fordításban kihajlásbiztos támaszrúd. Az EN15129 besorolása szerint a BRB elemek merev, állandó kapcsolatú, fix elemek (RGD, PCD, 5.1.). BRB elemet három cég gyárt a világon, a vizsgálat során a Star Seismic LTD. [6] elemeit használtam. A BRB elemek olyan rúdelemek, amelyek két végükön csuklósan csatlakoznak a szerkezethez, és a bennük fellépő húzó- és nyomóerők hatására kihajlás nélkül deformálódnak. A kihajlást úgy gátolják meg a nyomott rúdelemekben, hogy a változó keresztmetszetű acélmagot egy betonköpennyel látják el, ami gátolja a nem hossztengely irányú alakváltozásokat. A kihajlás meggátlása az elem tökéletesen képlékeny viselkedését biztosítja, és a ciklikus terhelés hatására ideális képlékeny hiszterézis hurkok alakulnak ki, így az elnyelt energia jelentős. Az acélrúd feje lényegesen nagyobb keresztmetszetű, mint a szára, így az elem a kontrollált, zavarmentes közbenső szakaszon (szár) folyhat csak meg. A BRB elemek kihajlásának gátlása nagyjából 8–10 méteres szárhosszig biztosítható. A BRB elem hosszmetszete és oldalnézete az 2. ábrán [6] látható. A szabadalmaztatott acélgallér biztosítja a kapcsolat tartósságát a rúdvégeken

A lekerekített palást minimalizálja a repedésterjedést.

2. ábra: A BRB elem oldalnézete és metszete [6]


53

Támasztrudak helyesbítő szorzótényezőinek átlagai [–]

'E\

Z H

H H

H dH\ H !H\

Z

'E\

'E\

feltételezett gerinc-görbe

'E\

'E\

ZE

Z E H

H H

H tH\ H H\

'E\

3. ábra: Az UCSD kísérleti program: A támaszrudak értékei PowerCat támaszrudak adatai alapján

Támaszrudak deformációinak átlagai [%]

A BRB elemeket leggyakrabban acélvázas épületek és technológiai tornyok megerősítésére használják, de újabban egyre több esetben alkalmazzák vasbeton szerkezetek esetén is. A keretek között keresztirányú, vagy V alakú (BRBF rendszer) merevítést használnak a leggyakrabban, viszont az X alakú kialakítás erőtani szempontból nem kedvező. A BRB elemek gyakorlati alkalmazására tipikus példa a Kaliforniai Egyetem (San Diego) Kórházának, illetve a japán Minato hídnak a megerősítése. Hazánkban is folynak BRB elemekkel kapcsolatos kutatások [7] a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén. A BRB elemek méretezéséhez a San Diego székhelyű Kaliforniai Egyetem (UCSD) kísérlete volt segítségemre [8], ahol 8 különböző Star Seismic BRB elem mérési adataiból készítettek egy fajlagos erő–elmozdulás diagramot (3. ábra). A BRB elemek méretezésekor az elmozdulást a diagramból úgy számíthatjuk, hogy a vízszintes tengelyről leolvasott értéket [%] megszorozzuk a BRB elem hasznos hosszával. Az erőt úgy számíthatjuk, hogy a függőleges tengely értékét [–] megszorozzuk a BRB elem névleges teherbírásának [az erő–elmozdulás görbe töréspontjához tartozó fajlagos erő (ω)] értékével.

3. A FELSZERKEZET TERVEZÉSE A tervezés során a felszerkezet kialakítása azonos volt a különböző variánsok esetén. A felszerkezet tervezésekor a tipikus hazai acél szekrény közúti hidak keresztmetszeti méreteit vettem alapul a stabilitási vizsgálatok és az egyszerűsített fáradásvizsgálat követelményeinek figyelembevételével. A szekrénykeresztmetszet főtartóját a közelítő számításban a szabványos terhek közül az állandó és a hasznos terhekre méreteztem 80%-os kihasználtságra, így biztosítva azt, hogy a felvett méretek a későbbi, részletes számításban elvégzett stabilitási vizsgálatokra is megfeleljenek. A főtartót síkbeli folytatólagos többtámaszú tartóként modelleztem, a megtámasztási viszonyoknál nem vettem figyelembe az alépítmény elfordulási és elcsavarodási merevségét. Ezután a főtartót szilárdsági vizsgálatokra ellenőriztem. A pályalemez vastagsága 14 mm lett, a gerinclemez és a fenéklemez változó vastagságú. (10–14 mm, ill. 10–24 mm). A lemezeket 8 mm-es falvastagságú zárt trapézbordák merevítik. A kereszttartók távolsága 4 m (4. ábra).

54

4. AZ ALÉPÍTMÉNY TERVEZÉSE Az alépítményi szerkezet földrengési hatásokra érzékeny, a földrengésre történő ellenőrzés mértékadó (a teherbírási állapotra méretezett szerkezet – pillérek és alapozás – a földrengési teherkombinációban nem felel meg). A szerkezet „megerősítésére” két megoldást dolgoztam ki közelítő számítás keretében: a) A hagyományos pillér-felszerkezet fix saru kapcsolat megtartása mellett megerősítettem a pillért és alapozást. b) Az eredeti pillér keresztmetszeti méretek megtartására törekedve elmozdulásfüggő csillapítóberendezéseket alkalmaztam a pillér-felszerkezet hosszirányú fix saruk helyett.

4.1. A pillérek méretezése A pillérek és a felszerkezet kapcsolatát hosszirányban 1 fix saruval, keresztirányban pedig pillérenként 1–1 fix saruval biztosítottam. Vizsgálatom tárgya a középső, 3-as pillér, amelyhez a felszerkezet hosszirányban fixen hozzá van kötve. A pillér keresztmetszetét kétszeresen szimmetrikus téglalap alakúnak feltételeztem. A kiszélesedő pillérfej tömegével számoltam, de a keresztmetszet-növekedést a biztonság javára nem vettem figyelembe. A pillér keresztmetszeti méreteinek arányát a hazai példák alapján 1:2,25-nek vettem fel. A pillér kisebbik szélessége 1,4 m, a nagyobbik 3,15 m. A vashányad kezdeti értékét 1%-nak feltételeztem. A pillért ezután a hagyományos (állandó, hasznos, meteorológiai) terhekből ébredő igénybevételekre egyszerűsített teherbírási vonallal 90%-os kihasználtságra terveztem meg. Ezután a pillér teherbírását a kváziállandó teherkombinációban ellenőriztem a földrengésteherre. A hosszirányú földrengés esetén a hidakban fellépő elmozdulásokat és feszültségeket az első rezgésalak határozza meg, mivel a felszerkezet merev testként modellezhető, ezért esetünkben az egyszabadságfokú rendszer jól közelíti a valós rezgésviszonyokat. Hosszirányban (x) a felszerkezet teljes hosszán a pillérre jutó terheket valamint a pillér tömegének felét egy tömegpontba (mr) redukáltam a pillér tetején.


4. ábra: Felszerkezet keresztmetszete normál kereszttartónál

6 G 7

5. ábra: A pillér helyettesítő hajlítási merevsége hosszirányban

6. ábra: Az egyszabadságfokú rendszer rugalmas gyorsulási válaszspektruma

A pillér helyettesítő hajlítási merevségét (Kx) a következő módon vettem fel (5. ábra). Az alapozás-pillér kapcsolat elfordulási (kφx) és eltolódási (kx) merevségét a cölöpalapozás elkülönített Axis modelljéből számítottam. A beton rugalmassági modulusát (Ecm) nem csökkentettem, mert a berepedt modell a nagy periódusidő (értéke TC és TD között van) miatt nem befolyásolja számottevően a földrengési hatásból ébredő gyorsulás értékét. A földrengési paramétereket a hazai viszonyokra jellemző értékekkel vettem fel. A vizsgált földrengészóna a 2. zóna, a vizsgált talajtípus a D típus. A szerkezet duktilitása a magas, DCH osztályú. Ekkor a szerkezet fordított inga szerkezetnek tekinthető, így viselkedési tényezője: q=1,5. Ezek után a rugalmas gyorsulási válaszspektrumból (6. ábra) számítható a hosszirányú földrengésteher. A keresztirányú földrengésterhet a rezgésalakok nagy száma miatt Axis modellel vizsgáltam a modális válaszspektrum analízis módszerével. A terheket ebben a modell-

ben is a közbenső pillérek tetejére redukáltam. A csomóponti támaszok merevségeit a pillérek helyettesítő hajlítási merevségeinek értékei szerint vettem fel. A földrengésterhek hatásait összegezve a pillér kihasználtsága 1,58 lett. Ezután két esetet különítettem el. Az első esetben megtartottam a pillér-felszerkezet eredeti fix saru kapcsolatát, és növeltem a pillér keresztmetszeti méreteit. Ebben az esetben rugalmas a szerkezet, így a viselkedési tényező: q=1,5. pillér vashányada 3% lett, keresztmetszete 1,9*4,275 m. A különböző variációk jellemző értékeit, eredményeit a 2. táblázatban hasonlítottam össze. A második esetben a hosszirányban egy darab fix sarut csillapítóelemmel helyettesítem (7. ábra). Diplomamunkámban két csillapítóeszköz hatásait vizsgáltam, jelen cikkben a BRB elem alkalmazását mutatom be, amelynek a numerikus modellezésével foglalkozott a XI. MAMEK egyik cikke [9] is.


55

2. táblázat: A mértékadó igénybevételek, deformációk összehasonlítása Mértékadó igénybevételek, deformációk

Kiindulási Megerősített Csillapított helyzet szerkezet szerkezet

Hosszirányú földrengésteher értéke [kN]

4288

7324

785

Hosszirányú pillérdeformáció értéke [mm]

60,25

57,81

11,04

BRB elemekre ható földrengésteher [kN]

–

–

742

BRB elemek deformációjának értéke [mm]

–

–

123,68

Pillér kihasználtsága földrengés esetén [%]

158

91

97

8. ábra: Különböző effektív hosszúságú, azonos magkeresztmetszetű BRB elemek ciklikus elemkarakterisztikája

7. ábra: A BRB kapcsolat kialakítása

9. ábra: A két szabadságfokú rendszer helyettesítő rugómodellje

A BRB elem viselkedése nemlineáris, de egy ekvivalens, rugalmas szerkezetként modellezhető. Ennek a szerkezetnek az effektív merevsége (k1) a földrengésteherből a csillapítóelemre ható eltoló erő, és az ehhez tartozó elmozdulás hányadosaként kapható az alábbi ciklikus elemkarakterisztikából (8. ábra). Mivel a merevség kezdeti értéke befolyásolja az elmozdulást és az eltoló erőt is, ezért a keresett effektív merevséget iterálással számítottam ki. A BRB elem iterálással számított jellemző értékei: • effektív merevsége: k.1=3*103 kN/m, • effektív hossza: 5,5 m, • névleges folyási értéke: 260 kN, • deformációjának mértéke a hosszirányú földrengésteher hatására: 123,7 mm, • a BRB elemben ébredő normálerő a földrengésteher hatására: 371,1 kN. A hosszirányú földrengésteher számítása során a BRB elemet a hídpillér tetején, a pillér és a felszerkezet kapcsolatában helyeztem el, kiváltva ezzel a fix hídsarut. Az így kapott rendszer kétszabadságfokú rendszerként modellezhető. A 9. ábrán k.1 az effektív rendszer rugalmas merevségét, mf a felszerkezet redukált tömegpontját, Kx a pillér helyettesítő merevségét, mp/2 pedig a pillér redukált tömegpontját jelöli. A hosszirányú földrengésterhet a kétszabadságfokú rendszer elmozdulási válaszspektrumából számoltam modális válaszspektrum analízissel. Ennek során a különböző rezgésalakokhoz tartozó modális tömegek értékeiből földrengésterheket számítottam, majd ezeket összegeztem úgy, hogy a vizsgált rezgésalakok modális tömegeinek összege legalább a teljes tömeg 90%-a legyen. A keresztirányú földrengésteher modellje azonos a csillapítás nélküli szerkezetével, ugyanis a keresztirányú földrengésterheket továbbra is 1–1 fix saru veszi fel pillérenként, a BRB elemek a felszerkezettel együtt erőátadás nélkül mozdulnak el. Az erőátadás szimmetriája szempontjából hídsarunként

1–1 BRB elemet helyeztem el a vizsgált pilléren. Az iteráció során növelnem kellett a pillér kezdeti vasmennyiségét 2,8%-ra az eredeti pillér méretek meghagyásával, mivel a BRB elemnek viszonylag nagy elmozdulást kellett felvennie kis földrengésteher érték mellett.

56

4.2. Az alapozás méretezése Az alapozás tervezése során a cölöpalapok EC7 [10] szerinti méretezését végeztem el a két változatra. A tervezett alapozás fejgerendával összefogott CFA cölöpökből kialakított lebegő cölöpalap. A fejlemez 2,5 m vastag. A talaj besorolása földrengés szempontjából a D típus, vagyis laza kötött talaj. Ezt a talajtípust jól jellemzi az általam felvett 3 talajréteg, a szürke iszap, a barna agyag és a sárga sovány agyag. A cölöpalapozás tervezésekor iterációt végeztem. Először a hagyományos, nem szeizmikus terhekre méreteztem a cölöpalapozást. Ezután meghatároztam a cölöpalapozás merevségét. A szeizmikus viselkedést az általam vizsgált hídszerkezeteknél döntően befolyásolhatja az alapozás merevsége, ezért a cölöpalapozás globális modellben alkalmazható egységes helyettesítő rugómerevségét elkülönített Axis modell segítségével határoztam meg (10. ábra). A talajtámaszt úgy modelleztem, hogy az a cölöpcsoport egyes elemein 1 méterenként csomóponti támaszokat vettem fel, melyek csavarási merevsége végtelen nagy, elfordulási merevségeit pedig Broms módszerével meghatározott ágyazási konstansokból számoltam az átboltozódás és a cölöpcsoporthatás figyelembevételével. Az így kapott rugómerevséget (kx, kφx) behelyettesítettem a pillér modelljébe, majd az ott kapott földrengésterhekre ellenőriztem a cölöpalapozást. Amennyiben a megnövekedett terhekre nem felelt meg a szerkezet, akkor megnöveltem a szerkezeti méreteket, és megismételtem a vizsgálatot.


3. táblázat: Az alépítmény változatainak összehasonlítása

6]DEYiQ\ (XURFRGH (VHW (UR

N1

A változatok összehasonlítása

Pillér

Cölöpalapozás

Alkalmazott megoldás

;

10. ábra: Cölöpcsoport oldalnézete Axis modellben

4.3. A változatok összehasonlítása A két változat (11. ábra) felszerkezetben nem tér el egymástól, így a következőkben a középső, 3-as számú pillért és annak cölöpalapozását hasonlítom össze a 3. táblázatban. Az első változatban a felszerkezetet hosszirányban a középső, 3-as számú pillér fix hídsaruja támasztja meg, így erre a pillérre hat a teljes hosszirányú földrengésteher. A második változatban BRB és RSB csillapítóelemeket helyeztem el a középső, 3-as számú pilléren, sarunként egyet-egyet. Ennek a változatnak az előnye, hogy az alépítmény kialakítása gazdaságosabb a hagyományos pillér-fel-

2. változat csillapítás

cölöpök átmérője [cm]

120

80

cölöpök hossza [m]

22

16

cölöpök száma [db]

24

24

fejlemez vastagsága [m]

2,5

2,5

fejlemez szélessége [m]

13,2

8,8

fejlemez hosszúsága [m]

20,4

13,6

pillér rövidebbik oldala [m]

1,9

1,4

pillér hosszabbik oldala [m]

4,28

3,15

3

2,8

pillér vashányada [%]

=

1. változat megerősítés

szerkezet fix saru kapcsolat alépítményénél. A kialakítás hátránya viszont, hogy a szereléstechnika bonyolultabb. A saruzsámolyra a BRB elemet rögzítő talplemezt kell szerelni, a BRB elemet pedig targoncavillás emelőgéppel kell a végleges helyére emelni. Amint az a két változat cölöpalapjainak összehasonlításából látszik, a második változat pillérének keresztmetszete az első változat pillér-keresztmetszetének 70%-a, a fejgerenda területe pedig az első változat 37%-a. A 16 m hosszú, és 80 cm átmérőjű cölöpök gazdasági szempontból még a BRB elem beépítésének plusz költségeivel együtt is előnyösebbek a második változat 22 m hosszú és 120 cm átmérőjű cölöpjeinél. Így a gazdasági és erőtani szempontokat figyelembe véve a második változatot vizsgáltam a továbbiakban, ahol a 3-as számú pillér hosszirányú fix saruja helyett BRB elemet alkalmaztam. A mértékadó hosszirányú földrengésteher hatására a felszerkezet 124 mm-t mozdul el. Ezt a mozgástartományt két irányban mobil KGe-10, illetve egy irányban mobil KGa-10 hídsaruk beépítésével biztosítottam, amelyek maximális mozgástartománya ±150 mm. A hídfőknél a megfelelő méretű dilatációk biztosítják a felszerkezet mozgását. A BRB elemet a saruzsámolyhoz csatlakoztattam a pilléren, így az elem a felszerkezet alatt 307 mm-rel, annak alsó síkjával párhuzamosan helyezkedett el. A BRB elem másik

11. ábra: A két változat alépítménye


57

12. ábra: A BRB elem csapos kapcsolata

13. ábra: A BRB elem, a saru és a felszerkezet kapcsolatának Axis modellje

végét a felszerkezet aljára hegesztett fogadó csomólemezhez csatlakoztattam. Ez az elhelyezés nem csak esztétikailag, hanem a földrengés keresztirányú hatásának szempontjából is előnyös. A csomólemezek csapos kialakításánál a 2×2 mm-es hézagtávolság lehetővé teszi, hogy keresztirányú rengés esetén a BRB elem a felszerkezettel együtt, a teljes, 7156 mm-es elemhosszon akár 165 mm-t mozduljon el keresztirányban torzulás nélkül (12. ábra). Ebben az esetben a keresztirányú földrengésterheket a pillérenként 1–1 keresztirányban fix hídsaru veszi fel. A BRB elem közvetlenül a pillér fejéhez csatlakoztatva erőtani szempontból előnyösebb elrendezést mutat a fent vázolt kialakításnál, de figyelembe véve az esztétikai szempontot és a keresztirányú földrengés hatását, a részletes számításban nem vizsgáltam ezt a lehetőséget.

A földrengésteherből származó igénybevételeket a kváziállandó teherkombinációban vizsgáltam. Az ebből származó terhek a felszerkezet méretezése esetén nem lettek mértékadóak, így a továbbiakban nem foglalkoztam velük. A felszerkezet főtartóját szilárdsági és stabilitási vizsgálatokkal méreteztem. EC3-1-5 [11] alapján elvégeztem a főtartón és a bordákon a merevített lemezek horpadásvizsgálatát. a vizsgálatok során itt kaptam a legnagyobb, 94,6%-os kihasználtságot. A főtartó fáradásvizsgálatát a szerkesztési szabályok betartásával igazoltam.

5. A SZERKEZET TOVÁBBI VIZSGÁLATAI A kiválasztott variáns részletes számításban az alapozást, a felszerkezetet a pilléreket valamint az őket összekötő BRB kapcsolatot rugalmas ágyazású térbeli rácsos tartóként modelleztem az AxisVM10 program segítségével. A főtartót a súlyvonalában felvett rúdelemekkel modelleztem. A főtartó és a saruk kapcsolatát merev testekkel helyettesítettem. A sarukat függőleges (z irányú) rugókként modelleztem, amelyek hosszirányú (x) merevesége zérus. A BRB elemeket egy, az elemmel x irányban megegyező rugóval modelleztem közvetlenül a saruk és a felszerkezet találkozásánál (13. ábra). A pilléreket rúdelemekkel modelleztem, az alapozást pedig megfelelő merevségű csomóponti támaszokkal.

6. A BRB ELEM KÖRNYEZETÉNEK KAPCSOLATAI A részletes számítás során a BRB elem környezetét, kapcsolatait numerikus számításokkal méreteztem. A kapcsolatokat a hosszirányú földrengésteherből a BRB elemben fellépő erő túltervezett értékére méreteztem, mert a BRB valós teherbírása nagyobb a karakterisztikus teherbírásánál: • a környező elemek túltervezési tényezője γRd =1,1 • az anyag túltervezési tényezője γov =1,25 • az elem kihasználtsági foka 100% • a túltervezés mértéke 1,1*1,25*1,00 =1,375 A túltervezéssel biztosítottam azt, hogy a BRB elem képlékenyedése induljon meg először és nehogy a BRB környezetének egyik – nem disszipatív – eleme menjen hamarabb tönkre. Egy, a BRB eleménél hamarabbi tönkremenetel különösen a rideg elemeknél lenne veszélyes.

14. ábra: A BRB elem környezete – oldalnézete

58


15. ábra: Fenéklemez nyírási horpadási ellenállásának megerősítése

Előírtam továbbá azt, hogy az elem magjának szakadásos tönkremenetelekor az elem környezete a rugalmas tartományban maradjon. Megvizsgáltam a BRB elem magját, a BRB elem végeire hegesztett csomólemez párt (a 14. ábrán B1-gyel jelölve), a pillérek saruzsámolyához kapcsolódó homloklemezt, az arra hegesztett csomólemezt (B2), a felszerkezetre hegesztett csomólemezt (B3), a lemezvarratokat, valamint a csapos kapcsolatot (14. ábra). A számítás során a saruzsámolyhoz és a felszerkezethez kapcsolódó csomólemezek palástnyomása lett a mértékadó, 95,8%-os kihasználtságú igénybevételi mód. A saruzsámoly és a csomólemez acél-beton kapcsolatát biztosító homloklemezt a Peikko Group tüskézett rögzítőlemezével alakítottam ki. A 260 kN névleges folyási értékű BRB elem magjának keresztmetszete 18*43 mm lett. A csomólemezek együttdolgozását D50 10.9-es csap biztosítja. A BRB elem végeire 2–2 darab, egyenként 16 mm vastagságú csomólemez készült. A felszerkezet alsó síkjára hegesztett nyírt–hajlított csomólemez 30 mm vastag. A csomólemez (a 12. ábrán B3-mal jelölve) a BRB elemből érkező terhet közvetlenül a fenéklemeznek adja át, ezért annak nyírási horpadási ellenállását a kereszttartó gerinclemezével (N34) és gerincmerevítőkkel (N40) biztosítottam (15. ábra).

7. ÖSSZEFOGLALÓ MEGÁLLAPÍTÁSOK Diplomamunkám során szakirodalmi kutatásban mutattam be a különböző földrengés-vizsgálati módszereket, az elmozdulásfüggő csillapítóelemeket és a földrengés méretezési elveit tekintettel a hazai viszonyokra, illetve összefoglaltam a nemzetközi szakirodalomban fellelhető, vonatkozó kísérletek eredményeit. Megmutattam, hogy bizonyos hídkonfigurációk esetén mind erőtani, mind gazdasági szempontból előnyös lehet földrengés elleni csillapítóeszközök alkalmazása. Mivel a csillapítóeszközök beépítése viszonylag egyszerűen megoldható, ezért használatuk különösen a már meglévő hidak megerősítésekor jelenthet reális alternatívát a hagyományos megerősítési módszerekkel szemben.

Köszönetnyilvánítás Szeretnék köszönetet mondani konzulenseimnek a segítőkészségükért és a folyamatos szakmai útmutatásukért, amivel egyengették a munkámat. Dr. Vigh László Gergely egyetemi docens – BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke Ájpli Béla okleveles építőmérnök – Utiber Kft.

Irodalomjegyzék [1] Zsarnóczay Ádám. Magyarországi típushidak szeizmikus viselkedése. Budapest: BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke, 2009. [2] MSZ EN 1998-2:2006 Eurocode 8: Tartószerkezetek földrengésállóságának tervezése. 8-2. rész: Hidak [3] European Standard EN 15129:2009 Anti-seismic devices. hely nélk.: CEN – European Committee for Standardization, 2009. [4] Martinovich Kálmán. Többtámaszú folytatólagos gerendahíd tervezése földrengésre. BSc diplomamunka. Budapest: BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke, 2011. [5] Martinovics Kálmán. Csillapító berendezések alkalmazása hazai gerendahidak szeizmikus méretezésében – numerikus modellezés. TDK dolgozat. Budapest: BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke, 2010. [6] www.starseismic.eu [7] Zsarnóczay Ádám, Vigh László Gergely. Experimental analysis of buckling restrained braces: Performance evaluation under cyclic loading. Proc. EUROSTEEL 2011. Budapest. pp. 945-950. [8] Steve, Merritt, Chia-Ming, Uang, Gianmario, Benzoni. Subassemblage testing of Star Seismic Buckling-Restrained Braces. hely nélk.: Department of Structural Engineering University of California, San Diego, 2003. [9] Zsarnóczay Ádám, Vigh László Gergely. Kihajlásbiztos merevítőrúd ciklikus viselkedésének elemszintű modellezése. XI. Magyar Mechanikai Konferencia. Miskolc-Egyetemváros, p. 9. Paper 109. [10] MSZ EN 1997:2006 Eurocode 7: Geotechnikai Tervezés. hely nélk. [11] MSZ EN 1993-1-5:2007 Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése. 1-5. rész: Lemezszerkezetek.


59

60


ESAB ICE™ Az elegánsan egyszerű, jelenleg szabadalmaztatás alatt lévő ICE™ technológia hasznosítja a hegesztés során keletkező felesleges hőmennyiséget. A megszokott ikerhuzalokon túl, további egy feszültség alatt nem lévő hegesztőhuzalt, az úgynevezett Integrált Hidegelektródát (Integrated Cold Electrode), is beolvasztja. Ez az új technológia rendkívüli termelékenységet biztosít a felhasználóknak, köszönhetően a harmadik huzal energiamentes beolvasztásával. A beolvasztott mennyiség 61 Acélszerkezetek 2012/2. száma megszokott energiafogyasztás mellett. a 150%-ra emelkedik

Békési Éva szerkezetépítő mérnök

KLINKER SILÓ ACÉL TARTÓSZERKEZETÉNEK TERVEZÉSE DESIGNING OF THE STEEL STRUCTURE OF A CLINKER STORAGE BUILDING A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Karán, a Hidak és Szerkezetek Tanszéken megvédett diplomatervem [1] témája egy 130 000 tonna kapacitású klinker siló lefedésének tervezése volt, melyet acélszerkezetű hierarchikus szerkesztésű kupolával oldottam meg. Az építmény 80,00 m belső átmérőjű és 18,00 m magas feszített vasbeton hengerfalból és az azon nyugvó 27,00 m magas, gömbsüveg geometriájú kupolából áll, melynek tetejére a szállítószalagok fogadására és a klinker betárolásához szükséges technológia elhelyezésére alkalmas, központi henger felépítmény is került. Mindösszesen az építmény magassága cca. 63,00 m. A központi henger gépészeti és hasznos terhei igen jelentősek. Vázlattervi szinten egy rácsos főtartójú és egy tömör gerinces főtartójú kupola, valamint a vasbeton hengerfal közelítő vizsgálatát végeztem el, majd a részletes számításokat a rácsos változaton folytattam. A végeselemes analízist és az acél rúdszerkezet részletes méretezését Axis VM 9 program segítségével végeztem, a csomópontokat kézi számítással méreteztem, a lehorgonyzást pedig a HILTI terméktervező szoftverével számoltam. A végleges acélszerkezethez melegen hengerelt HEA szelvényeket és CHS csőszelvényeket használtam S235 anyagminőségben, össz tömege cca. 425 tonna (alkatrészek nélkül csak a rúdszerkezet: 378 tonna), mely az alapterületre vetítve 82,5 kg/m2 fajlagos értéket jelent.

The topic of my Diploma work defended at the Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering is to design the coverage of a clinker silo of 130 000 tons capacity which is a hierarchical edited dome structure made of steel. The building consists of a prestressed concrete cylinder wall with 80,00 m internal diameter and 18,00 m height and on this a 27,00 m high dome of spherical cap geometry with a central cylindrical body on the top of it suitable for receiving conveyor and placing clinker storage technology. Altogether the height of the building is approx. 63,00 m. The technological and payload of the central cylinder is significant. In the outline plan the approximate measurement of a dome with truss girder and an other version with plate girder as well as concrete cylinder wall was accomplished, then I kept on doing the detailed calculations on the truss version. Finite element analysis and design of the steel frame was carried out by using Axis VM 9 program, detail design were made by hand-held computation, the anchorage was calculated by using HILTI product design software. Hot rolled H sections and CHS tubes of quality material S235 were used for the final steel structure, total weight approx. 425 tons (the steel frame only without fittings: 378 tons), which represents 82,5 kg/m2 of unit value of the main area.

1. TÉMAVÁLASZTÁS ÉS A FELADAT ELŐKÉSZÍTÉSE

Szerkezeti áttekintés

Diplomatervem témáját a KÉSZ Kft. egyik akkor futó projektjéből választottam. A társaság készítette a Nyergesújfalu körzetébe tervezett, új Holcim cementgyár engedélyezési terveit. A létesítményt két klinker silóval tervezték, melyek közül a nagyobbik – 130 000 tonnás kapacitású – tárolónak a folyó tervezéstől függetlenül történő feldolgozását választottam konzulenseim egyetértésével. Dolgozatom célja a létesítmény vázlatterveit követően az acélszerkezet részletes terveinek elkészítése volt. A konkrét szerkezet tervezését megelőzően, a választott témához kapcsolódóan, szerkezeti és technológiai tanulmányt készítettem, mely során behatóbban megismerkedhettem a mai modern nagyteres lefedési megoldásokkal, a cementgyártás főbb folyamataival, valamint a klinker tárolás és kezelés speciális rendszereivel.

62

A kupolaszerkezettel történő lefedések alkalmazása az ókorra nyúlik vissza (Pantheon, Kr. u. 128., D = 43,5 m), mely gyakorlat csaknem kétezer évig semmit nem változott. A 19. században azonban a sorra megjelenő új építőanyagok – vas, acél, vasbeton, ragasztott fa, műanyagok, textíliák – új térlefedési szerkezettípusok kifejlesztését tették lehetővé. Acélkupolákkal már a 200 métert is meghaladta az áthidalható fesztáv, melyek között megkülönböztetünk bordás (hierarchikus szerkesztési elvű), valamint térrács (integráló szerkesztési elvű) szerkezeteket. Előbbire az 1–2. ábrák, utóbbira a 3. ábra mutat be ismert példákat. A bordás kupolák olyan acélvázas szerkezetek, melyben a fő tartószerkezeti elemek és a másodlagos (esetleg harmadlagos) szerkezeti elemek egymással alá-fölérendelt viszonyban állnak. A fő tartószerkezet állhat csak meridián irányban futó ívekből, vagy azt kiegészítő gyűrű irányú tartókból is. Másodlagos szerkezet általában a héjalást


tartó szelemenrendszer, mely a burkolati terheket a főtartóra továbbítja, illetve a globális merevséget biztosító merevítőrendszer (vagy szélrácsrendszer). A térrács kupolák egy- vagy többrétegű kialakítással kétszer görbült rácsfelületet képeznek. Az egyrétegű rácsok csomópontjai egy, a

többrétegű rácsok csomópontjai két, vagy több összefüggő felületet alkotnak, melyeket övfelületeknek nevezünk. A sík rácsoktól eltérően, a görbült felületnek köszönhetően, az egyrétegű kialakítás is rendelkezhet önmagában elegendő horpadással szembeni merevséggel. Ellentétben a hierarchikus szerkezetekkel, a térrács kupolákban az egyes elemek szerkezeti magassága azonos (vagy csak kicsit térnek el egymástól), ezáltal az anyag egyenletesebben oszlik el a szerkezet egészében. Optimális választás olyan esetekben, ahol az esetleges terhek jelentősek, azaz különböző teherelrendezéssel különböző helyeken alakul ki mértékadó igénybevétel. A térrács szerkezet sűrűbb alátámasztás kiosztással készül, ezáltal statikailag többszörösen határozatlan, a támaszerők azonban kisebbek a bordás kupolákéhoz képest. Építészeti szempontból kedveltebbek a hierarchikus szerkezeteknél.

Technológia és szerkezet szerves együttese

1. ábra: Előhomogenizáló csarnok, Beremend, Magyarország [2] Tervező: M Mérnöki Iroda Kft., Pécs Szerkezet: 24 bordás, horganyzott acélszerkezetű kupola, HEA profilokból, korcolt lemezfedéssel, D = 81,4 m

A klinker tárolásához és kezeléséhez alkalmas szerkezetek és eszközök megválasztása, tervezése számos kérdés együttes megfontolását igényli. Figyelembe kell venni a rendelkezésre álló helyet, a kapacitásigényt, az altalaj teherbírását, a választott szerkezettípus statikai viselkedését (szoros összefüggésben a technológiával), a tárolt anyag magas hőmérsékletét. Ugyanígy eleget kell tenni környezetvédelmi előírásoknak és lakott terület közelében telepített üzemek esetén esztétikai megfontolásoknak is. Nem utolsó sorban kiemelt beruházói szempont még a gazdaságos kivitelezés és üzemeltetés, melyet korszerű automatizálással, hatékony elrendezéssel, minimalizált anyagszállítási utakkal és eszközökkel lehet elérni.

2. ábra: Ünnepi csarnok, Frankfurt, Németország [3] Történet: 1907-ben épült, szerkezetével, méreteivel és különleges geometriájával megelőzve korát, a II. világháborúban lebombázták, majd a sértetlen részek megőrzése mellett, az eredeti tervek szerint 1986-ban helyreállították Szerkezet: ellipszis alakú csarnok, bordái és gyűrűi egyaránt Vierendeel-tartók

A megfelelő tárolási létesítmény megválasztása tehát elsősorban a szükséges kapacitás, az altalaj teherbírása és a rendelkezésre álló hely függvénye, ennek következtében pedig a tárolt anyag súlya lesz a választásban meghatározó. Ez a teher kisebb vagy nagyobb felületen oszlik meg, mely alapján két – föld feletti – tárolótípust különböztethetünk meg: • körhenger vagy sokszög alapú silók, • síktárolók. (Sokszor ezeket is helytelenül silókként említjük, ám ez olyan szövegkörnyezetben, ahol a megkülönböztetés nem szükséges a megértéshez, elfogadható.)

3. ábra: Az Expo ’67 US Pavilion kupolája, Montreal, Kanada [4] Tervező: R.B. Fuller, USA Szerkezet: geodetikus kupola, kétrétegű rácsszerkezet, merev csomópontokkal

Míg az első kis helyigényű, de jó teherbíró altalajt feltételez (cca. 1000 kN/m2), addig az utóbbihoz, azonos kapacitással, megfelelő a gyengébb talaj is (cca. 500 kN/m2), ám nagyobb alapterület szükséges. Síktárolók létesíthetőek központi alátámasztó oszloppal, vagy anélkül, valamekkora oldalfallal (de D>>H), vagy anélkül – ez utóbbi esetben a tárolt anyag egy vagy több halomban a talajon/fenéklemezen nyugszik, és annak lefedése csak a szerkezeti önsúlyt, a technológiai berendezések súlyát és a meteorológiai terheket viseli. Általában a síktárolók acélszerkezetűek, burkolatuk síklemez, vagy trapézlemez. A körhenger silók fala és lefedése is egyaránt készülhet vasbetonból, vagy acélból. Vasbeton hengerfal esetén feszítés alkalmazása szükséges a húzóerők felvételére és a repedéstágassági követelmények biztosítására, legelterjedtebb – gazdaságos és gyors – kivitelezési módja a csúszózsalus technológia. Fontos szempont még az ürítéskor visszanyerhető és a tárolt anyag mennyiségének aránya (ürítési arány), melyet a gravitációs úton folyó kitárolás mellett kiegészítő mechanikus szerkezetek automatizált alkalmazásával lehet növelni.


63

A tervezés kiindulási adatai Jelen feladatban a technológiai igények alapján egy központi betárolású és gravitációs úton, alagutakon keresztül történő ürítésű, vasbeton hengerfalból és azt lefedő, közbenső alátámasztás nélküli kupolából álló síktároló létesítményt terveztem. A kupola szerkezeteként, tekintettel a tetőpontban koncentrálódó jelentős technológiai teherre (cca. 1700 kN), egy hierarchikus szerkesztésű merevítőrendszerrel kialakított, bordás szerkezetet választottam. A tervezéshez szükséges kiindulási adatokat, úgy, mint a • geometria, • technológiai jellemzők, • speciális terhek, • tárolt anyag jellemzői és a tárolás viszonyai, • a szabványos követelmények feletti (vagy abban nem szabályozott) megrendelői előírások • és a csatlakozó szerkezetekről átadódó terhek, részben a megrendelői specifikációból, részben a kapott technológiai tervekből és részben pedig a kapcsolódó szerkezetek rendelkezésemre álló engedélyezési terveiből vettem. A tervezést a hatályos Eurocode szabványsorozat ide vonatkozó szakaszai (MSZ EN 1990, 1991, 1993 és 1998) követelményeinek megfelelően végeztem.

2. AZ ÉPÍTMÉNY BEMUTATÁSA A tervezett létesítmény egy 80,00 m belső átmérőjű, öszszességében 63,00 m magas klinker tároló. Vasbeton fala 18,00 m magas, kupolája +45,00 m-en záródik, tetőpontjában egy központi, henger alakú, többszintes, 18,00 m magas felépítménnyel. Ide érkezik a ferde tápszalag és indul ki a vízszintes összekötő szalag, ez utóbbi a szomszédos, kisebb klinker silóval köti össze. A központi henger egyes szintjein kapnak helyet, a technológiai terveken megadott követelményeknek megfelelően, a gépészeti berendezések: az adagolófej, az elszívóberendezések és a porsilók. A klinker betárolása a tápszalagon keresztül, felülről történik, a kitárolás pedig a siló alatt végigfutó 4 darab kitároló alagútban, gravitációs úton folyik. A tárolónak talplemeze nem készül, a tárolt anyag függőleges terheit a kitároló alagutak födémszerkezete és a velük egy síkra feltöltött, javított altalaj viseli. A kupola héjazata íves HOESCH gyártmányú trapézlemezekkel készül, melyek megfelelő átfedéssel kerülnek elhelyezésre ahhoz, hogy a vízszigetelést biztosítsák. Hőszigetelés a szerkezeten sehol sem létesül.

A külső terepszint –0,20 méteren van, ami egyenlő +108,0 m Af abszolút magassággal.

Acélszerkezet A kupola hierarchikus felépítésű bordás szerkezet, 16 darab íves főtartó fut a tetőpontig, ott egy központi gyűrűben záródik, melyen a technológiai felépítmény (központi henger) nyugszik. A kupolának cca. 2/3 magasságáig további 16 darab rövid ívtartó fut, ott a közbenső gyűrűnek támaszkodva adja át terheit a főtartókra. A burkolatot gyűrű irányban körbefutó, kéttámaszú kialakítású szelemensorok fogadják. A főtartók és rövid ívek azonos hálózatú rácsos tartók, HEA övekkel és CHS rácsrudakkal. A vasbeton peremgyűrűbe épített lehorgonyzáshoz csapos kapcsolattal, a közbenső valamint központi gyűrűkhöz pedig csuklós kialakítású homloklemezes kapcsolattal csatlakoznak. A központi henger egy merevített, nyolc oszlopos keretszerkezet, melynek oszlopai és gerendái HEA szelvényűek, merevítése az alsóbb szinteken HEA, feljebb, ahol technológiai teher már nem jelentkezik, CHS szelvényből készülnek. A peremgerendák és az oszlopok között, valamint a közbenső gerendák találkozásánál nyomatékbíró homloklemezes kapcsolat van, a többi csomópontban pedig csuklós. A kupola merevítőrendszere CHS szelvényű húzottnyomott rudakból áll. Két-két főtartó felső övei között négy mezőben elhelyezett andráskeresztek, az alsó övek között pedig gyűrű irányban végigfutó összekötő rudak biztosítják a globális merevséget. Ezeken kívül a szelemeneket mezőközéptől a főtartó alsó öveihez támasztó kikönyöklés merevíti, a közbenső gyűrű öveinek keresztirányú nyomatékait pedig húzott rudak csökkentik.

Vasbeton szerkezet A 18 m magas, 45 cm vastag vasbeton hengerfal, mely egy 100*50 cm keresztmetszetű peremgyűrűvel zárul, gyűrű irányban feszített, ezzel biztosítva a repedéstágassági követelményeknek való megfelelést, valamint a lágyvasalással fel nem vehető húzóerők ellensúlyozását. A tapadóbetétes feszítőpászmák kiosztása az igénybevételeket megfelelően követi, lehorgonyzásuk nyolc helyen kialakított lizénában történik. A betonozás csúszózsalus technológiával készül, egy szakaszban, munkahézag nélkül.

4. ábra: A tervezett építmény alaprajza

64


5. ábra: A tervezett építmény metszete

Alapozás Tekintettel a jelentős függőleges terhekre, az építmény és a kitároló alagutak alá cölöpalapozás szükséges, melyen összefüggő talpgerenda fut végig, és azon nyugszik a vasbeton szerkezet. A talpgerenda és a hengerfal kapcsolata csuklós, és a technológiai követelményeknek megfelelően pormentes és vízzáró kialakítású. A fenti leírás értelmezését segítik a 4–5. ábrák.

3. A TERVEZÉSI FELADAT A tervezést két különböző kialakítású acélszerkezetű kupolára és a vasbeton hengerfalra vonatkozó közelítő számítással kezdtem, melyekből elkészítettem az egyes változatok vázlatterveit. Majd a kiválasztott acélszerkezet típus részletes számításának eredményeiből elkészítettem a szerkezet részletes terveit, különös tekintettel a jellemző szerkezeti elemek és csomópontok kialakításának bemutatására. Végül a szállítás és szerelés speciális kérdéseit szem előtt tartva, a műszaki leírásban a kivitelezés egyes lépéseit is ismertettem.

6. ábra: Statikai vázak a közelítő számításban

Közelítő számítás szintjén az acélszerkezetet mindkét változatban síkbeli feladatra redukálva vizsgáltam, ahol a tartó statikai vázát kétcsuklós ívként definiáltam (6. ábra). A stabilitásvizsgálatnál figyelembe vettem a tervezett merevítőrendszer alsó és felső öveken biztosította oldalirányú megtámasztásokat. A vasbeton hengerfal analíziséhez és a minimális lágyvasalás felett szükséges feszítőerő meghatározásához térbeli modellt használtam. Ezeket Axis VM program segítségével végeztem, a gépi eljárásokon felül pedig a szelemeneket kézi számítással és a trapézlemezt a gyártó által megadott teherbírási táblázatok alapján méreteztem. A közelítő számítás eredményeit az 1. táblázat foglalja össze.

Vázlatterv A két vázlattervi variáns az íves főtartók és gyűrűk szerkezetében különbözik egymástól. Első változatként az előző pontban bemutatott szerkezetet vizsgáltam, melyet melegen hengerelt szelvényű rácsos ívtartók és rácsos gyűrűk alkotnak, míg a második változat egy tömör gerincű, hegesztett tartókból szerkesztett, bordás kupola volt. Ez utóbbi keresztmetszeti méreteinek közelítő felvételét, a szakirodalom ajánlása szerint, a síkbeli kihajlással szembeni stabilitás szempontjából mérlegeltem. Így eredményül egy 830-20-300-35 kiindulási keresztmetszetet kaptam, mely tiszta nyomásra 3. és tiszta hajlításra 1. keresztmetszeti osztályba sorolható.

Összehasonlítás A stabilitási számításokból adódik, hogy az alkalmazandó merevítőrendszer számottevően nem tér el egymástól a két változatban. Tehát a jelentős különbség a főtartó tömegében (2. táblázat), a gyártási költségekben és a festendő felületben van. Míg az első a rácsos szerkezet mellett szól, addig az utolsó a gerinclemezes tartó mellett. A gyártási költségeket azonban nem lehet ilyen egyszerűen megbecsülni, többek között nagyban függ a rendelkezésre álló technológiától.


65

1. táblázat: Közelítő számítás eredményei

2. táblázat: Változatok összehasonlítása

VÁZLATTERVI EREDMÉNYEK Burkolat

HOESCH-HP 107B

Szelemenek

HEA160 és HEB180

VÁLTOZATOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

tN = 1,00 mm max. kih.: 98% max. kih.: 87%

V1 Övrudak

HEA260

max. kih.: 60,7%

Rácsrudak

HEA120

max. kih.: 98%

síkbeli kihajlás:

αcr = 17,8

síkra merőlegesen:

a tervezett merevítő rendszer megfelelő megtámasztást biztosít

Globális stabilitás V2

Hegesztett tartó I 830-20-300-35 Globális stabilitás

síkbeli kihajlás

max. kih.: 70,4% αcr = 17,8

kihajlás + kifordulás max. kih.: 84,2%

Vasbeton szerkezet Min. lágyvasalás mellett szükséges feszítés hengerfal

fp.sz = 7 960 kN/m

peremgyűrű

fp.sz = 990 kN/m

Alapozásra jutó függőleges erő

cca. 1 580 kN/m

Mivel a második változat tömege csaknem kétszerese az elsőnek (a tömör gerincű tartó részletesebb vizsgálata lehetővé tenné az esetleges övlemez váltásokkal, illetve egyéb, az igénybevételeket jobban követő megoldásokkal a tartó súlycsökkentését, így a most feltűnően nagy különbség a két verzió tömegét illetően enyhülne), és ez a szállítási és szerelési költségeket is lényegesen növeli, ezért, valamint a szerkezet alakváltozása alapján (2. táblázat) az első vázlattervi variáns részletes kidolgozása mellett döntöttem.

Részletes számítások A részletes analízishez és a rúdelemek keresztmetszeti és stabilitási méretezéséhez az Axis VM végeselemes programot használtam. A kiindulási háromdimenziós modellt a vázlattervi eredményekből vettem fel, majd a számítások során a szelvényeket optimalizáltam és valamennyit a hálózaton is módosítottam. Lényeges változás a vázlattervhez képest, hogy a rácsrudak szelvényeit HEA-ról az igénybevételeket követően változó méretű csőszelvényekre cseréltem, valamint a szelemenek felső gömbfelületen végigfutó összekötő rúdjai helyett kikönyöklést alkalmaztam – ezekkel jelentős súlycsökkenést érhettem el, illetve a szelemenek lehajlását és igénybevételeit nagyértékben redukáltam. A kiindulási és végleges rúdhálózatokat a 7–8. ábrák mutatják be. A tehermodellhez 16 teheresetet különböztettem meg, és ezekből kézi úton állítottam elő a fizikailag és funkcionálisan lehetséges teherkombinációkat: teherbírási határállapotban 180, használhatósági határállapotban pedig 173 darab. Külön teherkombinációból számoltam a sajátrezgésalakokat, illetve az azokból generált földrengésterhek még további 8 kombinációt alkotnak. Kérdéses pont volt a támaszok definiálása a modellben. Mivel a vasbeton hengerfal részletes tervezésére nem tértem ki a dolgozatban, így az acélszerkezeten közvetlen fix csuklós megtámasztást alkalmaztam. A vasbeton hengerfal

66

V1

V2

SÚLYELEMZÉS A FŐTARTÓRA VONATKOZTATVA 14 286 kg/főtartó pár 9 611 kg/rövid ív pár

27 016 kg/főtartó pár 17 242 kg/rövid ív pár

Összesen: Összesen: 23 897 kg * 16 = 382 352 kg 44 258 kg * 16 = 708 128 kg SZERKEZET ALAKVÁLTOZÁSA Tetőpont eltolódása ex.max = 15,82 mm ez.min = 33,07 mm

ex.max = 114,9 mm ez.min = 101,1 mm

Ív kihasasodása eR

= 37 mm

eR

= 185,1 mm

közelítő számításban használt modelljén megvizsgálva azt, hogy a peremgyűrűre alkalmazott egységnyi sugár irányú erő hatására mekkora elmozdulást szenvednek a gyűrű pontjai, megállapítottam, hogy a programban a fix csuklóhoz rendelt támaszmerevségtől elhanyagolhatóan kicsiny eltérést mutat a valóságban némiképp rugalmas megtámasztás. A támaszoknál figyelembe kellett venni továbbá a hőmérséklet-változás hatására létrejövő elmozdulásokat. A peremgyűrű Ro sugarának ΔR megváltozását lineáris hőtágulásból számítva, a hőmérséklet-változás teheresetben sugár irányú támaszelmozdulásként ezt a 28,5 mm értéket vettem figyelembe. Egy külön modellt vizsgálva, mely az acél- és a vasbeton szerkezetet is tartalmazza, de csak a hőmérsékleti hatást elemzi, megállapítottam, hogy a teljes szerkezet merevsége gyakorlatilag nem befolyásolja a szabad hőtágulás létrejöttét a vasbetonban, ezért alkalmazható a fenti ΔR érték. Tekintettel a modell kiterjedt méretére, az analízist az optimalizálási folyamat során elsőrendű elmélettel végeztem a futtatási idő csökkentése érdekében, majd a végleges modellen másodrendű számítással és a földrengés hatását (modális válaszspektrum analízissel) vizsgálva is elvégeztem az ellenőrzést. Ezek után elmondható, hogy a szerkezet a szabványos vizsgálatok alapján megfelel (9. ábra), a különböző számításokból kapott eredmények adta kihasználtságok összehasonlításából megállapítható, hogy a szerkezet nem érzékeny a másodrendű hatásokra, azaz a geometriai nemlinearitás kedvezőtlen hatása nem jelentős, valamint a földrengés hatása sem mértékadó a szerkezeten. Az alkalmazott programmal, ekkora méretű modellen nem sikerült végrehajtanom globális stabilitásvizsgálatot (belátható számítási időn belül nem adott vissza értelmezhető eredményt). A vázlattervi számításhoz visszanyúlva azonban elmondható, hogy a kupola globális stabilitásvesztése nem mértékadó jelenség, mivel a síkbeli feladatban két szemközti főtartópár alkotta keret behorpadási alakhoz tartozó legkisebb αcr teherszorzója is 17,75, amit még javít az a tény, hogy a valós térbeli szerkezetben a körszimmetrikusan elhelyezett tartók és az azokat összekötő merevítőrendszer további (rugalmas) megtámasztásokat jelentenek egy-egy ív globális stabilitása szempontjából. Használhatósági határállapotban a szelemeneket és a gerendákat a rájuk jellemző mértékadó teherkombinációkban vizsgáltam, valamint a teljes szerkezet globális alakváltozását ellenőriztem. Az eredményeket a 3. táblázat és a 10. ábra szemlélteti.


7. ábra: A kiindulási rúdhálózat

8. ábra: A végleges rúdhálózat

9. ábra: A szerkezet elemeinek kihasználtsága lineáris analízisből: (1) a 80%-ot meghaladó kihasználtságú elemek kiemelve (2) színskálával


67

10. ábra: A szerkezet globális alakváltozása a jellemző irányokban; (balra fent) Legnagyobb elmozdulás „-Z” irányban; (jobbra fent) Legnagyobb elmozdulás ”X” irányban; (balra lent) Legnagyobb elmozdulás ”Y” irányban; (jobbra lent) Szélszívás esete

11. ábra: Felső övrúd gerinclemez cseréje

3. táblázat: Alakváltozások ellenőrzése

ALAKVÁLTOZÁSOK ELLENŐRZÉSE wmax [mm]

weng [mm]

lw.b

Szelemenek

12,0

<

48,0

[L/250]

si

Központi henger gerendái

20,0

<

52,0

[L/250]

di

12,4

<

90,0

+ 48 300

4,8

<

11,0

si

+ 53 400

5,3

<

16,3

di

+ 57 900

9,9

<

15,2

+ 63 000

e2 tp 15 e1 e1 10 e1 e1

+ 45 000

12,7

<

17,7

35,5

<

90,0

aw

si a1

t2

15

tw


lw.h ah ah

t1 tp

t1 a1

12. ábra: Merevítés bekötés részletei

68

ab ab

p2

si

Vízszintes eltolódások

Tetőpont eltolódása

e2

bx

13. ábra: Homloklemezes kapcsolatok

Csomóponti részletek A kapcsolatok és csomópontok méretezéséhez az Eurocode vonatkozó fejezetei valamint a CIDECT tervezési útmutató ajánlásait alkalmaztam. A rácsos tartók hegesztett kialakításúak. A szabvány ajánlása szerint a csomópontok valós merevségét elhanyagolhatónak tekintettem, mind a rudak, mind a csomópontok méretezése során, mivel a szerkezet kialakítása megfelel a geometriai feltételeknek. Az ellenőrzés során szükség volt helyenként bordázás alkalmazására és/vagy övrúd gerinclemez cseréjére (11. ábra), egy helyen pedig a rácsrúd szelvényét kellett növelni a megfelelőséghez. A CHS szelvényű merevítőrudak bekötéséhez a cső-

szelvények végén hegesztett T-elem lezárást és kétoldali hevederes csavarozott kapcsolatot alkalmaztam (12. ábra). A főszerkezetben helyszíni kapcsolatok a főtartók és rövid ívek alsó és felső végpontjain, a közbenső gyűrű kétkét főtartó közötti szakaszainak csatlakozásánál, a központi gyűrű két félkörének illesztésénél, valamint a központi felépítmény oszlop-gerenda és gerenda-gerenda kapcsolataiban vannak. Ezeket homloklemezes, csavarozott rögzítéssel oldottam meg, példákat mutat a 13. ábra. Az íves tartók talpcsomópontjait csapos kapcsolattal és talplemezes, HILTI dűbeles lehorgonyzással alakítottam ki (14. ábra). A főtartóról nagy erők adódnak át a csapon keresztül (vízszintesen sugárirányban cca. 850 kN

14. ábra: Főtartó talpcsomópont és lehorgonyzó szerelvény


69

és érintőirányban cca. 200 kN), melynek a talplemezhez képest mérhető külpontossága révén a fogadólemezek és a lehorgonyzás által viselt nyomatékok is jelentősek. Éppen ezért ezt a külpontosságot a lehető legkisebbre igyekeztem venni, valamint a nyomaték felvételére a fogadólemezekhez szárnylemezeket is alkalmaztam. A részletes tervek elkészítéséhez a StruCAD V15 konstrukciós programot használtam, melyben a teljes szerkezetet modelleztem, így azzal tetszőleges számú és részletezettségű rajz generálható. A 3D-s nézet készítésének lehetősége nagyon előnyös ilyen bonyolult hálózatú szerkezet esetén, mert az ugyan műszaki adatokat nemigen hordoz, ellenben sokkal szemléletesebb a szerkezet és részleteinek térbeli értelmezését illetően. A 13. ábra ilyen rajz részleteiből áll.

4. SPECIÁLIS SZÁLLÍTÁSI/SZERELÉSI KÉRDÉSEK Különösen fontos logisztikai kérdés a túlméretes elemek, mint a főtartók és a rövid ívek egy darabban történő mozgatása és szállítása, melyhez speciális járművek és útvonalengedély szükséges. Ugyanígy egy-egy kész szerkezeti elem vagy elemek beemelése is speciális építőgépek munkáját igényli. A közúton szállítható méret és teher általában 2,5 m széles, 4 m magas és 12–18 m hosszú lehet, 10 tonnás maximális tengelyterheléssel, maximum 38 t össztömeggel. Jelen esetben a szállítandó elemek méretei és tömegei a következő táblázat szerint alakulnak: 4. táblázat: Szállítandó elemek mérete és tömege

Megnevezés

Hossz [m]

egy főtartó

42,90

69,60

0,6

5972

egy rövid ív

30,65

4,55

0,6

4100

2,30

0,6

1181

7,05

2,3

6150

közbenső gyűrű 3,70 egy szakasza központi gyűrű 14,05 egy félkör

Magasság Szélesség Tömeg [m] [m] [kg]

mező áll két főtartóból, az általuk közrefogott rövid ívből és közbenső gyűrű szakaszból a merevítőrudakkal együtt. Ezeket a földön szerelik, tömegük meghaladja a 26 tonnát, ezért beemelésüket darabonként két daru összehangolt precíziós vezérléssel végzi. Ezután a két daru már szemközt haladva dolgozhat, beemelve sorra a főtartókat, a főtartók közti közbenső gyűrű szakaszokat és a rövid íveket. Végül következhet a merevítőrendszer további elmeinek, a szelemeneknek és a központi henger szerkezetének szerelése, majd pedig a technológia installálása és a burkolat elkészítése. Helyszínen csak a csavarozott kapcsolatokat kell szerelni, hegesztésre a tervezés szerint nem kerülhet sor.

5. ÖSSZEFOGLALÁS A feladat során tervezett szerkezet megfelel valamennyi szabványos és megrendelői követelménynek. Az acélszerkezet össztömege 425 tonna, fajlagosan 82,5 kg/m2. Az egyes rudak kihasználtságértékeit tekintve akár további súlycsökkentés is lehetséges volna az elemek szűkebb csoportokban történő vizsgálatával. A rúdszerkezet alapanyaga S235 minőségű, a csomópontokban használt 30 mm-nél vastagabb lemezeké pedig S355. A kötőelemek 10.9 anyagminőségű csavarok, HILTI HVA-E (8.8)-M39 lehorgonyzó szárak és S450 anyagminőségű csapok a talpcsomópontokban. A tervezés kezdetén abból indultam ki, hogy a kupola a terheit hierarchikus rendszerű szerkezetként fogja viselni, azonban a végül kialakult hálózat és az alkalmazott keresztmetszetek azt mutatják, hogy gyűrűirányban éppoly domináns elemeket kellene beépíteni (vagy jelen esetben kisebb szelvényeket ugyan, de kiegészítő rácsozással megtámasztani = szelemen kikönyöklés), mint meridián irányban. Ezzel nyitva marad a kérdés, hogy elérhető-e egyenletesebb kihasználtságeloszlás, valamint egyszerűbb és uniformizálhatóbb rács-csomópontok, esetleg kisebb össztömeg, ha a feladathoz háromövű, CHS szelvényű, rácsos ívtartót alkalmaznánk, vagy melegen hengerelt szelvényekből álló rácsos héjszerkezetet választanánk.

A cikkhez felhasznált források: A főtartók és rövid ívek szállítása úgynevezett hosszúelemszállító forgózsámolyos, utánfutó-tengelyes tehergépjárművel lehetséges. Egy járművön 4 főtartó vagy 4 rövid ív szállítható (tehát összesen nyolc rakomány). Egy 18 m hosszú pótkocsis szerelvénnyel egy központi gyűrű félkör szállítható, de ez esetben további kisebb elemeket is lehet a rakományhoz tenni. A fent nem részletezett elemek az általános közúti szállítási előírásoknak megfelelve szállíthatók. A szerelés depóniából történik, a szállító járművek érkezésekor rögtön lerakodnak. Az acélkupola szerelése a vasbeton fal és peremgyűrű feszítése után következhet. Az elemek beemelését alvázra szerelt önjáró gémes daruk (autódaruk) végzik. Tekintettel az építési magasságra és a beemelendő legnagyobb elem tömegére, a művelet elvégzésére alkalmas egyik ilyen gép a Terex-Demag AC400 típusú autódaru lehet. A szereléshez a központi gyűrű alatt nehézállványzat épül, mely a négy merevített mező és a szerkezet +45,000 m-es szintjének szerelése után bontható el. Egy merevített

70

[1] Békési É.: Klinker siló acél tartószerkezetének tervezése (BME, Diplomaterv, 2011) [2] http://mmernoki.iboard.hu/ [3] http://www.lifeinthecircus.blogspot.com/2010/12/festhalle-frankfurt-germany.html [4] http://en.wikipedia.org/wiki/Montreal_ Biosph%C3%A8re

Köszönetnyilvánítás Ezúton is szeretném megköszönni dr. Dunai Lászlónak, tanszéki konzulensemnek, és Pohl Ákosnak, ipari konzulensemnek, hogy vezettek és támogattak a diplomatervem elkészítésében. Köszönöm az InterCAD Kft.-nek és a KÉSZ Csoportnak, hogy a szükséges szoftverekhez hozzáférést biztosítottak. Külön köszönöm Gál István kollégámnak a mindig önzetlen segítségét, mind az Axis VM hardverkulcs kölcsönzésével, mind pedig szakmai tanácsaival. Végül köszönet illeti a családomat kitartó bizalmukért.


S707-60 tűzvédő festékbevonat-rendszer A termék gyártója: Nullifire LTD. (Torrington Avenue, Coventry, West Midlands, CV4 9TJ, United Kingdom)

Eső- és vízálló. A fedőréteg nélküli tűzvédő bevonat 6 hónapig kültérben, károsodás nélkül tárolható.

ÉME engedélyszám: A-216/2010 ÉME engedély jogosultja:

Henelit International KFT. Tel.: +36 22 514 510 H-8000 Székesfehérvár Fax: +36 22 514 517 Alba Ipari Zóna e-mail: [email protected] Zsurló utca 2. Acélszerkezetek 2012/2. számwww.henelit.hu

A Mipa AG. Csoport tagja

71

Nemes Márton MSc építőmérnök

VÍZTORNYOK KÖRÜLI ÁRAMLÁSOK VIZSGÁLATA INVESTIGATION OF FLOW AROUND WATER TOWER Az MSc diplomamunkám során a BSc diplomámban, a hatályos Eurocode tartószerkezeti szabványok szerint megtervezett acélszerkezetű víztoronyra ható pontos szélterhet határoztam meg, numerikus áramlástani szimuláció segítségével. A vizsgálatokat az ANSYS Fluent szoftverben hajtottam végre. A számítás újszerűsége miatt a szimulációkat először egyszerűbb modelleken végeztem el, és az eredményeket szélcsatorna kísérleti eredményekkel és publikált tudományos eredményekkel verifikáltam. A teljes torony felületén fellépő pontos szélnyomásokat egyirányú kapcsolt analízissel alkalmaztam a szerkezeti végeselemes analízisben. A meghatározott pontos szélterhek hatására a szerkezetben fellépő igénybevételeket összehasonlítottam az Eurocode szerint számítható közelítő szélterhek hatására fellépőkkel. Eredményként azt kaptam, hogy a szélteherből keletkező feszültségek közelítőleg a felére csökkentek, és megmutattam, hogy az eljárás alkalmazása bonyolult geometriájú épületek tervezésénél előnyös.

In my MSc thesis a well known structure was examined, what was designed by myself earlier in my BSc thesis. I determined the exact wind pressure acting on a steel water tower by applying Computational Fluid Dynamics (CFD). The ANSYS Fluent software was used for these simulations. According to the novelty of the design procedure, for the first time simpler models were investigated. The results were compared and verified by wind tunnel experiments and journal papers. The exact pressure on the whole surface of the tower was transferred to the structural finite element model by One-way Fluid-Structure Interaction (FSI). The effect of the determined exact wind load was compared to the results of the approximate wind loads which were defined according to the Eurocode. The results showed that the stresses from the exact wind load are the half of the stresses from the approximate wind load. I revealed that, applying this procedure has an advantage in determining the wind load of buildings with complicated shape.

1. ELŐZMÉNYEK

2. SZÉLTERHEK MEGHATÁROZÁSA NUMERIKUS ÁRAMLÁSTAN (CFD) SEGÍTSÉGÉVEL

A diplomamunkámban megvizsgált víztorony egy szokásosnak mondható szerkezet, amelyhez hasonlót mutat az 1. ábra. A víztorony tartószerkezetét a BSc diplomamunkámban, a jelenleg hatályos Eurocode szabványok alapján terveztem meg. A víztorony egy hengeres oszlopból és egy gömb felületű víztartályból áll, melynek alsó része egy kúpos átmeneten keresztül támaszkodik fel az oszlop tetejére, nyomómagassága 30 m, a kapacitása pedig 200 m3. A torony jellemzően vékony acéllemezekből áll, melyet a vonatkozó Eurocode 1993-1-5 szabvány szerint héjszerkezetként méreteztem. A héjfelü- 1. ábra: letben ébredő feszültségeket és a Acél hidroglóbusz méretezéshez szükséges stabilitásvesztési alakokat és kritikus teherszorzókat az ANSYS szoftverben felépített héj végeselemes modellből határoztam meg. A teljes szerkezet ellenőrzésére továbbá egy ún. GMNIA (geometriai és anyagi nemlinearitást figyelembe vevő, tökéletlen geometriájú modellen végrehajtott) analízist végeztem, melynek során a szerkezetben fellépő tönkremeneteleket (képlékeny nyúlásokat, lemezhorpadást), illetve a tetőponti elmozdulást vizsgáltam a terhek egyenletes növelése mellett, és ily módon is kimutattam a teljes szerkezet megfelelőségét. Az MSc diplomamunkámban ennek a víztoronynak a pontosabb szélteherre történő vizsgálatát tűztem ki célul.

72

A 2. ábrán látható az Eurocode ajánlása henger felületére alkalmazandó szélnyomás-eloszlás felvételére, mely a magasság függvényében változik. Ennek az eloszlásnak a pontosítása volt a célom áramlástani szimulációk segítségével, ill. kiterjesztése gömbfelületre és a teljes torony modelljére. Célom volt továbbá az így meghatározott szélnyomásértékek alkalmazása a víztorony mechanikai modelljére, azaz az úgynevezett egyirányú kapcsolt analízis (one way Fulid-Structure interaction) megismerése és végrehajtása is. A diplomamunkám során a lehető legpontosabban próbáltam modellezni a víztorony körül kialakuló levegőáramlási jelenséget. Ehhez numerikus áramlástani szimulációkat (CFD) végeztem el abból a célból, hogy a víztorony külső felületén fellépő, az időben állandó és az időtől függő szélnyomást és szélszívást meghatározzam. Így kiküszöböltem a BSc diplomamunkám szélteher modellezésének lokális pontatlanságát és egy, az építőmérnöki gyakorlatban ritka és kevéssé ismert eljárást végeztem el. A numerikus áramlástan tudománya numerikus módszereket és algoritmusokat használ áramlástani problémák megoldására. Azaz az áramlások leírására használt egyenletrendszereket számítógép segítségével oldja meg különböző közelítések alkalmazásával.Az időben változó, igen komplex szerkezetű, turbulens áramlások leírását úgy kíséreljük meg, hogy a mozgásegyenletet időben átlagoljuk. A sebességingadozások miatti impulzus transzportot mérési tapasztalatok és elméleti meggondolások alapján turbulencia modellek alkotásával közelítjük.


2. ábra: Eurocode 1-7 alapján hengerek falán kialakuló nyomási tényező

3. ÁRAMLÁSTANI PROBLÉMÁK VIZSGÁLATA EGYSZERŰ MODELLEKEN Első lépésben irodalomkutatást végeztem, melynek során áttekintettem az áramlástan elméleti alapjait, és az ehhez kapcsolódó numerikus szimuláció elméleti alapjait. Numerikus szimulációk és szélcsatorna-kísérleti eredmények összegyűjtésével és rendszerezésével megfelelő tudásanyag állt a rendelkezésemre, hogy a későbbiekben általam számított eredmények helyességéről meggyőződjek.

Az irodalomkutatás után az oszlop, mint hengeres test körüli áramlásokat vizsgáltam meg. Először a lehető legegyszerűbb kétdimenziós síkáramlásokként vizsgáltam az oszlop síkmetszetére ható nyomást, mindezt az oszlop különböző magasságaiban, különböző áramlási viszonyok esetén. A szimuláció eredményeként kapott henger körüli áramlási kép az áramlási sebesség szerint színezve a 3. ábrán látható, míg a különböző magasságokban kapott nyomásértékek a 4. ábrán. Ezeket a szimulációkat kísérleti eredményekkel is összevetettem és a kísérletekkel elérhető szélsebesség-tartományokban jó egyezést kaptam.Továbbá elemeztem az áramlási paraméterek hatását a szélnyomásértékekre is. A szélnyomásértékekből pedig különböző magasságokban határoztam meg az ellenállás tényezőket (cd). A későbbiekben a háromdimenziós modellek verifikálásához is felhasználtam ezeket az eredményeket. Következő lépésében egy gömb körüli áramlást vizsgáltam meg. A gömb méretei megegyeztek a víztorony gömb alakú víztartályának méreteivel. Az áramlási paraméterek a víztorony víztartályának magasságában számítható paraméterekkel egyeztek meg. Az eredményeket az elérhető szakirodalmi és kutatási eredmények alapján verifikáltam, melyből – a hengerhez képest – sokkal kevesebb állt rendelkezésre. A gömb felületén kialakuló statikus nyomás eloszlását mutatja az 5. ábra.

3. ábra: henger körüli áramlási kép

4. ábra: Az oszlop felületén különböző magasságokban kapott nyomás

5. ábra: Statikus nyomás a gömb felületen


73

A gömb vizsgálata után a hengeres oszlop egy 5 méter hosszú darabjára végeztem el az áramlástani szimulációt, és ezen a modellen próbáltam ki az egyirányú kapcsolt analízist is. Az analízis során a henger falán fellépő statikus nyomást kaptam eredményül. A modell helyességének igazolására egy kétdimenziós szimuláció eredményeit használtam fel, melynek bemeneti paraméterei azonosak. A kapcsolt analízis részeként automatizált módon alkalmaztam a szélnyomást az oszlop egy 5 méter hosszú részének szerkezeti végeselemes modelljére. Az 5 méteres oszloprész egy alul-felül befogott az oszlop átmérőjével megegyező átmérőjű, 10 mm vastag henger héj. A modellhéj véges elemekből állt, lineáris acél anyag jellemzőkkel. A szerkezeti végeselemes modellt is verifikáltam, analitikus megoldás segítségével. Ezekkel a kisméretű modellekkel sikerült elsajátítanom az áramlástani szimuláció és az egyirányú kapcsolt analízis folyamatát, valamint sikerült más eredményekkel verifikált modelleket létrehoznom, melynek tapasztalatait felhasználtam a teljes víztorony modell analízisére.

A bemeneti felületen a magasság függvényében változtatva az áramlás sebességét, az Eurocode szerinti atmoszférikus határréteget hoztam létre. A víztorony felületén lévő hálót úgy alakítottam ki, hogy a meglévő korlátok között a lehető legjobb minőségű háló jöjjön létre. A gömb alakú tartály hálója hasonló a gömb körüli áramlási szimuláció hálójához. A gömb alját egy kúp palástja képezi, amely zónában a gömbre feszített háló fokozatosan kisimul az oszlop felső alapkörének megfelelő vízszintes kört alkotó hálóalakhoz. A víztorony körül kialakuló áramlás hozzávetőlegesen 1 m magasságig időben változó áramképet mutat. Ezen magasság felett, azaz a teljes víztorony körül – nem várt módon – időben lényegében állandó áramkép alakul ki. A 7. ábra mutatja a víztornyot a középpontjában, az áramlás irányával párhuzamosan elmetsző síkban az áramlási sebesség alakulását. Az ábrán jól megfigyelhető a víztorony által keltett nagy kiterjedésű alacsony sebességű tér (kék színű kontúr). Az áramlási szimuláció legfontosabb eredménye a víztorony felületén kialakuló statikus nyomás. A nyomáseloszlás a 8. ábrán látható.

4. TELJES TORONY 3D-S ÁRAMLÁSTANI SZIMULÁCIÓJA A teljes víztorony körüli áramlást 3 dimenzióban modelleztem a szabvány szerinti szél hatására kialakuló atmoszférikus határréteggel együtt, amely eléri a víztornyot. Az áramlástani modellt a teljes torony körüli tér alkotja. A szimuláció eredménye a teljes víztorony felületén fellépő nyomás, majd ennek átadása a teljes víztorony szerkezeti végeselemes modelljére. A pontos szélteherre elvégzett szerkezeti analízis eredményeit összevetettem az Eurocodeban definiált közelítő szélteher hatására kialakuló eredményekkel. A teljes víztorony körüli vizsgált tér szükséges mérete a torony méreteiből adódóan jelentős. A modell tér szélessége 61,6 m, ami a torony oszlopának átmérőjének a 28-szorosa, a hosszúsága 118,8 m, ami az átmérő 54-szerese és a magassága 60 m, ami a torony magasságának hozzávetőlegesen a 1,5 szerese. A rendelkezésre álló számítógép-kapacitás miatt ezen tér felosztása csak nagy elemszám mellett lehetséges: a véges térfogatháló 951 200 elemből állt. A háló struktúrája hasonló volt a kétdimenziós henger és a háromdimenziós henger vizsgálat hálójához. A teljes háló a 6. ábrán látható.

6. ábra: Teljes véges térfogatháló

74

7. ábra: Víztorony körüli áramlás y = 0 sík sebesség nagyság kontúr részlet

8. ábra: Felületi statikus nyomás elölnézet [N/m2]


9. ábra: A víztorony geometriája és a szerkezeti végeselemes modelljének részletei

A különböző magasságokban végzett – és szakirodalmi példákkal verifikált – kétdimenziós szimulációkkal jó egyezést mutatnak a komplex háromdimenziós szimuláció eredményei. A legalsó 2 m magasságú síkban a közeli földfelszínt jelentő vízszintes fal peremfeltétel zavarta meg az áramlási képet, ebből keletkezett eltérés, mely a háromdimenziós esetben a valóságnak jobban megfelelő megoldást jelent. A 10–20 m magasságokban szinte teljes egyezést kaptam. A 30,01 m magasságban a háromdimenziós szimulációt a torony feletti víztartály hatása zavarta meg és az áramlási kép is megváltozott, ennek ellenére a maximális sebességben jelentős eltérés nem alakult ki. Ennek megfelelően a henger körüli statikus nyomás eloszlása is zavart. A nem tökéletesen gömb alakú víztartály és az annak megfelelő, korábban vizsgált tökéletes gömb körüli áramlási vizsgálat jó egyezést mutat. A szélsebességek eltérése a jelentős geometriai különbségek ellenére is csak mérsékelt. A szél támadta oldalon szinte azonos a felületi nyomás, és a gömb többi felületén a vártnak megfelelően alakult ki a zavart zóna. A toronyra jellemző egyszerűsített statikai modell egy alul befogott függőleges konzol, ahol a szerkezet egy henger, egy kúp és egy gömb héjból álló összetett héjfelület. A héjfelület az alsó síkján, a hengerhéj alsó alapkörén van megtámasztva minden irányú elfordulás és elmozdulás ellen. A víztorony szerkezeti modelljének geometriája és végeselemes hálózata a 9. ábrán látható. Az összetett héjszerkezetet alkotó felületek végeselemes hálóját az ANSYS Mechanical modul automata hálókészítő szoftverével készítettem. A háló 45112 SHELL 180 elemből áll, az anyagmodell lineárisan rugalmas volt. A 9. ábrán látható a részletes háló a torony alján található búvónyílás körül, valamint a tartályon belül található oszlop hálózata. A lemezvastagságok és a geometria – a pontos összehasonlítás érdekében – megegyezik a BSc diplomamunka során megtervezett vastagságokkal. A víztorony szerkezeti modelljére két különböző vizsgálat során két különböző terhet működtettem, mégpedig (i) az áramlástani szimuláció és egyirányú kapcsolt analízis eredményeként a pontos szélterhelést, illetve (ii) az Eurocode alapján meghatározott közelítő szélterhelést. A pontos szélterhelést ANSYS Workbench környezetben, míg a közelítő szélterhelést az ANSYS Mechanical APDL szoftverben működtettem ugyanarra a modellre. A pontos szélterhelés egy, a víztorony teljes külső felületén működő, minden pontban változó intenzitású felületi

teher. A közelítő szélterheket az Eurocode 1991-1-4 fejezete alapján határoztam meg, a víztornyot alkotó henger és gömb geometriai alakokra. A 30 m magas hengeres oszlopot 3 darab 10 méteres szakaszra osztottam fel. A hengerszakaszok tetején működő szélsebességekből és az ahhoz tartozó Reynolds-számokból számoltam a szabvány szerinti ellenállás-tényezőket, majd ezen ellenállás-tényezők segítségével számoltam egyetlen koncentrált erőt, amelyet a szél támadta felület mentén osztottam szét a végeselemes modell csomópontjaira, csomóponti teherként. A gömbre ható szélterhet hasonló módon határoztam meg, és ugyanúgy csomóponti terheket működtettem a modellre. A kétféle szélterhelésre végrehajtott számítás eredményei közül az elmozdulásokat és az összehasonlító feszültségeket hasonlítottam össze a jellemző helyeken. A teljes elmozdult alak mindkét terhelés esetén hasonló. A tetőponti elmozdulás a pontos szélteher esetén 67,6%-a a közelítő széltteher hatására keletkező elmozdulásnak. Az oszlop középső része zavarmentesnek mondható. A befogási igénybevételek és a búvónyílás, illetve a víztartály csatlakozásának zavaró hatása elegendően messze van a középső oszloprésztől. Itt 52,2%-os eltérés van a maximális elmozdulásokban. Megfigyelhető, hogy a pontos szélteher hatására a henger alakú oszlop keresztmetszete jelentősen torzul a keresztirányú terhelésnek köszönhetően. A feszültségeket két helyen, a globális maximum helyén és a lokális maximum helyén hasonlítottam össze. A 10. ábrán láthatók a pontos szélterhek hatására keletkező, míg a 11. ábrán a közelítő szélterhek hatására keletkező összehasonlító feszültségek. Az alapvetően vízszintes erővel terhelt, hajlított, függőleges konzol statikai modellel rendelkező toronyban a vártnak megfelelően a befogás környezetében alakult ki a maximális feszültség. Ez a feszültség maximuma – az elvárásoknak megfelelően – a búvónyílás pereménél koncentrálódik. Az eltérés a két maximális feszültség között 214,3%, a közelítő teherből keletkezett nagyobb feszültségcsúcs. Az eltérések – az azonos végeselemes háló alkalmazása miatt – csak a terhek különbségéből adódtak. Az oszlop és a víztartály találkozásánál kialakuló feszültségek maximumának eltérése 54,9%, de ebben az esetben a pontos terhelésből adódott a nagyobb feszültség. Ez abból ered, hogy a víztartályra ható pontos szélteher nagyobb, és az iránya olyan, hogy a víztartályt le akarja emelni az oszlop tetejéről.


75

helyett a pontos szélteher alkalmazásával a tetőponti elmozdulás 0,47-szeresére csökken, illetve a toronyban fellépő maximális feszültség pedig 14%-kal csökken. A diplomamunkámban bemutattam a numerikus áramlástani szimuláció alkalmazási lehetőségeit magas épületek tervezésénél. A bemutatás során részletesen kitértem a szimuláció verifikálásának szükségességére. Az eljárás célszerűen alkalmazható olyan magasépítési vagy hídszerkezetek tervezésénél, ahol a szélterhek dominánsak, mert pontosabb eredményre vezet és adott esetben gazdaságosabb szerkezetet eredményezhet.

6. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS 10. ábra: Maximális feszültség a pontos szélteher hatására

A cikk a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén megírt és megvédett diplomamunkám rövid összefoglalója. A dolgozat megírásában nyújtott segítséget külön szeretném megköszönni Dr. Joó Attila László adjunktusnak, valamint a BME Áramlástan Tanszékének.

Irodalomjegyzék

11. ábra: Maximális feszültség a közelítő szélteher hatására

5. KONKLÚZIÓ A szabvány szerint számolható szélterhek és áramlástani szimulációval meghatározható szélterhek hatását vizsgáltam egy víztorony elmozdulásaira és feszültségeloszlására. Arra az eredményre jutottam, hogy a pontos szélteher hatására létrejövő globális elmozdulás megközelítőleg feleakkora értékű, mint a közelítő teher hatására. A globális feszültségeloszlás és feszültségértékek maximumának tekintetében is fennáll ez az arány. Azonban speciális helyen (a víztartály és az oszlop találkozásánál) megfordul, azaz a pontos szélterhelés hatására 1,5-szeres feszültség keletkezik a közelítő terheléshez képest. Ezeket a vizsgálatokat úgy végeztem el, hogy csak a szélterhet vettem figyelembe. Ha a víztoronyra az összes terhet figyelembe vesszem, azaz az önsúlyt, a tárolt víz súlyát, a hóterhet és a szélterhet, akkor a közelítő

76

[1] Inc., ANSYS. FLUENT User’s Guide: ANSYS Inc., 2011. 13.0. [2] Dr. Lajos, Tamás. Az áramlástan alapjai. Budapest: Műegyetem Kiadó, 2004. [3] Dr. Györgyi, József. Szerkezetek dinamikája. Budapest: Műegyetemi Kiadó, 2006. [4] Jr., John D. Anderson. Fundamentals of Aerodynamics. New York: The McGraw Hill companies, 2001. [5] Numerical simulation of flow around a smooth circular cylinder at very high Reynolds numbers. Muk Chen Ong, Torbjorn Utnes, Lars Erik Holmedal, Dag Myrhaug, Bjornar Pettersen. Trondheim, Norway: Elsevier Ltd., 2008. [6] Numerical simulation of the flow around a circular cylinder at high Reynolds numbers. Pietro Catalano, Meng Wang, Gianluca Iaccarino, Praviz Moin. hely nélk.: Elsevier Ltd., 2003. [7] ANSYS FLUENT Academic Product Tutorials. [Online] http://www.ansys.com/Industries/Academic/ANSYS+FL UENT+Academic+Product+Tutorials. [8] H. Sakamoto, H. Haniu. A study on vortex shedding from spheres in uniform flow. Hokkaido, Japan: ismeretlen szerző, 1990. [9] Experiments on the flow past spheres at very high Reynolds number. Elmar, Achenbach. Jülich, Germany: Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 1971. [10] Dr. Márkus, Gyula. Körszimmetrikus szerkezetek elmélete és számítása. Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 1964.


A KÉSZ Csoport a megalapítása óta eltelt 30 évben számtalanszor bizonyította proﬁzmusát itthon és külföldön egyaránt. A cég speciális berendezésekkel felszerelt, mintegy 25.000 négyzetméter alapterületű kecskeméti gyártóbázisa Magyarország és Európa egyik legmodernebb acélszerkezet gyártó-központja, kapacitása meghaladja az évi 12.000 tonnát. Megvalósult projektjeink és speciális technológiai szerkezeteink stabil minőséget biztosítanak partnereink számára a világ bármely pontján. Érték a térben


www.keszgyarto.hu 77 [email protected]

Boros László műszaki igazgató KÉSZ Ipari Gyártó Kft.

INNOVÁCIÓ AZ ALAPANYAG-AZONOSÍTÁS ÉS A TERMÉK NYOMON KÖVETÉSE TERÜLETÉN A KÉSZ IPARI GYÁRTÓ KFT.-NÉL Az ipari innováció a 21. század tudománya. Bár sokak számára megfoghatatlan fogalom, mégis olyan lehetőségeket rejt, melyek egy folyamatosan fejlődni kívánó, nemzetközi megbízásokat ellátó üzem életében nélkülözhetetlenek. A 30 éves KÉSZ Csoport saját humán erőforrására alapozva már hosszú évek óta élen jár az innovációs tevékenységekben. 1999 óta, amióta a CNC gépek megjelentek kecskeméti acélszerkezet-gyártó üzemünkben, nagy figyelmet fordítunk arra, hogy a gyártási, szerelési állapot bármely fázisában tudjuk azt, hogy az adott alkatrész, gyártmány pontosan milyen alapanyagból került leszabásra, legyártásra. Ezzel egyfelől igyekeztünk megfelelni az ISO 9001 (7.5.3. pont) által támasztott követelménynek, másfelől a piaci tendenciáknak valamint saját szakmai elvárásunknak, miszerint a termelés bármely pillanatában megfelelő reakcióval tudjunk élni egy esetleges probléma elhárítása érdekében. Céljaink elérésért saját magunk fejlesztettünk szoftvereket és változtattunk a gyártási folyamatainkon. Bevezettük az alapanyag raktárkészlet elektronikus nyilvántartását és a vonalkódos címkével való szálankénti azonosítást, majd a gyártott alkatrészek esetén a keménymatricás beütési rendszert dolgoztuk ki, kódoltuk és alkalmaztuk. A rendszer az évek során jól vizsgázott, több elismerést is szerzett mind megrendelőink, mind partnereink, mind a szakmai berkekben. 2011-ben elérkezett az idő, hogy továbblépjünk a fejlődés útján! A KÉSZ Ipari Gyártó Kft. Magyarországon elsők között szerezte meg a TÜV SÜD által minősített „EC CERTIFICAT”ot, amely az úgynevezett CE jelzés kiállítására ad felhatalmazást. A cég 2011. november 11-én sikeresen tanúsíttatta gyártó üzemét az acélszerkezetekre vonatkozó, EN 1090-1 szerinti szabvány előírásai szerint, elsőként a magyar tulajdonú cégek közül. 2014. július 1-től csak az e szabvány szerinti CE jellel ellátott építési célú acélszerkezetek kerülhetnek forgalomba az Európai Unió területén, azaz a megrendelők csak ennek birtokában vehetik át a termékeket. (Az első hivatalos időpont 2012. július 1. volt az átállásra, amit az Európai Bizottság két évvel meghosszabbított.) A tanúsítványt Georg Lecca úrtól vehettük át, a német TÜV-SÜD vezetőjétől, aki a tanúsítási folyamat során is végig jelen volt. George Lecca úr azt nyilatkozta Bolya Árpádnak, a KÉSZ Csoport minőségirányítási vezetőjének, hogy örömmel dolgozott együtt a KÉSZ Csoporttal, hiszen általában ő szokott javaslatokat, ötleteket adni, de itt neki is lehetősége volt tanulni a cégtől. Külföldön sokszor találkozott az évek folyamán magyar termékekkel, így véleménye szerint várhatóan sok további vállalkozás lesz, aki ezt a tanúsítást meg fogja szerezni. Az, hogy ilyen hamar megszereztük a tanúsítványt, mindenképpen versenyelőnyt jelent majd számunkra a piacon. Az EN 1090-1 sokkal szigorúbb elvárásokat támaszt az alapanyag-azonosítás és a termék nyomon követése szem-

78

1. ábra: Az EN1090-1 tanúsítvány átadása

pontjából, így a tanúsítási folyamat megkezdésekor egy új projekt megvalósításába fogtunk. Célunk az volt, hogy egy olyan saját fejlesztésű szoftverek által támogatott működési rendszert valósítsunk meg, amely megfelel az EN 1090-1 elvárásainak, a tervek elektronikus beérkezésétől a szállítólevél kiállításáig végig zárt, minden pontja azonosított, átadási pontonként naprakész készültségi információkat biztosít és garantálja, hogy a folyamatosan minden szakaszában az alapanyag és a termék egyértelműen azonosított. Az EN 1090-2 5.2 pontja szerint biztosítani kell az alapanyag azonosítását és a csatlakozó bizonylatokkal összevethetőségét. A terméknek a beépítésig minden gyártási szakaszban nyomon követhetőnek és azonosíthatónak kell lennie. A minősítés 6.2. pontja szerint minden gyártási szakaszban egyértelműnek kell lennie az azonosításnak egy zárt rendszerrel. A beütés is szigorú korlátok közé szorul. Több megnevezett esetben nem alkalmazható vagy nem teljes körűen alkalmazható. A 12.2.3. pont szerint a nem megfelelőnek minősített terméket (mi ide soroljuk a módosításra kerülő terméket is) pillanatnyi készültségi állapotában tudni kell „stoppolni” és dokumentálni. A mai napra sikerült egy olyan Anyagkövető Rendszert kidolgoznunk és bevezetnünk (éles teszt folyik), mely minden követelmények megfelel, zárt, minden lépése dokumentált, visszakereshető és naprakész információkat biztosít. A rendszert 3 saját fejlesztésű szoftver támogatja, egészíti ki. A szoftverek egymással kommunikálnak, össze vannak kötve. Az első szolgál az alapanyag elektronikus nyilvántartására, az adott szálra vonatkozó minden információ tárolására. (Mechanikai, kémiai, szállítási, minőségi, beszerzési, projekt.) A második lehetővé teszi a 3D modell


2. ábra: A 3 szoftver

struktúra alkatrész szintű importálását a rendszerbe, az így bekerült alkatrészek CNC gyártás-előkészítését, megmunkálás meghatározását, szabástervek készítését, módosítás kezelését és az egységes listakezelést. A harmadik az átadási pontok készültségi adatait rögzíti és mutatja meg a projekt, a gyártmány pillanatnyi gyártási állapotát és az így zárt rendszerből a műszaki készültségnek megfelelően lehetővé teszi a szállítmányszervezést és a szállítólevél kiadását is.

Hogyan is működik az Anyagkövető Rendszerünk? Első lépésként a beérkezett alapanyag bevételezésre kerül a raktárkezelőbe, ahol a minőség-ellenőrzés után és a műbizonylat csatolása után kap egy vonalkódot és egy úgynevezett 3-as kódot. (Ez segít a későbbiekben az azonosításban.) A főbb információkat tartalmazó címkét a raktárvezető felragasztja a szálakra, táblákra (3-as kód, anyagminősség, profil, vonal- 3. ábra: Alapanyag-azonosító címke kód). Ezzel akár párhuzamosan a CNC termelést előkészítő szoftverben minden projektvezető létrehozza a saját projektjének fejlécét, ebben minden műszaki paramétert megad az egyéb információk mellett. Ilyen paraméter az EN 1090-1 szerinti besorolás, a tűrések, hegesztési követelmények stb.

importálási feladat után a szoftver azonnal megkülönbözteti a főelemeket és a helyszíni elemeket, ezek jelentősége később válik érdekessé. A CNC programozó és technológus munkatársak a szállítási ütemezésnek megfelelően ebből az adatállományból elkészítik a CNC gyártási programot és leszabási tervet a raktárkezelőből válogatott valós anyagokra, és azonosítják a fázisokat. Az így előkészített dokumentáció (elektronikus és nyomtatott) alapján kezdődik a gyártási folyamat. Még egy nagy előnnyel rendelkezik ez a rendszer. A megfelelően elvégzett importálási folyamatot követően, bármilyen szoftverrel is készült a tervdokumentáció, nekünk lehetőségünk van egységesen mindig ugyanazon formátumú, excel-ben szerkeszthető gyártási listák alkalmazására, és ezt kötelezően ki is használjuk a továbbiakban. Így sok hibalehetőséget ki lehet szűrni, és esetleges módosítás során azonnal friss, helyes tartalmú, megfelelő verziószámú lista kerül a termelésbe.

5. ábra: Egységes listaformátum alkalmazása

Azonosítási rend a gyártás során

4. ábra: A projektfejléc egy felülete

Ezen fejlécek alá kerülnek beimportálásra a gyártási modellek, lehetőség van Tekla, StruCad, Bocad modellek komplett bevitelére, de megoldott csak NC fájlok kezelése. Ez utóbbi esetben a kollégáimnak fel kell építeni az alkatrész-, gyártmánystruktúrát, amihez egy grafikus, könnyen kezelhető felület ad támogatást. A megfelelően elvégzett

A területek eltérő információigénye és területek eltérő munkakörülményei miatt több összetevős azonosítási rendszert alkalmazunk. a. A CNC megmunkáló üzemben minden alkatrészbe bele kell ütni a következő adatokat: i. Nyilvántartási szám (Munkaszám + Sorszám) ii. Elemjel iii. 3-as kód b. A CNC megmunkáló üzemben a szabási művelet befejeztével vonalkóddal ellátott címkét kell felragasztani az alkatrészekre. c. A CNC megmunkáló üzemben a kisméretű alkatrészekre filccel kerülnek felírásra az a. pontban megadott információk, de a 3-as kód ebben az esetben is beütésre kerül.


79

d. A műhely átadó területen a címkéket el kell távolítani az alkatrészekről. Majd a gyártmány talplemezébe, vagy ha az nincs, akkor a végétől 500 mm-en belülre be kell ütni az összeállított gyártmány jelét és a nyilvántartási számot. i. Horganyzott termék esetén függő címkével kell a gyártmányokat ellátni, melyek az előző pont információit tartalmazzák.

6. ábra: Alkatrész címke terv

A gyártási folyamat során az átadási pontok és a készültségi állapot beolvasása a szoftverbe: a. Alapanyagraktár – CNC megmunkáló üzem területén az alapanyag beadásának regisztrálása, mely vonalkódleolvasóval történik. b. CNC megmunkáló üzem – Termelés-előkészítés területén, ahol a legyártott alkatrészek készültségének regisztrálása történik vonalkód-leolvasókkal. c. Termelés-előkészítés – Műhelyek területén, ahol a legyártott alkatrészekből előkészített komplett gyártmányok meglétének regisztrálása történik vonalkódolvasók és/vagy tablet PC segítségével. d. Műhelyek – Felületvédelem területe, ahol kész, minőség-ellenőrzésen átesett gyártmányok regisztrálása történik tablet PC segítségével. e. Termelés-előkészítés – Felületvédelemmel kapcsolatban, ahol a legyártott helyszíni beépítésű alkatrészek készültségének regisztrálása történik vonalkódolvasók és/vagy tablet PC segítségével. f. Felületvédelem – Készáruraktárral kapcsolatban a festett késztermék regisztrálása történik tablet PC segítségével. g. Műhelyek – Készáruraktárral kapcsolatban a horganyzott termék készültség regisztrálása történik meg tablet PC segítségével. h. Készáruraktár – Rakodással kapcsolatában a helyszínre szállítás ténye kerül regisztrálásra tablet PC segítségével.

A korábbiakban már részletezett gyártási dokumentáció alapján kezdődik meg a megvalósítási folyamatunk. Az adott feladathoz műszakilag kiválasztott és így lefoglalt anyagokat a raktárosok a vonalkód alapján kiválogatják, és beadják a CNC üzembe. A beadás tényét az CNC üzemvezetője vonalkód-leolvasással regisztrálja, rögzíti a szoftverben. A CNC gyártási folyamatban a leszabást követően a feladatot végző gépek a beütést is elvégzik. Ezt követően a szoftver által generált és nyomtatott címkéket a gépkezelők felragasztják az alkatrészekre. Ez a címke könnyen ragasztható piszkos felületre, az igénybevételnek jól ellenáll, végigkíséri az alkatrészt a felületvédelmi átadásig, és majd minden átadási pont számára tartalmaz információt. (Helyszíni elem – nem kell, hogy megjárja a műhelyeket, egyenesen a festőüzembe szállítható stb.) A CNC megmunkáló üzem által előkészített, legyártott alkatrészeket a műhely előkészítő területen regisztráljuk, készültségét rögzítjük. A kollégák ezen a ponton a gyártmányonkénti összekészítést elvégzik, majd ennek tényét is rögzítik. Ezen információ birtokában a műhely vezetése tudja gyártási feladatát ütemezni, elvégezni, a kapacitását folyamatosan az elvárásoknak megfelelő szinten tartani, annak megfelelően szervezni. A lakatos gyártási folyamat során a minőségellenőröknek lehetőségük van megakasztani az átadási folyamatot, így a következő munkaállomás nem tudja megkezdeni feladatát. A műhelyben megfelelőnek minősített készgyártmányok a felületvédelem előkészítő területén kerülnek átadásra, egyúttal regisztrálásra, rögzítésre. Ezen a ponton a címkét felváltja a beütés, hiszen szemcseszórás során a címke sérülne, eltűnne! Innentől a készáruraktárba vételig, majd pedig a kiszállításig már ez az azonosítási forma marad, kíséri végig a terméket. A minőségellenőröknek a gyártási folyamat során bármelyik átadási ponton van lehetőségük a szoftver segítségével a folyamat megakasztására annak érdekében, hogy csakis megfelelő minőségű termék kerüljön ki az üzemből. A tervezői, megrendelői módosítások kezelése sok helyen okoz problémát. Hol is tart a gyártmány? Milyen készültségben van? Utólag az elszámolásokhoz hogyan lehet pontosan megadni, mi került legyártásra újra, pluszban, mit kellett „eldobni” stb? Ez a rendszer erre is ad megoldást. A kulcs a technológus kollégáim kezében van. Ők azok, akik fogadják a módosított dokumentációt. Ők ekkor meg tudják nézni, hogy az adott gyártmány milyen műszaki készültségben van, tehát mit is kell pontosan tenni vele. Ezzel egy időben meg tudják akasztani a folyamatot, tehát az érintett gyártmány nem tud

7. ábra: Az alkatrészcímke és a beütés

80


8. ábra: Módosítás kezelése grafikus felülettel és az alkatrész készültség felülete

A rendszer egy olyanfajta biztonságot hozott a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. számára, ami nagyban elősegíti megrendelőink minőségi, hatékony kiszolgálását. A jövőben sokkal modernebb eszközök és módszerek segítségével tudunk egy-egy projektet megvalósítani, legyártani. Hiszem, hogy a folyamatnak itt nincs vége. Sok olyan dolgot jegyeztünk fel a fejlesztés során, mely megmutatja, hol és hogyan lehet továbbfejlődni, hogyan lehet még magasabb színvonalú kiszolgálást nyújtani és hatékonyabban folyamatokat kezelni. A KÉSZ Ipari Gyártó Kft. ezen az úton nem fog megállni. Célunk, hogy következetesen megtegyünk mindent annak érdekében, hogy partnereink, megrendelőink továbbra is elégedettek legyenek!

www.mcenyir.hu

a következő munkafolyamathoz átkerülni. A technológus a szoftver segítségével elvégzi a módosítást, tehát, cseréli az alkatrészt, kiegészíti a gyártmányt plusz alkatrésszel, töröl elemet stb. A szoftver megőrzi az eredeti állapotot, de a módosított gyártmány fut tovább. A folyamat rögzített, így visszakereshető. Amennyiben a módosítás által új gyártási feladat merült fel, akkor a leállított gyártmány addig nem kerül új gyártási szakaszba, míg a legyártandó alkatrészek „utol nem érik”! Ugyanez a folyamat elvégezhető esetleges selejt gyártása esetén is! Az Anyagkövető Rendszerünk pillanatnyilag az éles teszt fázisában van, de már most sok előnyt hozott a napi munkavégzésben. A napi folyamtok gördülékenyebbé váltak, az információáramlás folyamatosabb és megbízhatóbb lett.

MCE Nyíregyháza ívhidak építője

Németországban az ívhíd kedvelt szerkezet csatornák átívelésére. Építés közben látható a Müritz tavat az Elbával összekötő Elde csatorna egyik közúti keresztezése.


81

Dipl.-Ing. Walter Lutz CLOOS Kft.

CLOOS HEGESZTŐ ROBOTCELLÁK OPTIMALIZÁLJÁK A GYÁRTÁSI IDŐT Az egyhuzalos és a tandemhegesztés versenye A satu minden műhely alapfelszerelésének részét képezi – legyen az akár nagyüzemi, kisipari vagy otthoni. A műhelyfelszereléseket gyártók óriási árnyomás alatt vannak az olcsó külföldi versenytársak miatt. A termelés ésszerűsítése és a minőség folyamatos fenntartása érdekében a közepes méretű vállalat, a RIDGE TOOL két CLOOS hegesztő robotcellás fejlesztést hajtott végre, amelyeket kedvezően illesztettek a termelési folyamatba (1. kép). Mint számos iparágban, a műhelyfelszereléseket gyártók is szenvednek a hatalmas árnyomás alatt, a kelet-európai olcsó versenytársak miatt. Annak érdekében, hogy állandó minőséget megfelelő mennyiséggel gyártsanak le, a jól ismert RIDGE TOOL műhelyfelszereléseket gyártó cég Gevelsbergben felváltotta a korábbi hegesztési technológiát két Haiger-i CLOOS gyártású kulcsrakész, standard Z-sorozatú kompakt cellával. Így ma már könnyen gyárt 300 satut naponta (2. kép). „Ezek a cellák számos előnyt kínálnak nekünk, mivel a robotok, a hegesztőgépek és hegesztési technológia tökéletesen és hibamentesen dolgozik együtt”, mondja az üzem igazgatója, Herbert Lorbach. Ha szükséges, a termelési területen belül a robotcellák villás targoncával könnyen áthelyezhetők, és gyorsan ismét üzemkészek.

A termelékenység megduplázása optimalizálással „A rugalmas robotcellás beruházás azért nagyon fontos, mert nálunk a technológia és a termelés folyamatos fejlesztés alatt áll”, indokolja Lorbach a nemzetközi versenyképességüket. „Ez az, amiért kétszer olyan hatékonyak vagyunk, mint más cégek.” Körbesétálva a gyárban – ahol megtalálható a több mint 100 éves satugyártási hagyomány – válik világossá, amiről az ötletekkel teli ügyvezető igazgató beszél: a két hegesztőcella körül további gépek és munkaállomások vannak elrendezve úgy, hogy a munkásoknak ne kelljen feleslegesen mozogniuk. Az anyagáramlás a félkész alkatrészektől a hegesztésre összeállításokon keresztül a kész satuig, tökéletesen zökkenőmentesen, „kézben tartva” történik. „Ily módon, mindössze 13 alkalmazottal érhetjük el könnyedén a 60 000 satu éves termelést, állandó magas minőséggel.” Amióta az amerikai RIDGE TOOL of Elyria (Ohio) műhelyfelszereléseket gyártó cég átvette a Gevelsberg Peddinghaus gyárat 1996-ban, bevezették a Lean gyártási stratégiára fókuszáltan optimalizált termelésirányítást, aminek követ-

1. kép: Hatékony munka a CLOOS Z-sorozatú kompakt cellájával: a robot, a hegesztéstechnológia, és a forgató, illetve hegesztőasztal ésszerűen vannak egy szűk helyre elhelyezve. Míg a robot az egyik állomáson hegeszt, a másikon a kezelő kiveszi a munkadarabot és betölti az alkatrészeket

82


2. kép: A satu hosszvarratait a gyors tandem eljárással hegesztik. Így mindkét munkaállomás azonos ütemben dolgozik. Egy munkadarab-forgató biztosítja a legkedvezőbb varratpozíciót

keztében a gyártó ma nagyon versenyképesen működik a világpiacon a minőségi satuival – 4 modell, különböző kialakítással. „Ügyfeleink, az ipari műhelyek szerelői és a kézművesipar szakemberei, akik satuinkat naponta használják, néhány euróval többet tudnak költeni azokra, mint egy ezermester vagy egy barkácsoló”, mondja Herbert Lorbach. A profi szakemberek számára különleges megoldások állnak rendelkezésre, satu beépített csőtokmány pofákkal, ami optimális rudak és csövek rögzítésére, vagy a gyorskioldó tokmány, az építkezésen a még nagyobb hatékonyság érdekében (3. kép).

3. kép: Magas színvonalú, állandó minőség csökkenti a festést megelőző drága utómunkát

A tandem- és az egyhuzalos hegesztés harmóniában Annak érdekében, hogy egy satut hegesztéstechnológiai szempontból a nagy sebességű tandemberendezéssel legyártsanak, három munkafolyamatra van szükség: a talp, a két oldalsó vezetősín és az úgynevezett hátsó pofa egy egységként való előállítására, a csúszósínből kialakított állítható első rész, és az első pofa kialakítására. E célból, a CLOOS tandem hegesztőfejbe két huzalt szorosan egymás mögé elrendezve vezetnek egyszerre, amelyek két külön ívben olvadnak le. Annak érdekében, hogy ez tökéletesen működjön, a két mikroprocesszor-vezérelt impulzusos Quinto sorozatú áramforrást elektronikusan szinkronizálják, és két elektromosan elszigetelt hegesztő-áramkörrel látnak el, ami lehetővé teszi mindkét ív hegesztési paramétereinek önálló beállítását. Ez garantálja a precíz és kiváló minőségű varratok készítését.

4. kép: A 6-tengelyes robot hegeszti a csőtokmányt az előkészített satu első pofájába

A csőtokmány varratainak hegesztése lényegesen rövidebb. Ezért a második CLOOS robotcellában egyhuzalos technológiát alkalmaznak. A hegesztési idő 25 és 35 másodperc között van mindkét egységnél. A cellák a zökkenőmentes termelés érdekében kétállomásos kialakításúak: míg a dolgozó az egyik állomáson kiveszi a meghegesztett munkadarabot és betölti az alkatrészeket, a robot a másik állomáson dolgozik (4. kép).

Teljesen felszerelt – gyorsan üzemkész A cellák egy 6-tengelyes robottal vannak felszerelve, amelyet a CLOOS ROTROL® II robotvezérlés irányít, és egy praktikus eszközzel, a kézi programozó egységgel (PHG) kezelhető, ami nagy kijelzővel és tiszta érintőképernyős billentyűzettel rendelkezik. A tandemcellában a CLOOS Duo-Drive rendszer megfelelő mennyiségű huzallal látja el a pisztolyt a két hordóból. A különböző sarokvarratokat MAG eljárással alakítják ki: a számítógép-vezérelt CLOOS Quinto impulzus ívhegesztő gép egy fröcskölésszegény ívet és egyenletesen magas reprodukálható minőségű varratot biztosít. „Ez csökkenti az összes utómunkát” ismeri el Herbert Lorbach. „A reklamáció kevesebb, mint egy ezrelék.” A gyártó cellák mindegyikéhez tartozik egy automata hegesztőpisztoly-tisztító állomás, ami rendszeresen tisztítja a pisztolyokat. Minden alkotóelem, beleértve a kábeleket és tömlőket, egy közös alap vázra van felszerelve és védőburkolattal körülvéve. Minden cella 3900 mm hosszú, 2200 mm széles és 2000 mm magas és mintegy 2800 kg. A gyárban letesztelt berendezést a megrendelő egyszerűen helyezheti el a termelési környezetében, majd elektromos, sűrítettlevegőés védőgáz-csatlakoztatás után, kis erőfeszítéssel elkezdhet dolgozni. „Annak érdekében, hogy minden zökkenőmentesen működjön, a kezelők a CLOOS-nál kaptak a berendezéshez programozási és kezelési képzést”, magyarázza Herbert Lorbach. „Ezek a robotcellák ma már a termelésünk gerincét jelentik. Hát ezért is vagyunk elégedettek a magas megbízhatóságú CLOOS technológiával” (5. kép).

5. kép: Kulcsrakész, egyszerűen szállítható Z3 robot kompaktcella, két munkadarab-forgatóval. A CLOOS kompletten szállít mindent, beleértve a hegesztési eljárást is


83

84


– melegen és hidegen hengerelt, valamint bevonatos hasított szalagok, kötegelve, illetve előírás szerint csomagolva – méretre szabott hidegen hengerelt és bevonatos táblalemezek – alakos alkatrészek plazmaláng- és lézervágása

– melegen és hidegen hengerelt táblalemezek – bevonatos lemezek – nyitott és zárt szelvények – rúd- és idomacélok – acélcsövek – betonacélok, síkhálók – hegesztőanyagok – húzott rúd- és idomacélok

Méretre szabott szolgáltatások! www.dutrade.hu • [email protected] telefon: +36 25Acélszerkezetek 586902 2012/2. • fax: 85 szám+36 25 586900

Dr. Gáti József kancellár Óbudai Egyetem

26. HEGESZTÉSI KONFERENCIA ÉS HEGESZTÉSTECHNIKAI KIÁLLÍTÁS Május 10-én kezdte munkáját a hegesztési szakterület legnagyobb szabású hazai rendezvénye, a 26. Hegesztési Konferencia és Hegesztéstechnikai Kiállítás a Gépipari Tudományos Egyesület Hegesztési Szakosztálya, a Magyar Hegesztéstechnikai és Anyagvizsgálati Egyesülés, valamint a házigazda Óbudai Egyetem szervezésében. E rangos konferenciasorozatnak – 2002., 2004., 2006., 2008. és 2010 után – immár hatodik alkalommal ad helyszínt az Óbudai Egyetem. A több mint 130 éves történelmi múltra visszatekintő intézmény számára rangos megbecsülést jelent az elmúlt 10 évben e konferenciák színvonalas megrendezése. A szervezők a 2012. évi Hegesztési Konferenciát Zorkóczy Béla professzor emlékének ajánlották. Az elmúlt években kirajzolódó fejlesztési tendenciák azt mutatják, hogy a hazai, szakmába vágó fejlesztések révén egyre nagyobb figyelem fordul a hegesztés gépesítésével, automatizálásával és – ezzel összefüggésben – a minőségirányítással kapcsolatos kérdésekre. Elegendő talán csak a gépkocsi- és vasúti járműgyártás területén zajló jelentős beruházásokra vagy éppen a cső távvezeték építése terén várható fejlesztésekre utalni. Ugyanakkor a hazai kutatás-fejlesztés számára otthont adó felsőoktatási intézményekben történt beruházások révén javultak a kutatás tárgyi feltételei is. E gondolatok jegyében az idei konferencia hangsúlyosan a hegesztés gépesítésével és automatizálásával kapcsolatos témákat helyezte a középpontba. A szakmai találkozó hagyományos céljai közt szerepelt továbbá az újdonságok megismertetése, a fiatal nemzetközi hegesztőmérnöki és technológusi címet, szakmérnöki oklevelet szerzett hegesztő szakemberek és doktoranduszok szakmai eredményeinek megismerése, hozzájárulás a szakmai-baráti kapcsolatok ápolásához, illetve új kapcsolatok létrejöttéhez. A megnyitón került átadásra a – napjainkra már a szakterület legnagyobb elismerésévé vált – Zorkóczy Béla Emlékérem. Az emlékérem létesítésével és adományozásával a Hegesztési Szakosztály fejet hajt a szakterület egyik kimagasló művelője, Dr. Zorkóczy Béla professzor

emléke előtt, és kifejezi megbecsülését a tudományterület kiemelkedő jelenkori művelőinek. Az alapító okirat szerint „Zorkóczy Béla Emlékéremmel tünteti ki a Gépipari Tudományos Egyesület Hegesztési Szakosztálya azokat a hegesztéssel foglalkozó szakembereket, akik e területen kellő elméleti, szakmai felkészültséggel rendelkeznek, eredményes munkát végeztek, újszerű, vagy munkaterületükön a folyamatos fejlődést biztosító ipari megvalósulást értek el, ismereteiket oktató tevékenység keretei között vagy publikációkon keresztül továbbítják, és hozzájárulnak annak társadalmi hasznosításához.” A Zorkóczy Béla Emlékérem 25. alkalommal került átadásra a konferencián. A szervezők meghívására az ünnepi eseményre meghívást kaptak a család képviseletében a névadó gyermekei, Zorkóczy Levente professzor és Zorkóczy Ildikó, akik részére a szakosztály elnöke és tiszteletbeli elnöke emlékérmet adott át. Zorkóczy Béla Emlékérmet vehetett át Dr. Gremsperger Géza, a Gépipari Tudományos Egyesület Országos Elnökségének oktatási alelnöke, a szakosztály vezetőségi tagja, Dr. Komócsin Mihály, a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Mechanikai Technológia Tanszék ny. egyetemi docense, a szakosztály vezetőségi tagja, valamint Dr. Tisza Miklós professzor, a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Mechanikai Technológia Tanszék tanszékvezetője. Az ünnepi pillanatokat Prof. Dr. Tisza Miklós Zorkóczy Béla professzor életéről és munkásságáról tartott megemlékezése zárta. A GTE Hegesztési Szakosztály diplomaterv pályázatot írt ki sikeresen megvédett, hegesztés, hegesztett szerkezetek átalakítása, hegesztést követő (QC) és üzemelés során (ISI) végzett vizsgálatok témakörökbe tartozó diplomatervek alkotói részére. A pályázatot a diplomaterv sikeres megvédését követően legfeljebb két hónapon belül lehetett benyújtani az egyesület titkárságára. A dolgozathoz mellékelni kellett a legfeljebb két oldal terjedelmű (ábrák, táblázatok nélküli) szöveges ismertetést a diplomamunkáról. A pályázatot a Hegesztési Szakosztály által felkért két

Dr. Gáti József elnök megnyitja a konferenciát (az elnökség tagjai balról jobbra: Prof. Dr. Tisza Miklós, Gyura László, Dr. Rittinger János, Dr. Szabó Béla, Ilinyi János)

86


Dr. Gáti József és Dr. Rittinger János átadja az emlékérmet Dr. Zorkóczy Leventének

Dr. Gremsperger Géza átveszi a díjat

Az emlékéremmel kitüntetettek (jobbról balra Dr. Zorkóczy Levente és Zorkóczy Ildikó, és leánya Zsófia)

Dr. Komócsin Mihály

szakember értékelte. A pályázatokra benyújtott és győztes pályaműveket Ilinyi János, a Szakosztály vezetőségi tagja értékelte. Első helyezést és Elnöki Dicséretet kapott Varga Zsolt: „Szénhidrogén-szállító csővezeték vonali hegesztésének tervezése” című dolgozata, míg megosztott II. helyezett lett Gáspár Marcell Gyula: „Nagyszilárdságú, nemesített állapotú szerkezeti acélok hegesztése” témájú és Prém László: „Nyomókeret fedett ívű hegesztése” című szakdolgozata. A díjazottak pénzjutalmat, egyéves GTE tagsági jogviszonyt kaptak elismerésül.

Varga Zsolt

Gáspár Marcell Gyula

Prém László

Új kezdeményezést jelentett a „Hegesztés a képzőművészetben” kiállítás megrendezése a konferenciával párhuzamosan. Ézsiás István szobrászművész alkotásait és válogatását bemutató tárlatot Dr. Horváth Sándor, az Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar dékánja nyitotta meg. A konferencia rendezői immár második alkalommal a hegesztés és rokon eljárásai, a hegesztett kötések vizsgálata tárgykörhöz kapcsolódva „FÓRUMOT” és „HEGTECH 2012” címmel kiállítási lehetőséget biztosítottak a szakterületen működő cégek, kereskedőházak részére.

Emlékérem átadása Dr. Tisza Miklós professzornak

A FÓRUM célja a felhasználó és kereskedő cégek képviselői közötti aktív, szervezett párbeszéd létesítése volt. A fórum nagy érdeklődés mellett a „Kalibrálás/validálás. Összetett szabályozású hegesztőgép kimeneti jellemzőinek ellenőrzése” téma köré csoportosítva került lebonyolításra Kristóf Csaba moderátor irányítása mellett. A Fórum munkájába bekapcsolódtak a Magyar Hegesztéstechnikai és Anyagvizsgálati Egyesülés, az ÉMI-TÜV SÜD Kft., a TÜV Rheinland InterCert Kft. képviselői mint tanúsítók, valamint a gyártók részéről a Crown International Kft. (Cloos), az ESAB Kft. és a WELDOTHERM Hőtechnikai és Kereskedelmi Kft. (Fronius) munkatársai. A konferencia teljes ideje alatt látogatható volt a „HEGTECH 2012” kiállítás, melynek keretében a Crown International Kft., a MET Hungary Kft., az ESAB Kft., a Flexman Robotics Kft., a KOIKE Engineering Germany GmbH, a KÖZGÉP Zrt., a LINDE Gáz Magyarország Zrt., a Nederman Magyarország Kft., a PLTS Ipari Kft., a REHM Hegesztési Kft., a Froweld Hegesztéstechnikai és Kereskedelmi Kft., a SOYER Magyarország Kft. újdonságai, illetve szakmai bemutatói váltak követhetővé. A „HEGKONF 2012” 26. Hegesztési Konferencián és Hegesztéstechnikai Kiállításon 56 szerző 34 tudományos, az alkalmazott hegesztési technológiát, a gépesítést, a robotalkalmazást, a szerkezetek gyártását és vizsgálatát, valamint a szakmai képzést bemutató előadására került sor. Külön öröm a szervezők számára, hogy a hallgatóság körében nagy számban képviseltették magukat a felsőoktatási intézmények hallgatói és doktoranduszai, akik közül többen előadáson is bemutatták szakmai eredményeiket. További információ a www.hegkonf.uni-obuda.hu felületen érhető el az érdeklődők számára.


87

ESAB Kft.

A SAN FANCISCO – OAKLAND ÖBÖLHÍD Egy megaprojekt, amelynek kivitelezésében az ESAB segédkezett Kérdés: Mit tennél, ha egy hidat kellene legyártanod Kínában, majd, a tervezett helyére, San Francisco-ba szállítanod, mindezt úgy, hogy még sosem csináltál ilyet? Válasz: Fordulj az ESAB Kína hegesztőmérnökeihez Sanghajban, és vond be őket a projektbe. Az American Bridge – Fluor vegyes vállalat vezette megaprojekt keretében, a Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co (ZPMC) közreműködésével Sanghajban elkészült, és Amerikában került végleges összeszerelésre a San Francisco – Oakland öbölhíd. Az ESAB Kína műszaki részvételének köszönhetően ez a 350 millió USA dollár értékű megaprojekt, a hasonló acélszerkezetű hidaktól eltérően, technológiájában és tartósságában sokkal magasabb szintű. Kialakítása akár 8-as fokozatú földrengést is kibír.

Az öbölhíd gyártása során a Sanghaj melletti kis Changxing-szigeten található ZPMC beszállító számos olyan hegesztéssel kapcsolatos problémával szembesült, amelyek megoldásához külső segítséget kellett kérnie, mielőtt a részegységeket Amerikába szállították volna. Az American Bridge – Fluor vegyes vállalat és a ZPMC az ESAB Kína szakembereihez fordult műszaki megoldásért. Az ESAB Kína hegesztő szakmérnökei, szorosan együttműködve az ESAB globális szakértőivel, egy sor vizsgálatot végeztek, és ennek eredményeképp új hegesztőeljárásokat és hegesztőanyagokat vezettek be Kínába. Nagyon szigorúak voltak a követelmények a hegesztés minőségével kapcsolatban. Roncsolásmentes vizsgálat készült csaknem minden varratról, különös tekintettel a kis vastagságú, szűk, 45º-ban leélezett kötésekről. Az első/második sor hegesztése miatt ezeken a helyeken a repedés gyakori. Tovább nehezítette a feladatot, hogy a kínált megoldás keverékgázt igényelt, és Kínában általában tiszta CO2-t használnak. Az ESAB Kína összesen 12 darab 40 lábas konténernyi (130 t) különleges hegesztőanyagot, nevezetesen ESAB DualShiled 70 Ultra Plust szállított. A DualShield 70 Ultra Plus különleges tulajdonságokat kínál keverékgáz alkalmazása mellett, az eljárás során nincs fröcskölés és kicsi a füstemisszió. A munka megkezdése előtt az ESAB Kína több alkalommal is oktatást tartott a kivitelező hegesztőinek. Ez alatt az idő alatt, az ESAB részéről, több hegesztő technikus dolgozott együtt a vevő telephelyén, mintegy két hónapig, helyszíni támogatás és tanácsadás formájában. Az öbölhíd több jegyében is egyedülálló a világon. Egyetlen, 13 000 tonnás pilon tartja a híd 70 000 tonnás tömegét. Földrengés-állóságban is a legjobb, nyolcas fokozatú kialakításával. A hasonló szerkezetek közül kitűnik a 12 forgalmi sávval, a középen elhelyezett kerékpárúttal, valamint 70 méteres szélességével. Minden hidat megelőz 300 000 jármű/napos kapacitásával. Kulcsfontosságú kapcsolatot létesít San Francisco és Oakland között.

88


A szakértők szerint a San Fancisco – Oakland öbölhíd technológiailag a legmodernebb és a legdrágább a hasonló acélhidak között, és az USA nyugati partjának jellegzetessége lesz, hasonlóan a Szabadságszoborhoz. Sarah Robinson, az ESAB Kína új, Sanghajban székelő marketing igazgatója, aki mindvégig kapcsolatban volt a projekttel így nyilatkozott: „Ez csupán a hídépítés jéghegyének csúcsa. Részvételünk a San Fancisco – Oakland öbölhíd projektben jól ismert, és már más kínai hídépítők is elkezdték az együttműködést az ESAB Kínával. Ez a gyáripar egy új piaci szegmense, az ún. híd távépítés.”

Ez a sikeres projekt számos nemzetközi és kínai hídépítő projekt érdeklődését keltette fel. Megváltozott a hídépítés technológiája és helye, az ESAB Kína pedig abban a különleges helyzetben van, hogy szakmai tudásával maximálisan támogatni tudja ezt az új trendet. 100 éves tapasztalatával, több mint 80 országban való jelenlétével és a több mint 8000 alkalmazottal világszerte az ESAB a világon a legelismertebb márka a hegesztés és vágás piacán. Az ESAB Kínát 1996-ban alapítottuk, és azóta kiváló hegesztési megoldások szállítójaként ismerik el egész Kínában.

Fémszerkezetek tervezése, gyártása és gazdaságossága, DFE2013 2013, április 24–26., Miskolci Egyetem

KONFERENCIA FELHÍVÁS BEVEZETÉS A korszerű hegesztett fémszerkezeteknél a fő szempontok: a megfelelő teherviselő képesség (biztonság), a jól gyártható, technológiához jól illeszkedő szerkezet, illetve a gazdaságosság. Ezek az optimális méretezés révén kapcsolhatók egybe. A konferencia témakörei e három csoport köré szerveződnek. Célja a széles szakterület elméleti és gyakorlati szakembereinek összehozása, az elért eredmények bemutatása, a jövőbeni fejlődési tendenciák megismerése, kapcsolatok kialakítása. A KONFERENCIA TÉMAKÖREI Tervezés: Szerkezetek analízise, tervezése, Numerikus módszerek és algoritmusok, Stabilitás, Törés, Fáradás, Rezgések és rezgéscsillapítás, Kapcsolatok, Vékonyfalú szerkezetek, Oszlop-gerenda kapcsolatok, Rácsos tartók, Keretek, Tornyok, Lemezek és héjak, Csőszerkezetek, Vasbeton szerkezetek, Végeselemes és határelemes alkalmazások, Tűzvédelem, Szélterhelés, Földrengésvédelem, Szerkezeti biztonság és megbízhatóság, Törésmechanika, Szerkezeti anyagok, Tervezési előírások, Ipari alkalmazások minden területen. Gyártás: Gyártási technológiák és módszerek, Hegesztési technológiák, Hegesztési maradó feszültségek és vetemedések, Hegesztési vetemedések, Gyártási sorrend, Környezetvédelem, Felületvédelem, Bevonatkészítés, Szerelés, Karbantartás, Megerősítés és felújítás, Ipari alkalmazások. Gazdaságosság: Gyártási költségek, Költségmérnöki vizsgálatok, Élettartam költségek, Szerkezet optimálás, Matematikai módszerek, Szakértői rendszerek, Ipari alkalmazások. Várjuk résztvevők jelentkezését. A konferencia nyelve angol! Nincs tolmácsolás.

A CIKKEK MEGJELENTETÉSE Az elfogadott cikkek a konferencia-kiadványban jelennek meg a Springer Kiadó gondozásában. A kiadványt minden regisztrált résztvevő megkapja. SZPONZORÁLÁS, KIÁLLÍTÁS, BEMUTATÓ Kérjük a tagvállalatokat, hogy jelentkezzenek a szervezőknél. Szponzori támogatás esetén a cég megjelenésére van lehetőség kiállítás és bemutató által. Külön is lehet kiállítónak jelentkezni. A poszter mérete 1x2 m. Lehetőség van a programfüzetben bemutatkozó oldalakat megjelentetni. Kérjük, forduljanak a szervezőkhöz. IDŐTÁBLA Esemény

-tól

Call for Papers

2012. február

Absztrakt leadás

2012. február

Absztrakt elfogadás Teljes cikk leadása

-ig

2012. szeptember 7. 2012. szeptember 28.

2012. szeptember 28.

Teljes cikk elfogadása

2012. november 2. 2012. december 7.

Korai befizetés (early bird)

2012. április

Normál befizetés

2012. december 1.

2013. március 31.

Konferencia

2013. április 24.

2013. április 26.

2012. november 30.

TOVÁBBI INFORMÁCIÓK Dr. Jármai Károly Miskolci Egyetem, 3515 Miskolc, Egyetemváros Tel. +46-565111 mellék 2028 hangposta, Fax. +46-563399 e-mail: [email protected]

Design, Fabrication and Economy of Metal Structures, DFE 2013 A konferencia honlapja http://www.dfe2013.uni-miskolc.hu E-mail: [email protected]


89

Balogh Dániel okl. gépészmérnök (MSc), alkalmazástechnikai mérnök Gyura László okl. gépészmérnök, okl. hegesztőszakmérnök (E/IWE), hegesztéstechnikai és szolgáltatási menedzser Linde Gáz Magyarország Zrt.

A HEGESZTÉSTECHNOLÓGIAI TÉNYEZŐK ÉS AZ ANYAGÁTVITELI FOLYAMAT ELEMZÉSE INVERTERES HEGESZTŐGÉPEN (1. rész) CHECKING MATERIAL TRANSFER AND WELDING TECHNOLOGIES WITH A MODERN WELDING MACHINE (part 1) A fogyóelektródás védőgázos ívhegesztések gépesítése során egyre nagyobb szerepet kapnak a korszerű, vezérelhető, inverteres áramforrások. A fejlett technológiáknak köszönhetően irányíthatóvá válik a cseppleválás, az anyagátmenet folyamata, ezáltal jelentősen csökkenthető az utómunkák (tisztítás) menynyisége, valamint speciális feladatok (extra vékony lemezek hegesztése, pozícióhegesztések stb.) is elvégezhetők. Manapság a legtöbb hegesztőgépgyártónak van ún. szinergikus hegesztőprogrammal ellátott hegesztő-áramforrása, azonban legtöbb esetben a gyártók nem engednek mélyebb betekintést programjaik működésébe az éles piaci helyzet miatt. A gyors szabályozással létrejövő jelalakok mérése hagyományos műszerekkel (multiméter) nem lehetséges, a szinergikus függvények az adott alkalmazásokhoz nem ismertek. A gyártók az egyes eljárásváltozatokat speciális „trademark” névvel látják el (sok esetben egy-egy áramforrás több ilyen speciális technológia végrehajtására is képes), jobb esetben be is mutatják annak potenciális alkalmazásait és előnyeit, de nem közölnek technológiai adatokat, összefüggéseket. Ebben a cikkben a Lorch Schweißtechnik GmbH hegesztőgépgyártó által kifejlesztett eljárásváltozatokat vizsgáljuk, ezeknek a gyakorlatban történő megismerése céljából digitális oszcilloszkóp segítségével vizsgálatokat végeztünk egy Lorch Saprom S5 A/W típusú hegesztőgépen. A mérések során különböző feltételek mellett tanulmányoztuk a feszültség és az áramerősség alakulását a különböző szabályozott anyagátvitelű eljárások esetén. A mérési eredményekből kidolgozásra került egy, a gyártó szinergikus programjait összefoglaló leírás, mely tartalmazza a szinergikus függvényeket, a jellemző áramerősség-ívfeszültség jelalakokat és a beállítható munkaponti tartományokat. A mérések, vizsgálatok eredményeinek segítségével egy-egy hegesztőgéphez létrehozható olyan technológiai adatbázis, melynek segítségével a felhasználó megismerheti hegesztőgépének technológia lehetőségeit és korlátait.

90

Modern controlled welding inverters fill more and more part in the course of the mechanisation of gas metal arc welding. Processes of material transfer turn into controlled because of the developed technologies, hereby rework (after welding cleaning) is reducibled significantly and special tasks (extra thin plates welding, position welding) can be doable. Nowadays the most welding machines manufacturers have power sources with synergic welding programs but for the most part they do not allow deeper insight to the operation of their synergic programs because of the competitive market. Through fast control of the current strength and arc voltage in time there will be special symbol shapes whose measure is impossible by classical meters (multimeter), the synergic functions are unbeknown. Welding machines manufacturers give a special „trademark” name to their welding methods (in most cases welding sources are able to execute several special welding technologies, methods). Frequently the manufacturers present the potential applications and advantages, but they do not inform us of technological datas and welding parameters connections. On the score of this article readers can get acquainted with Lorch synergic programs. We analised the welding methods with a digital oscilloscope on a Lorch Saprom S5 A/W welding machine. In the measurements we studied the voltage and current waveforms during welding with different conditions. By the evalution we have made a documentation which contains the Lorch’s synergic welding programs, the typical current and voltage waveforms and the synergic functions. With the results of the measurements and inspections are able to produce a technological database so users can come to know the facilities and limits of their welding machine.


1. BEVEZETÉS Az Acélszerkezetek szaklap egy korábbi számában [1] már beszámoltunk egy olyan méréssorozatról, amellyel különböző hegesztő-áramforrások korszerű technológiáinak vizsgálatakor oszcilloszkópos mérés segítségével bemutattuk a hegesztés során kialakuló áram és feszültség jelalakokat. Az akkori méréssorozat során több speciális technológiát vizsgáltunk, de nem részleteztük, nem elemeztük egy-egy gyártó teljes „technológiai kínálatát”. Jelen cikkben egy rendelkezésünkre álló hegesztőgép lehetőségeit vizsgáltuk, annak összes elérhető/beállítható technológiáját különböző peremfeltételek mellett [2]. Cikkünk fő célja a Linde Gáz Magyarország Zrt. telephelyén található, a Lorch Schweißtechnik GmbH által gyártott Saprom S5 A/W típusú áramforrással elérhető eljárásváltozatok, szinergikus programok rövid bemutatása. Digitális oszcilloszkóp segítségével méréseket végeztünk, hogy vizsgálhatóvá váljon a hegesztési paraméterek ívkarakterisztikára gyakorolt hatása, továbbá a kapott eredmények alapján kidolgozásra került a szinergikus függvényeket (csak az áramerősség-feszültség összefüggéseit), valamint az áramerősség-ívfeszültség jelalakjait, illetve munkaponti tartományait összesítő leírás, melyből egy-egy eljárásváltozathoz tartozó „adatlapot” is bemutatunk. Ezekkel az „adatlapokkal” a hegesztőgépek gépkönyve, használati útmutatója kiegészíthető, mellyel a felhasználó értékes információkhoz juthat az egyes eljárásváltozatok alkalmazhatóságát illetően.

2. A FOGYÓELEKTRÓDÁS VÉDŐGÁZOS ÍVHEGESZTÉS KORSZERŰ VÁLTOZATAINAK FEJLŐDÉSE 2.1 Invertertechnika A 1. ábra bemutatja a fogyóelektródás védőgázos ívhegesztések során alkalmazott hegesztő-áramforrások fejlődését időrendi sorrendben. Az ábra 1–6. sora az általánosan használatos, hagyományos ívhegesztő áramforrások rendszerezését mutatja be. A mai modern inverteres gépek megjelenésével, valamint a mikroprocesszorok beépítésével lehetővé vált a hegesztési tulajdonságokat befolyásoló

dinamikus viselkedés gyors szabályozása. A hegesztés területén alkalmazott invertertechnika lehetővé tette a napjainkban korszerűnek számító hegesztő-áramforrások megjelenését. Az inverteres rendszer alkalmazása teszi lehetővé a frekvencia megnövelését, a kis frekvenciából eredő problémák kiküszöbölését (1. ábra 7. sor). A hegesztőinverter működése során a háromfázisú váltakozó áramot egy diódahíd egyenirányítja, majd egy szűrőegység után sima egyenáram jelenik meg, amely egy kényszerkommutációs, tirisztor-inverter hídon keresztül több kHz-es váltakozó árammá alakul, lehetővé téve a jóval nagyobb szabályozási sebességet és kiküszöbölve a kicsi, 50 Hz-es táplálás hátrányait. Ezt követően a nagyfrekvenciás transzformátor csökkenti le a feszültséget a hegesztéshez szükséges értékre, majd az egyenirányított áram egy szűrőfojtón keresztül a hegesztőpisztolyhoz jut. A nagy frekvenciának köszönhetően a szűrőfojtó ugyancsak kicsi és könnyű lehet [4]. Az invertertechnikán alapuló nagy működési sebesség a következő előnyöket eredményezi: • gyors szabályozás, • jó és sokoldalú hegesztési alkalmasság, jó beállítási lehetőségek, • a teljes teljesítménytartományban fokozatmentesen állítható impulzusparaméterek, • az adott, pillanatnyi üzemmódhoz (pl. ívgyújtás, cseppleválás stb.) hangolható, ideális dinamikus tulajdonságok, • teljesebb (több paraméterre kiterjedő) szinergikus vezérlés, • mikroprocesszoros irányítás, • pontosan ismételhető, digitális beállítás és programozás lehetősége, • kis méret, kis tömeg, hordozhatóság, • jó hatásfok és teljesítménytényező, kis energiafogyasztás, • a hálózati csatlakozás kiépítésének kisebb költsége. Az invertertechnika fejlesztésének hatásai védőgázos ívhegesztések területén: • nagy sebességű ívstabilizálás nagyfrekvenciás kimenetiáram- és feszültségszabályozással, • ívgyújtás javulása a tranziens karakterisztika segítségével és a kráterfeltöltés feltételeinek javulása, • fröcskölés csökkentése a rövidzárlati áramerősség hullámforma szabályozásával, • anyagátvitel stabilizálása az áramimpulzus frekvenciával és hullámformájával, • heganyag-szemcsefinomítás és porozitásképződés megelőzése az áramimpulzus frekvenciájával és hullámformájával, • beolvadás szabályozása a megfelelő áram és a negatívpozitív polaritás arányának beállításával, a váltakozó áram hullámforma szabályozásával.

2.2 A hegesztőív és anyagátmenetek típusai

1. ábra: A hegesztő-áramforrások fejlődése [6]

A védőgázos fogyóelektródás ívhegesztésnél a munkapont munkatartományon belüli helyzete (a teljesítmény nagysága) különféle anyagátviteli módokat, ill. ívtípusokat eredményez. Az ívtípust az anyagtól, anyagvastagságtól, hegesztési helyzettől és a varrattal szemben támasztott követelményektől függően kell kiválasztani. Az egyes ívtípusok, anyagátviteli módok ismertetése több szakirodalomban elérhető, többek közt a bevezetőben említett [1] irodalomban is részletesen megtalálható. Ezúttal csak a


91

felsorolás szintjén ismertetve, az acélok hegesztésének kevert védőgázos technológiáinál alapvetően az alábbi „alaptípusokról” beszélhetünk: – normál, állandó áramú hegesztések: • rövidzárlatos ívű anyagátvitel (elsősorban kis teljesítményigénynél), • átmeneti ívű anyagátvitel (az erős fröcskölés miatt kerülendő technológia), • permetes ívű (szórt/szóróív) anyagátvitel (nagy teljesítmény, minimális fröcskölés), • forgóívű anyagátvitel (kifejezetten nagy teljesítmény), – impulzusos hegesztés (fröcskölésmentes, stabil anyagátvitel).

tók publikálnak, de ezek alapján nem derül ki a vevő számára, hogy az általa vásárolt hegesztőgépnek mik a beállítási lehetőségei, korlátai, továbbá nem ismerhető meg az egyes „fantázianevek” mögött rejlő technológia lényege. Természetesen az egyes oszlopokba besorolt technológiák az alkalmazás szempontjából feltétel nélkül nem cserélhetők fel egymással (nem „kompatibilisek”, hiszen az azonos cél elérése érdekében sok esetben teljesen más technikai megoldáson alapulnak). A besorolásból látható továbbá, hogy ma a gyártók elsősorban az irányított rövidzárlatos hegesztés és az impulzustechnika fejlesztésére koncentrálnak.

A modern eljárásváltozatoknál a fenti anyagátviteli formákat „finomítják”, módosítják a gépek gyors szabályozásának köszönhetően úgy, hogy az anyagátmenet minél stabilabb legyen, speciális feladatok (pl. extravékony lemezek hegesztése, pozícióhegesztés stb.) könnyen elvégezhetőek legyenek. Gyakorlatilag a legtöbb hegesztőgépgyártó rendelkezik már ilyen saját „márkanévvel” levédett eljárásváltozattal, amelyek hátteréről (pl. jelalakjairól) azonban a felhasználó részleteket általában nem ismerhet meg.

3. HEGESZTŐÁRAM ÉS ÍVFESZÜLTSÉG JELALAKJAINAK VIZSGÁLATA

2.3 Magyarországon megtalálható néhány hegesztőgépgyártó eljárásváltozatai Az 1. táblázat tartalmazza néhány hegesztőgépgyártó korszerű szinergikus programmal ellátott eljárását, ahol a dinamikus ívkarakterisztikával befolyásolják a cseppleválás menetét, így a hegesztéstechnológia jellemzőit is. A táblázatban feltüntetett besorolás alapján látható, hogy az egyes „fantázianevek” milyen jellegű eljárást takarnak, ill. ezen eljárásváltozatoknak melyek a fő alkalmazási területei. Többnyire ezek azok az információk amiket a gyár-

Az egyes jelalakok ismerete nemcsak a felhasználó „tudásszomjának” kielégítése szempontjából lehet hasznos, de azok időszakos ellenőrzése fontos lehet a hegesztőgépek validálásánál is [5]. Az egyes eljárásváltozatok kialakítása a hegesztőgép szabályozásának szoftveres beállításával lehetséges (akár ugyanarra a hegesztőgépre utólag tölthető fel olyan szoftver, amely egy új eljárásváltozat alkalmazását teszi lehetővé). A szoftverek meghibásodása, a gépek karbantartása, szervizelése során egy-egy szoftver paraméter akár „véletlen” átírása vezethet olyan hibához, amely az eredeti jelalakokat megváltoztatva ugyanazon „trademark” név alatt egy megváltozott technológiát eredményez. Mindez természetesen hegesztési hibákhoz vezethet, így célszerűnek tartjuk egy validálási folyamat során a jelalakokat időnként ellenőrizni, és összevetni az eredeti mérések eredményeivel. A hegesztőgépek vizsgálatára a gyártók természetesen többnyire rendelkeznek speciális vizsgálóállomásokkal, azonban ezek a felhasználók számára nehezen elérhetőek.

1. táblázat: Néhány hegesztőgép gyártó eljárásváltozata [2] (A méréseket a sárgával kiemelt technológiák esetében végeztük el) HEGESZTŐGÉPGYÁRTÓ CLOOS

„EXTRA KIS” HŐBEVITELŰ ELJÁRÁSOK

IRÁNYÍTOTT RÖVIDZÁRLATOS ELJÁRÁSOK

„SPECIÁLIS” SZÓRT ÍVŰ ELJÁRÁSOK

„SPECIÁLIS” IMPULZUSÍVŰ ELJÁRÁSOK

KETTŐS IMPULZUS TECHNOLÓGIÁK

Cold Weld

Control Weld

Rapid Weld

Vari Weld Speed Weld

Duo Pulse

ESAB

Qset

EGYÉB „SPECIÁLIS” TECHNOLÓGIÁK

Aristo Superpulse

Aristo Superpulse

EWM

(coldArc) RootArc

coldArc (RootArc)

ForceArc

SuperPuls

PipeSolution

FRONIUS

CMT CMT Advanced

SteelRoot (CMT)

SteelDynamic PCS (Puls Controlled Sprayarc)

SynchroPuls

CMT Puls Mix CMT Advanced Puls Mix

STT Power Mode

Power Mode

RapidArc

Pulse on Pulse

(SpeedRoot) (SpeedArc)

SpeedArc

SpeedPulse

TwinPuls S-TwinPuls

LINCOLN LORCH

SpeedRoot

kis lemezvastagság, Alkalmazási kis lemezvastagság, horganyzott lemezek, kis hőbevitel, terület gyökhegesztés, pozícióhegesztés esetén

92

nagyobb lemezvastagság, horganyzott lemezek, mélyebb beolvadás, fröcskölésmentes nagyobb teljesítmény, varrat elérése esetén fröcskölésmentes varrat eléréséhez, nem pozícióhegesztéshez ajánlott

közepes lemezvastagság, átmeneti ív kiváltására, fröcskölésmentes varrat eléréséhez, pozícióhegesztéshez, esztétikus varrathoz


speciális impulzusívű eljáráshoz hasonló területeken alkalmazható, növelt teljesítmény, biztosabb cseppleválás eléréséhez

SpeedUp különböző egyéb alkalmazási területek, pl. vastag, korrózióálló lemezekhez, cső gyökvarrat orbitális hegesztéséhez, függőleges irányban történő hegesztéshez

giai adatbázis” létrehozását, mely a használati útmutató mellé csatolva bővebb tájékoztatást adhat a vevőnek az általa vásárolt hegesztőgép „tudásáról”, beállítási lehetőségeiről, munkaponti tartományairól, áramősség-feszültség jelalakjairól.

3.1 Digitális oszcilloszkóp alkalmazása Az áramerősség valamint az ívfeszültség időben történő gyors szabályozása (és esetleg a huzalelőtolás időben történő változása) révén kialakuló jelalakok kimérése hagyományos műszerekkel (multiméter) nem lehetséges. Digitális oszcilloszkóp segítségével vizsgálhatóvá válik a hegesztési paraméterek ívkarakterisztikára gyakorolt hatása, továbbá a kapott mérési eredmények alapján létrehozható egy, a hegesztőgép használati útmutatója mellé csatolható összesítő leírás, mely tartalmazza az adott hegesztőgéphez tartozó szinergikus programokat, áramerősség-ívfeszültség jelalakokat, illetve munkaponti tartományokat. A digitális oszcilloszkóppal történő ívkarakterisztika vizsgálat mérési elrendezése a 2. ábrán látható, az áramerősség mérése a munkakábelre helyezett speciális lakatfogó segítségével történt. A feszültséget a munkakábel (+) és a testkábel (–) gépből kilépő pontjai között mértük [2].

A vizsgált hegesztőgép beállítható üzemmódjai [2]: • „Normál” szinergikus üzemmód (lényegében a hagyományos normál ívű hegesztés szinergikus változatát foglalja magában); • „SpeedArc” üzemmód (koncentrált, stabil ívet ad, ami alkalmazását lehetővé teszi keskeny résekben történő hegesztéskor akár hosszabb szabad huzal esetén is); • „Impulzus” üzemmód (lényegében a hagyományos impulzushegesztés szinergikus változatát foglalja magában); • „TwinPuls” üzemmód (két különböző teljesítményű impulzus folyamatos váltakozását teszi lehetővé); • „SpeedPulse” üzemmód (szinte folyamatos, rövidzárlatmentes anyagátvitelt biztosít a varrat irányába, ezáltal csökkentve a hegesztés közbeni fröcskölést a teljes áramerősség-tartományban, ami csökkenti az utólagos megmunkálás időszükségletét); • „Speed-TwinPuls” üzemmód (a TwinPuls és a SpeedPulse eljárásokat egyesíti); • „SpeedUp” üzemmód (a függőlegesen felfelé történő hegesztés nehézségeinek kiküszöbölésére született); • „SpeedRoot” üzemmód [növelt résáthidaló képesség (akár 4–5 mm), továbbá a varratalaknak biztosít egy megfelelő „boltozatot”, gyökhegesztéshez ajánlott].

3.3 Üzemmódvizsgálatok különböző teljesítményszinteken 2. ábra: Ívkarakterisztika vizsgálat mérési elrendezése [4]

Az üzemmódvizsgálatok során bemutatjuk a fent ismertetett nyolcféle eljárásváltozathoz tartozó áramerősségfeszültség időbeli változását, a jellemző szabályozott jelalakokat, általában három különböző teljesítmény (huzalelőtolási sebesség) szinten, 1 mm átmérőjű, G3Si1 típusú, rézbevonatú acélhuzallal történő hegesztések során. A 2. táblázat mutatja az összehasonlított üzemmódok beállí-

3.2 A vizsgált hegesztőgép üzemmódjai Az alábbiakban az 1. táblázatban feltüntetett gyártók közül a korábban megnevezett gyártó Saprom S5 A/W típusú hegesztőgépéhez rendelhető eljárásváltozatok vizsgálatát ismertetjük, illetve ezen keresztül mutatjuk be egy „technoló-

2. táblázat: Beállítási paraméterek az üzemmódvizsgálatok során MÉRÉS programszám üzemmód huzaltípus (hegesztőgépen beállított) huzal MSZ EN ISO 14341

f1/f21/f37

f2/f25/f38

f3/f26/f39

f4/f27/f40

f5/f28/41

f6/f29/f42

f8

f11

P04 normál

P03 SpeedArc

P04 Impulzus

P04 TwinPuls

P15 SpeedPulse

P15 S-TwinPuls

P41 SpeedUp

P105 SpeedRoot

SG/Fe G3Si1 (Cu)

huzalátmérő (mm)

1

védőgáz MSZ EN ISO 14175 pisztoly-darab távolság (mm)

Ar/CO2 82/18 (M21) 20

hegesztési sebesség (cm/min) huzalelőtolás (m/min) feszültség (V) hegesztőgépen áramerősség (A) hegesztőgépen fojtás (%) hegesztőgépen

18,9/24/31,9 122/202/263

33,3/50/50

33,3

5/10/15

5

19,1/27,6/32,5 23,8/30,1/33,7 23,7/30,1/33,7 22,6/28,1/31,5 22,6/28,1/31,6 117/200/267

107/212/305

106/213/305

100/183/261

100/183/262

21,8 116

19,4 116

100


93

tási paramétereit. Az összehasonlítás 5/10/15 m/min huzalelőtolási sebességnél történt (kivétel a SpeedUp, ill. SpeedRoot üzemmód, ahol a kis teljesítményű alkalmazás miatt csak 5 m/min sebességnél történtek a vizsgálatok) általában a többi bemeneti paraméter (kivéve hegesztési sebesség) állandósága mellett. (A hegesztési sebesség, a pisztoly darab távolság-, pozíció állandó értéken tartását gépi pisztolymozgatással biztosítottuk.) A táblázat alján megtalálhatóak az egyes üzemmódokhoz tartozó, az áramforrás által megadott, az adott huzalelőtoláshoz tartozó átlagos áramerősség- és feszültségértékek is. A 3. táblázatban foglaltuk össze az egyes mérések eredményét, egy-egy eljárásváltozathoz tartozó ívfeszültség (kék), ill. áramerősség (piros) jelalakjait, időben történő változásait. A diagramokon feltüntettük az áram, valamint a feszültség átlagos értékét kék, ill. zöld egyenesekkel. „Normál” üzemben a teljesítményszinttől függően jól megkülönböztethetőek a rövidzárlatos, az átmeneti (durva cseppes) és a szórt ívre jellemző jelalakok. Rövidzárlatos

valamint durva cseppes anyagátmenetnél az áramerősség felfutása minden rövidzárlatnál megtörténik, annak maximuma és gyakorisága véletlenszerű. A 15 m/min-es huzalelőtolásnál már kialakul a szórt ívű, rövidzárlatmentes anyagátmenet, az áram értéke gyakorlatilag a teljes folyamat során állandónak tekinthető. A gyártó által közölt információkat a mérésünk során kapott „SpeedArc” üzemmód jellegzetes jelalakja is igazolja mindhárom teljesítménynél. Az áramerősség alapjelén kis áramimpulzusok jelennek meg, amelyek nagyobb ívnyomást okoznak, és ezáltal valószínűleg mélyebb beolvadás érhető el. „Impulzus” üzemben mindhárom esetben az áramimpulzusok jelalakja figyelhető meg. A huzalelőtolási sebesség növelésének hatására a szinergikus vezérlésnek köszönhetően elsősorban az impulzusfrekvencia növekszik (ezzel növelve az átlagáram értékét). Minden egyes áramimpulzus során egy-egy csepp olvad le a huzal végéről, melyek száma a teljesítmény fokozásával nő.

3. táblázat: Az egyes üzemmódokhoz tartozó mért ívfeszültség (kék), ill. hegesztőáram (piros) jelalakok különböző teljesítményszinteken (a zöld, ill. kék egyenes az átlag ívfeszültséget, valamint az átlag áramerősséget mutatja) NORMÁL” üzemmód 5 m/min

10 m/min

15 m/min

„SPEEDARC” üzemmód 5 m/min

10 m/min

15 m/min

„IMPULZUS” üzemmód 5 m/min

94

10 m/min


15 m/min

„TWINPULS” üzemmód 5 m/min

10 m/min

15 m/min

„SPEEDPULSE” üzemmód 5 m/min

10 m/min

15 m/min

„SPEED-TWINPULS” üzemmód 5 m/min

10 m/min

15 m/min

„SPEEDUP” üzemmód

„SPEEDROOT” üzemmód

5 m/min

5 m/min

A „TwinPuls” üzemmódban, a duplaimpulzus technikának megfelelően, a hegesztőgép hozzárendel két eltérő teljesítményű, egymást ciklusonként váltó (néhány tized másodpercenként) impulzusszakaszt. Hasonlóan az „Impulzus” üzemmódhoz, itt is minden egyes impulzussal cseppátvitel történik, azonban az impulzus teljesítményétől függ a leolvadó csepp mérete.

A „SpeedPulse” üzemmód során a mérésekből látható, hogy az „Impulzus” üzem jelalakja került módosításra, a csúcsáramok után az áramerősség nem folyamatosan csökken le az alapáram szintjére. Megjelenik a jelalakban egy „lépcsős szakasz”, mely által a csepp nagyobb sebességgel képes az ömledékbe jutni, ezáltal ugyanaz a varratminőség – főleg a nagyobb teljesítménytartományokban – nagyobb


95

hegesztési sebességgel érhető el. Ebben az eljárásváltozatban, összevetve a három teljesítményszintet, látható, hogy a nagyobb teljesítmény leadásával nő a cseppleválás frekvenciája, az alapáram nagysága nagymértékben nő, míg a csúcsáram értéke közel azonos marad. Az „S-TwinPuls” változatot a gyártó ajánlása szerint a „TwinPuls”-hoz képesti nagyobb hegesztési sebesség elérése érdekében hozták létre, lényegében a „Speedpulse” és a „TwinPlus” eljárások egyesítésével. A duplaimpulzusos eljárásváltozatot a „SpeedPulse”-ra jellemző módosított impulzus jelalakkal valósítják meg. A speciálisan függőlegesen felfele történő hegesztésre javasolt „SpeedUp” technológiánál minden egyes ciklusban egy nagyobb és egy kisebb teljesítményű szakasz követi egymást. A nagyobb teljesítményű, impulzus jelalakú szakasz a tökéletes beolvadásért, a kisebb teljesítményű a „lefolyásmentességért” felelős. A változás mértéke olyan nagy, hogy mindehhez a huzalelőtolási sebesség változtatására is szükség van, amely az adott, átlagos 5 m/min-es sebességnél néhány tized másodpercenként körülbelül a 2 ill. a 7 m/min között változik. A táblázat utolsó diagramja igazolja, hogy a „SpeedRoot” egy csökkentett energiabevitelű eljárás, ahol a szabályozott rövidzárlatok során úgynevezett „hideg” anyagátmenet történik, hasonlóan az egyéb gyártók kis teljesítményű eljárásaihoz. A technológia lényege abban rejlik, hogy nem engedi a rövidzárlati áramot magas értékre felszaladni, ill. a rövidzárlati frekvenciát szabályozva alacsony értéken tartja azt. A felfutó áram első szakasza a csepp növekedését biztosítja, majd az áramvisszaesést követő újbóli felfutás „löki át” a leolvadó cseppet az ömledékbe.

4. SZINERGIKUS FÜGGVÉNYEK SZEREPE A HEGESZTŐGÉP BEÁLLÍTÁSÁNÁL A szinergikus vezérlés olyan „egygombos” hegesztőgépbeállítás, amely több folyamatparaméter összehangolt beállítását végzi a leolvadási teljesítményt meghatározó huzal-előtolási sebesség függvényében egy ún. szinergikus függvény alapján. Ez a függvény tehát egy több dimenziós „görbe”, amelyet a hegesztő-áramforrás gyártója határoz meg előzetes kísérletek alapján. A függvény alapján a fogyóelektródás hegesztőgépek beállításakor egyszerre több hegesztési paramétert (pl. az ívfeszültség, impulzusfrekvencia, alapáram, csúcsáram stb.) állítunk, adott „bemeneti” hegesztési feltételek mellett (pl. huzaltípus, huzalméret, védőgáz stb.) a huzal-előtolási sebességhez. Az egyes paraméterek értékét meghatározó szinergikus függvényeket (3. ábra) az adott berendezésre próbahegesz-

tésekkel határozzák meg, és a hegesztőgép memóriájában tárolják. A gyári függvények mellett lehetséges az is, hogy a felhasználó saját maga határozzon meg ilyen függvényt [3, 6]. A szinergikus vezérlések megjelenésével egyszerűsödött a berendezések villamos hegesztési paramétereinek beállítása, ami a hegesztési hibák számának csökkenését és a beállítások változtatásának egyszerűsödését eredményezte. Az előre tárolt szinergikus függvények segítségével csökken a beállítási idő és stabil hegesztési minőség érhető el [3].

4.1 Szinergikus függvények kimérése a vizsgált áramforrásnál A szinergikus görbék függvénytanból vett értelmezési tartománya és értékkészlete határozza meg a hegesztőgép beállíthatósági tartományát, azaz az „elérhető” munkapontok halmazát. A fent ismertetett több dimenziós függvények elérése (ábrázolása) nem egyszerű feladat, viszont az áramerősség (huzalelőtolás) – speciális üzemmódban az átlagos áramerősség – ill. az ívfeszültség közötti, gyártó által „kódolt”, kapcsolata viszonylag egyszerűen feltárható. A méréseink során a vizsgált hegesztőgép minden üzemmódjában meghatároztuk azokat a kétdimenziós egyszerűsített szinergikus függvényeket, amelyek megmutatják adott anyagnál különböző méretű hegesztőhuzalok és más-más összetételű védőgázok esetében a gép beállíthatósági tartományát, ill. a két fő villamos paraméter közötti összefüggéseket. Egy-egy technológiai utasítás készítésekor a paraméterek közötti összefüggést figyelembe kell/lehet venni. A sok mérésből elsősorban a rendelkezésünkre álló korlátozott hely miatt az alábbiakban csak a „Normál” szinergikus üzemmódban elérhető görbéket mutatjuk be (4., 5., 6. táblázat). 4. táblázat: Bronzhuzallal történő MIG/MAG forrasztáshoz definiált kétdimenziós szinergikus függvények MIG/MAG FORRASZTÁS SZINERGIKUS GÖRBÉK (NORMÁL ÜZEMMÓD) CuSi3 huzal

CuAl8 huzal

3. ábra: „Kétdimenziós” szinergikus függvény programozása egy hagyományos normál üzemmódú hegesztőgép esetén [3]

96


5. táblázat: Acélok hegesztéséhez definiált kétdimenziós szinergikus függvények ACÉLOK HEGESZTÉSÉHEZ TARTOZÓ SZINERGIKUS GÖRBÉK (NORMÁL ÜZEMMÓD)

6. táblázat: Alumínium ötvözetek hegesztéséhez definiált kétdimenziós szinergikus függvények ALUMÍNIUM HEGESZTÉSÉHEZ TARTOZÓ SZINERGIKUS GÖRBÉK (NORMÁL ÜZEMMÓD)

CO2 védőgáz

Al99,5 huzal

Ar/CO2 92/8 védőgáz

AlMg4,5Mn huzal

Ar/CO2 82/18 védőgáz

AlMg5 huzal

Portöltetű huzal, Ar/CO2 82/18 védőgáz

AlSi5 huzal

CrNi huzal, Ar/CO2 97,5/2,5 védőgáz


97

5. TECHNOLÓGIAI ADATBÁZIS LÉTREHOZÁSA Méréseink alapján – a hegesztőgép leírását kiegészítve – létrehoztunk egy olyan ún. „technológiai adatbázist”, amely tartalmazza az áramforrással elérhető szinergikus programokat, az azokhoz tartozó paramétereket (üzemmód, huzal, huzalátmérő, védőgáz), az egyes üzemmódokhoz

tartozó tipikus áramerősség és ívfeszültség jelalakokat (néhány beállítható huzal-előtolási sebességnél), a beállítható munkaponti tartományokat. Az összegző leírás célja, hogy a hegesztőgép gépkönyve mellé kapcsolódjon egy a gép üzemmódjait egyszerűen bemutató, üzemmódonként néhány (maximum 2) oldalas leírás, amelyet a javasolt alkalmazási területtel egészítettünk ki. Példaként a 4. ábra egy ilyen adatbázis lapot mutat be a „SpeedRoot” eljárásváltozatra.

4. ábra: Összefoglaló „adatbázis lap” a „SpeedRoot” üzemmód áttekintéséhez, ill. alkalmazhatóságához

98


6. ÖSSZEFOGLALÁS Írásunkban bemutattunk egy digitális oszcilloszkóppal végrehajtható mérési módszert és annak néhány eredményét, melynek segítségével a modern fogyóelektródás ívhegesztő áramforrások különböző eljárásváltozatainak mélyebb megismerése válik lehetővé. A mért áramerősség- és ívfeszültség-jelalakok segítségével vizsgálhatóvá vált az egyes eljárásváltozatok mögötti szakmai tartalom megismerése, az elérhető hegesztési paraméterek, beállítások áttekintése. Mérési módszerünkkel a gépek kimeneti jellemzői mérhetőek, a mért adatok információt szolgáltathatnak a hegesztés minőségének reprodukálhatóságához, amely akár az ívhegesztő berendezések validálásánál is felhasználható. A mérési eredményekből létrehozhatunk egy olyan öszszesítő műszaki leírást, mely eljárásváltozatonként egy-egy lapon bemutatja a beállítható szinergikus függvényeket, munkaponti tartományokat és a jellemző jelalakokat. (Hangsúlyozzuk, hogy a kimért szinergikus görbék csak az átlagáram és feszültség közti összefüggést mutatják, egy – egy szinergikus ponthoz több egyéb paraméter tartozik még.) Ezen adatok segítségével a hegesztőgép-felhasználók jobban megismerhetik az adott gyártó által kínált eljárásokat, azok alkalmazási és beállítási lehetőségeit. A mérési módszer továbbfejleszthető, sokféle, részletesebb vizsgálat elvégzésére alkalmas, mint például a védőgáz összetételének hatására, a hegesztőgépeken állítható fojtás

hatásának vizsgálatára, huzalbevonat minőségének ellenőrzésére stb. További mérési eredményeinkről a szakcikk 2. részében számolunk be.

Felhasznált irodalom [1] Gyura L., Fehérvári G., Balogh D.: Szabályozott anyagátvitelű fogyóelektródás védőgázos hegesztések vizsgálata, Acélszerkezetek, 2010/2 pp. 87-93. [2] Balogh D.: A hegesztéstechnológiai tényezők és az anyagátviteli folyamat elemzése Lorch Saprom S5 A/W hegesztőgéppel, MSc Diplomamunka, MDT02/2011, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (Konz.: Dr. Dobránszky J., Gyura L.) [3] Dr. Kovács-Coskun T.: EWM TAURUS 301 típusú hegesztőgép alkalmazástechnikai vizsgálata, hegesztő szakmérnöki szakdolgozat, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (Konz.: Dr. Bagyinszki Gy., Gyura L.) [4] Balogh D.: Hegesztőgépek dinamikus karakterisztikájának vizsgálata digitális oszcilloszkóppal, BSc Szakdolgozat, SzD1/2009, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (Konz.: Dr. Palotás B., Gyura L.) [5] MSZ EN 50504:2009 Ívhegesztő berendezések jóváhagyása (validálása) [6] Az invertertechnika alkalmazása az ívhegesztő áramforrásoknál, Hegesztéstechnika, V. évfolyam (1994/3), 1994, pp. 49-51.

&%63 :1:55 78 $ !82 7 :1:55 7 5 4475 &% 63 '98 3:8 : 4:1:5 /:,8 : 5 7 98:100 4 : 6 6 6#1 7 : 9*799+-6)5:94: -3799:9::68 $ 94"9&%63)91:4:)'9*2668. .8 *8: 6( 658, 89-75#9689'/:973:96:!8279:9 )'9 , 89-7 :2:/79773:9 6 43:9-+773:9 7998 /:58585829 665 $ /:57 87 3568"9:!824927:+879: 33* 69.5 . 68196+665: 6, 8: . .)1-(6/-:9:56 3:9:48 *:81: 69 379: 678:+879:73:9 91:84927965 775:.5 #84914)998: 33*.39468186108397 +838:9", 89-: 48*66.96 :6814927: 8:965 $!827 :1:55 75 :7 6: :9:94: 77 #( 60582 66, 89-70 +7:4998:1 :8( "91 ) : 7 6 0582 6 : 879:73:9 3:9:48 : 0582 6# 49*:773:9:/,9: 979:7 0 +775::88:652608 1:585846 :681:0( 0:860 87:00:82'748288:/487':36 8 $9:94: 7, 8:. /8 %2:/99:" 9 &%&& 982: 982(: 982(: ,4


99

100



101

Megtervezzük és kivitelezzük a csarnokjellegű épületét. A vevő igényeinek megfelelően és az épület funkciójához legjobban igazodó szerkezetet alkalmazzuk acélból vagy vasbetonból a hozzá tartozó tető-, oldalfalburkoló anyagokkal, nyílászárókkal és burkolatokkal, út- és közműkapcsolatokkal. Kivitelezés saját eszközzel és létszámmal, teljes körű garanciával. Elérhetőségeink: FÉMSZERKEZET Építô és Szerelô Kft. Nyíregyháza, Lomb u. 16. Telefon: (42) 465 156, fax: (42) 596 728 E-mail: [email protected]

MEGR E N DELÔL AP Elôfizetésben megrendelem a MAGÉSZ Acélszerkezetek címû folyóiratot

példányban.

Elôfizetési díj: 1 évre 8000 Ft+áfa és postaköltség. Megrendelô:

H H II R R D D E E TT É É S S 1 oldal (A/4) színes: MAGÉSZ tagoknak 100 000 Ft+áfa külsô cégeknek 140 000 Ft+áfa 1/2 oldal (A/5) színes: MAGÉSZ tagoknak 50 000 Ft+áfa külsô cégeknek 70 000 Ft+áfa

Nagy József Telefon: 06 20 468-4680 Telefon/fax: 06 25 581-623 E-mail: [email protected]

Azon partnereink részére, akik minden számban hirdetnek (4 db/év), 10% kedvezményt adunk.

Cím: Telefon/fax/e-mail: Kelt:


w w w. m a g e s z . h u Kiadja a Magyar Acélszerkezeti Szövetség, 1161 Budapest, Béla u. 84. Mobil: +36 30 946-0018, E-mail: [email protected], Fax: (1) 405-2187

P.H. aláírás

Kérjük szerzőinket, hirdetőinket, hogy a fényképeket, ábrákat ne Word-be ágyazva küldjék. Ajánlott formátum fotóknál: eredeti jpg, tif; ábráknál: eps, pdf. A képek jó minőségét csak így lehet biztosítani.

A megrendelôlapot

MAGÉSZ 1161 Budapest, Béla utca 84. Tel./fax: 1/405-2187 E-mail: [email protected] címre kérjük.

102

Felelôs kiadó: Markó Péter Felelôs szerkesztô: Dr. Csapó Ferenc A szerkesztô munkatársa: Nagy József

ISSN: 1785-4822 A tördelést és a nyomdai munkákat a TEXT Nyomdaipari Kft. készítette. 2400 Dunaújváros, Papírgyári út 49., 2401 Pf. 262 Telefon: (25) 283-019, Fax: (25) 283-129, E-mail: [email protected]


A szolnoki Tiszavirág híd

Recommend Documents