Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék Tartószerkezet rekonstrukciós szakmérnök képzés

Feszített és előregyártott vasbeton szerkezetek ék

z s s é n a épz T i i 1.K előadás t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r avasbeton z Előregyártott szerkezetek S T s s é ció i n uk kapcsolatai a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e Dr. Sipos András Árpád z E e k M r e B sz ó t r Ta 2012. november 17.

Vázlat • Előregyártott szerkezeti rendszerekszék

s é n a épz T i iK t • Kapcsolatok tervezésének alapjai e z k e ö k n r r e é z • Nyomóerőt közvetítőókapcsolatok s m k t r a a z S T s s • Húzóerőt közvetítő kapcsolatok é ó i i c n k a u t r g t á s • Nyíróerőt közvetítő kapcsolatok s n d o r k á l e i r z t S e • Nyomatékot közvetítő kapcsolatok z E e k M r B sze ó t r Ta

Előregyártott szerkezeti rendszerek

k é z s s é n z A katalógusból tervezés lehetősége nem helyettesítheti a csomóponti a erőjáték p T é (pl.: megértését. A kapcsolat nem csak a szűk értelemben vetttikapcsolóelemet K e i z tüske, csavar,…stb.) foglalja magában, hanem az előregyárottt elem k e ö k n kapcsolóelemhez csatlakozó környezetét („befolyásolt zóna”) is. r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta

Az előregyártott vb. szerkezetek „lelke” a helyes csomópont kialakítás. A jellemzően mechanikai kapcsolóelemeken áll, vagy bukik a szerkezet erőjátéka.


k é z - a pillérek / falak / merevítőmagok térbeli elhelyezkedése jelentősen s s é n befolyásolja a kapcsolati erőket a épz T i iK t - tűzvédelmi követelmények e z k e ö k n - rejtett, vagy látható kapcsolat r r e é z s m - egyszerű, költséghatékony előállítás tó k r a a merevség z S T - építésközbeni állapotok és az ott elvárt s s é ó i i c - egyszerűség, világos erőjáték n k a u t r g t - megfelelő képlékenység á s s n d o r k - tartósság ilá e r z t S e z E e k M r előregyártás nyújtotta előnyök elvesznek rosszul tervezett és/vagy rosszul e B Az z s kivitelezett kapcsolatok esetén. ó t r a T A tervezés során tekintettel kell lenni a következő szempontokra:


k é z • oszlop – gerenda oszlop – s s é n • gerendaa– gerendapz gerenda T é • oszlop – oszlop rendszerek i t K e i • oszlop – alapozás z k e ö k n r r e é z s km ó t r a a z •födémelem – födémelem födémS T s s rendszerek • födémelem – hosszirányú é ó i i c n ( +tetőelemek) gerenda k a u t r g • födémelem – közbenső, t á s s n vagy szélső alátámasztás d o r k á l e • födémelem – felbeton i r z t S e z E e k • fal – fal (függőleges) falas M r e B rendszerek z • fal – fal (vízszintes) s ó t • fal – alapozás r a T Előregyártott szerkezeti rendszerek és jellemző kapcsolataik:

Szerkezeti megoldások

k é z s s é n a épz T i iK • dilatációk javasolt távolsága: t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z A diagram alul csuklós, oszlop-gerenda rendszerre vonatkozik, fűtött épület E e k M esetén. Fűtetlen szerkezetre a dilatációs hosszt 33%-kal csökkenteni kell. r e B Befogott z oszlopok esetén a csökkentés 15%. Ha a merevítő rendszer nem az s ó épület rt tömegközéppontja környékén van, a csökkentés 25%. Az egyenértékű a T éves hőingás tartalmazza a zsugorodás hatását olyan módon, hogy a • a hőmérséklet ingadozás, a zsugorodás és a kuszás okozta mozgásokra tekintettel kell lenni. (A leggyakoribb hibaforrás: gátolt mozgások miatt bekövetkező repedések.) maximális dilatációs hossz [m]

egyenértékű éves hőingás [C]

zsugorodás okozta nyúlással egyenértékű hőingást a valós hőingáshoz hozzá kell adni.

Kapcsolatok tervezésének alapjai

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o • hézag az előregyártott elemek között r k á l e i r z t • kitöltő beton / habarcs S e z E e • vasalás rk M e B • az előregyártott z s elemek „befolyásolt zónája” ó t r a T előregyártott kapcsolatok részei:


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r elmozdulás (u ) g t á s (deformációs) kapacitás: a maximális s n d o r (semmit nem mond a diagram alakjáról!) k á l e i r z t S duktilitás: a képlékeny szakasz „hosszát” méri: e z E e k M r B sze umax ó  rt a uy T előregyártott kapcsolatok jellemző erő-elmozdulás diagramja:

u

maximális elmozdulás

képlékeny elmozdulás kezdete


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k Egy általánosabb definíció: a u t r g t á s s Wint u  n d o r  u   k á l e i r S max u z t S e z Ez aEgörbe minden pontjában értelmezett mennyiség, a görbe alakjától e k r függetlenül, értéke 0 és 1 között lehet (ideálisan képlékeny esetben 1, lineárisan e BM z s rugalmas anyagtörvény esetén 0.5). A kapcsolat duktilitása rendkívüli ó t r helyzetekben segíti az igénybevételek átrendeződését. a T A fenti definíció csak ideálisan rugalmas – képlékeny anyagmodell esetén igaz.


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó aakzónákban megfelelő t r Ezekben a képlékeny z deformációk esetén egy S T s s é ó i (tetszőleges)m helyettesítő rácsostartó i c n k a modellel kapott ellenállás alulról u t r g t á becsüli a szerkezet teherbírását. (A s s n d o r szerkezet valós erőjátéka eltérhet a k á l e i r feltételezettől, de a megfelelés z t S e teljesülni fog!) z E e k M r Olyan rácsostartót választunk e B sz modellnek, ami szemléletesen mutatja ó t r be az erők útját a szerkezetben, és a T egyensúlyozza a külső terhet.

Hagyományos megközelítés: rácsostartó modell alkalmazása. Ennek alapja, hogy az előregyártott elemekben meg kell határozni azokat a zónákat, ahol a Bernoulli-Navier hipotézis nem teljesül (ún. „D” zóna).


k é z s s é n a épz T i modellezése Oszlopfej t K e i z k és a modell alapján e ö k n r kialakított vasalás. r e é z s km ó t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o Rövidkonzol modellezése r k á l e i r és a modell alapján z t S e kialakított vasalás. z E e k M r B sze ó t r Ta


k é z s s é n a épz T i miatt) t K 1. A beton berepedéskor (feszültségátrendeződés a repedés e i z k e ö k n 2. Az acél és a beton képlékenyedésekor e (képlékeny feszültségátrendeződés) r r é z s m ó ak t r aha a kapcsolatnak z van elegendő Ez utóbbi csak akkor tud kialakulni, S T s s képlékenyedési kapacitása (a beton képlékeny alakváltozása korlátozott!). Ez é ó i i c még jelenleg is kutatott terület, alapvetően kerülni érdemes az olyan n k a u t r rácsostartó modellt, ami csak jelentős képlékenyedés árán tud kialakulni. Azaz g t á s s n érdemes a lineáris analízissel kapott feszültségeloszláshoz közeli, azt közelítő d o r k á modellt használni. l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta A terhelés folyamán a kapcsolat (illetve annak egyes alkotórészeinek) merevsége két ponton jelentősen változik:


k é z Gyakran van szükség arra, hogy bizonyos mozgások a szerkezetben le s s é n tudjanak játszódni. (Pl.: használati teher miatt, kúszás, zsugorodás, a épz T hőmérsékletingadozás, támaszsüllyedés felvételére). Hatai mozgás K lehetősége e i z nem biztosított, akkor (jelentős) károsodások is keletkezhetnek. k e ö k n r r e é z s km ó t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n A magasépítésben tapasztalati alapokon álló, félmerev kapcsolatok terjedtek el d o r k á (pl. neoprén). Az adottekapcsolat erő-elmozdulás diagramjának ismeretében a l i r zviselkedése t kapcsolat precízebben modellezhető lenne. Külön figyelmet S e z E igényelnek a helyszíni kibetonozások: itt gyakran az a cél, hogy ne tudjon egy, e k r nagy repedés kialakulni, azonban kisebb repedések megjelenése e BM z s megengedhető. Ha nincs információink a kapcsolat mozgási képességéről, ó t r a kapcsolatot úgy érdemes tervezni, hogy a gátolt mozgásból adódó akkor a T kényszererők miatt legyen elegendő duktilitás a ridegtörés megelőzésére. Csúszó jellegű kapcsolatok

(Ugyanakkor ne feledjük, hogy ez jelentős alakváltozásokat is jelenthet rendkívüli esetben.)


k é z Az előregyártott elemek nagy részét kéttámaszú tartóként vasalják be. A s s é n z végleges szerkezetben kialakított végkapcsolat azonban részlegesen a gátolt p T é i elfordulással szemben. t K e i z k e ö k n r r e é z s km ó t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o Ez különösenáakkor veszélyes, ha a hajlítási repedések olyan helyen alakulnak r k l e i r ki, ahol azrepedés miatt jelentősen csökken a nyírási ellenállás. t S e z E e k M r B sze ó t r Ta Mintaprobléma

Veszélyes

Kevésbé veszélyes


k é z Másik, nehezen számszerűsíthető probléma a helyszíni kibetonozás hatása. s s é n elempközött z Megfigyelték, hogy a tapadás a helyszíni beton és az előregyártott a T é a i gyakran erősebb, mint a helyszíni beton húzószilárdsága. A tervezés során t K e i z tapadást nem veszik figyelembe és a helyszíni kibetonozást berepedtnek k e ö k n tekintik. A valóságban gyakran teljesen repedésmentesek és jelentős húzóerőt r r e é z adnak át az előregyártott elemre, ami akár s meg is repesztheti azt. m ó k t r a a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r Hasonló z problémakör, hogy egyes elemek akkor is együttdolgozóvá vállnak, t S e z ha aEtervező arra nem gondol. Például körüreges pallókra terített felbeton (és e k M r annak vasalása) megnöveli a negatív nyomatékkal szembeni ellenállást. e B sz Általánosságban elmondható, hogy ugyan a súrlódási erőket a ó t r modelljeinkben rendszerint figyelmen kívül hagyjuk, azonban épp az a T előregyártott szerkezeteknél figyelték meg, hogy jelentősen befolyásolhatják Mintaprobléma

a szerkezet erőjátékát.


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta A fentiek szerint ideális csuklót nehéz létrehozni, de hasonlóan nehézkes merev kapcsolat készítése az előregyártott elemek között. A kapcsolat jellegének besorolása (merev, félmerev, csuklós) hasonló a más szerkezeti anyagoknál megszokotthoz (pl.: acél).


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r duktilitás tervezése azt jelenti, hogy a duktilis elemben a maximális w e B Aalakváltozás z s ki tudjon alakulni az előregyártott elemek törése előtt. ó t r a T A kapcsolatok duktilitásának tervezésekor tekintettel kell lenni arra, hogy jelentős elmozdulások esetén a kapcsolat nem minden alkotóeleme vesz részt az erőjátékban, gyakran csak 1-1 elem tekinthető duktilisnak. Például a következő, nagyon egyszerű példában csak a betonacél és lehorgonyzása biztosítja a duktilitást:


k é z s s é n a épz T i iK t A kapcsolat vasalását az elképzelt e z k e rácsostartó alapján kell felvenni. ö k n r r e Különös tekintettel kell lennie arra, é z s betonacélok m hogytaóhúzott k r a a z lehorgonyzása biztosított legyen. A S T s s zsugorodási, kúszási, vagy egyéb é ó i i c okból várható alakváltozások számára n k a u t a mozgási lehetőséget biztosítani kell. r g t á s s Ha ez nem lehetséges, akkor a gátolt n d o r k á deformációkból származó erőket is l e i r z etvegyük figyelembe a mértezésben. S z E e k M r e B sz ó t r Ta


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n 1. A negatív nyomaték miatt a gerenda felső öve húzott, ramit a habarccsal r e é z kialakított kapcsolat a felső oszlop talpára is közvetít: tehernövekmény s m ó k t r esetén ez csökkenti az oszlop teherbírását (kvázi az előfeszítés ellentettje) a a z S T s s 2. A gerenda alatti kapcsolaténehezen hozzáférhető, a habarcs elhelyezése ó i i c nehézkes, vélhetően csak gyengébb minőségben lehet kivitelezni. n k a u t r g t á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k M r B sze ó t r Ta A tervezés során a gyártás és az építés közbeni állapotokat is figyelembe kell venni. Az alábbi példák közül a bal oldali ebből a szempontból jobb (ez a Magyarországon elterjedt megoldás). A jobb oldali ugyan a gerenda nyomatékai szempontjából előnyösebb, de az oszlopok szempontjából hátrányosabb:


k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z Jelölések: S T s s é ó i i N függőleges támaszreakció c n k a tru t g H vízszintes támaszerő á s s n d o r T az acél homloklap húzóereje k á l e i r z t S T kengyelben ébredő húzóerő e RácsostartóEmodell ez k M T húzóerő az alsó övben r e B sz C nyomott rácsrúd ó t r Ta C nyomóerő a felső övben Szabadalom:

SB Produksjon AS, Andalsnes, Norvégia

Jelenleg több, szabadalmaztatott csomóponti megoldás közül (is) lehet választani. A mellékelt, becsúsztatott acéllappal működő megoldás előnye, hogy az acéllemez segítségével kisebb méretpontatlanságok jól kiküszöbölhetőek.

1 2 3

1 2


k é z s s é n z a p T é 1. A lehető legegyszerűbb legyen! i t K e i z 2. Egy szerkezetben minél kevesebb fajta csomópont legyen!ök e k n r r e z 3. A kiegészítő acél elemek lehetőleg elterjed méretűeké legyenek! s m ó k t r a 4. Az elemet el is kell szállítani a helyszínre… a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n 5. …és fel is kell emelni… d o r k á l e i r z t S e z E eis kell szerelni. 6. …és össze k M r B sze ó t r Ta Nem erőtani tervezési szempontok

?

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Recommend Documents