Hegesztett gerinclemezes tartók

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r Hegesztett gerinclemezes r e é z s m ó ak t r a z tartók S T s s é ó i i c n k a tru t g á s Lemezhorpadások kezelése EC szerint s n d o r k á l t-re i z S e z E e dr. Horváth László k M r B sze BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke ó t r Ta

Bevezetés

Bevezetés

k é s Gerinclemezes tartók vékony lemezekből: nsz é z a p T é Összetett szelvények, hegesztett nyakvarratokkal és toldásokkal i t K e i z k Elvégzendő vizsgálatok és előírások:ke ö n r r e é Keresztmetszeti ellenállások – EC3-1-1 z s m ó k t Hajlítás, nyírás, normálerő r és kölcsönhatásaik a a z T sS Szilárdsági vizsgálatok s é ció i n uk – stabilitási vizsgálatok Szerkezeti elemaellenállások t rés kölcsönhatásaik – EC3-1-1 g t Kihajlás, kifordulás á s s n d o r Gerinclemez nyírási horpadása – EC3-1-5 k á l e i z et-r erőbevezetés hatása – EC3-1-5 SKeresztirányú z E e Hosszirányú terhek hatására bekövetkező lemezhorpadás – k M r e szelvény – EC3-1-5 (2. kötet 5. fejezet) B szeffektív ó Gerinchorpadás az övlemez kihajlása következtében – EC3-1-5 t r Ta (2. kötet 5. fejezet) 2

Keresztmetszetek ellenállása

Keresztmetszeti ellenállások számítása

k é z s s Ellenállás a képlékeny feszültségeloszlás alapján é n z a p T é Csak az 1. és 2. keresztmetszeti osztályba ti K e i z k sorolt szelvények esetén megengedett k !e ö n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n ufeszültségeloszlás Ellenállás a rugalmas alapján k a t r g t á s Bármely keresztmetszeti osztály s n d o r k á l e esetén megengedett ! i r z t S e z 3. és 4. keresztmetszeti osztályba E e k M r e sorolt szelvények esetén kötelező így számolni! B sz ó t r Ta Első lépés mindig a keresztmetszeti osztály megállapítása! 3

Keresztmetszetek besorolása

Keresztmetszetek osztályba sorolása

k é z s s é n z a p A hengerelt és hegesztett szelvények T Belső elemek: é i t K önálló lemezelemek együttesének e gerinclemezek i z k e ö zárt szelvények övei tekinthetők k n r r e é z s m ó ak Szabad peremű r elemek: t a z - I szelvények övei S T s s - L és T é szelvények szárai ó i i c n k a tru Szabad peremű t Szabad peremű g Belső á s Belső s n d o r k á l Belső e i r z t S Gerinc e Gerinc z Belső E e Gerinc k M r e B sz ó t r Ta Öv Öv Öv Hengerelt I szelvény és zárt szelvény

Hegesztett zárt szelvény

4


A keresztmetszeti osztályozás alapelve k é z s s é n z Mivel a lemezelemek viszonylag vékonyak, nyomásahatására p T é horpadhatnak i t K e ki z A keresztmetszet bármely lemezeleménekehorpadása ö k rnszembeni r lehatárolhatja a normálerővel vagy aehajlítással é ellenállást, mert megakadályozza asz folyás kialakulását. m k – rtó zakellene Nyomott lemezek horpadási a ellenőrzése S T sorolása! ezt helyettesíti: km. osztályba s s é ció i n uk a Szabadperemű t Szabadperemű r g t Belső á s Belső s n d o r k á l e i r z Belső t S e Gerinc Gerinc z Belső E e Gerinc k M r e B sz ó t r Ta Öv Öv Öv Hengerelt I szelvény és zárt szelvény


5


A 4 keresztmetszeti osztály:

k é z s s é f n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m 1.-2. osztály: képlékeny ó ak t r a kialakulhat z határnyomaték S T s s é ó φ φ i i c n uk a t r g t á s s n d o r k á M fy l e i r z etS z E e k M r e B sz ó t r Ta φ φ Nyomaték

y

Nyomaték

Mpl

M pl

Horpadás

Horpadás

Nyomaték

Nyomaték

Mpl

pl

Mel

Mel

Horpadás

Horpadás

3. osztály: rugalmas határnyomaték kialakulhat

4. osztály: már a rugalmas határnyomaték sem érhető el


Nyomott lemezek horpadása

k é z s s é n z a p A hengerelt és hegesztett szelvények T Belső elemek: é i t K önálló lemezelemek együttesének e gerinclemezek i z k e ö zárt szelvények övei tekinthetők k n r r e é z s m ó ak Szabad peremű r elemek: t a z - I szelvények övei S T s s - L és T é szelvények szárai ó i i c n k a tru Szabad peremű t Szabad peremű g Belső á s Belső s n d o r k á l Belső e i r z t S Gerinc e Gerinc z Belső E e Gerinc k M r e B sz ó t r Ta Öv Öv Öv Hengerelt I szelvény és zárt szelvény


7


A nyomott lemezsáv viselkedése

k é z s s é n z A vékony, téglalap alakú, rövidebb éle mentén nyomott a élemez p T i iK σ rugalmas kritikus feszültsége: t e z k e ö k n r r megtámasztott k π E t e é z σ = s   m ó 5 k t 12(1 − ν ) b  r a a z b T sS s é c4ió i n uk kσ a lemez horpadási tényezője, a L t szabad r g t pontos á amely függ: s 3 s n d o r k = 0.425 + (b/L) k a megtámasztási viszonyoktól, á l e i r z t a feszültségeloszlástól és S e 2 z E e k a lemez oldalarányától. M r e B sz 1 ó t r 0.425 a T 0

cr

cr

2

horpadási tényező, kσ

σ

2

2

2

3 4 8 1 2 A lemez oldalaránya, L/b

5


Feszültség-lemezkarcsúság diagram k é z s s é n z a p σ T é   bi/ t  f  t K    = e λ =  3. osztály i f σ  ez28.4ε kök  k 2. osztály n r r e é z 1. osztály s m ó ak 1 t r a z Rugalmas horpadás S T Folyás s s é ó i i c n σ k 1 a u t = r g t f á s λ s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r λ 0,9 1,0 Ta 0,5 0,6 0.5

cr

y

y

p

σ

cr

cr

2

y

p

p

9


b/t határértékek osztályozáshoz

k é z s s é n a épz Lemezelem T i 3.i osztály t K 1. osztály 2. osztály e z k e ö k n r r e c / t ≤ 10éε c / t ≤ 14 ε Öv c/t ≤9ε z s m ó ak t r a ε Sdz/ t ≤ 83 ε d / t ≤ 124 Hajlított gerinc d/t T ≤ 72 s s é ó i i c n k a d / ttru≤ 33 ε d / t ≤ 38 ε d / t ≤ 42 ε Nyomott gerinc t g á s s n d o r k á e Ezekilaz értékek az alábbi kritériumokból adódnak: r z t S e 0.5 z   E e b t / f   y k   M r   λ = = p e B s1.z osztály λ < 0,5 σ   28.4ε k  cr   ó σ   t 2. osztály λ < 0,6 r Ta 3. osztály λ < 0,9 változó feszültség esetén f

f

f

w

w

w

w

w

w

p

p p

λp< 0,74 állandó nyomófeszültség esetén

10

Keresztmetszetek osztályozása, szabad peremű elemek:


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 tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 11


k é z s s é n a épz T iKeresztmett K e i z k e szetek ö k n r r e é osztályozása, z s m ó ak belső elemek: t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 12

Keresztmetszetek ellenállása

Hajlított keresztmetszetek ellenállása

k é z és s körül Egyenes hajlítás a km. valamely főtengelye n a épz T A hajlított keresztmetszet ellenállása: ti K e i z k e ö 1. és 2. keresztmetszeti osztályú szelvénynél k n r r e é z s m ó ak t r a z + S T s s é ó i i 3. keresztmetszeti osztályú szelvénynél c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e 4. keresztmetszeti osztályú szelvénynél z E e k M r e B sz ó t r a T Ellenőrzések az IGÉNYBEVÉTELEK szintjén!

13

Biztonsági (parciális) tényezők

k é s Keresztmetszeti (szilárdsági) ellenállásokhoz sz é n z a p T Folyáshatárral (folyással) szembeni biztonság γM0=1,0é i t K e i z k Szakítószilárdsággal (töréssel) szembeni biztonság γM2=1,25 e ö k n r r e é z Elem (stabilitási) ellenállásokhoz γm s M1=1,0 ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 14

hatékony keresztmetszet

Negyedosztályú szelvény kezelése

k é z és s Alap: „hatékony (effektív) keresztmetszet” n elve z a p T é Kezdetben egyenletes feszültségeloszlás (a) ti K e ki(b) z Növekvő feszültségek – lemezek kitérnek,ehorpadnak ö k n r Helyettesítés az „effektív keresztmetszettel” (cér e z s m ó k Rugalmas méretezés – A , I rt, W 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 BM szer ó t r Ta eff

eff

eff

beff = ρ . b

15


Hatékony lemezszélesség számítása

k é z s s ρ tényező számítási modelljei: é n z a p T é Von Kármán i t K e i z Winter-formula k e ö k n r r Módosított Winter-formula e é z s m ó k t r a EC3-1-5 képletei: a z T sS b /t s é ó Viszonyított horpadási lemezkarcsúság = λ i p i c n 28,4ε ⋅ kσ k a u t r g t á s s n d λ − 0.188 o r Szabad szélű (külső) elemekre k á ≤ 1,0 ρ= l e i r z etλ S z E e k M r Két oldalon megtámasztott (belső) elemekre e B sz ó t λ − 0.055(3 +ψ ) r a ≤ 1,0 ρ= T λ p

2

p

p

2

p

16



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 tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta σ1 = nyomás (pozitív)

; b a horpadó; bc a nyomott lemezrész !

17



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 tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta σ1 = nyomás (pozitív)

; c horpadó; bc a nyomott lemezrész !

18


Hatékony keresztmetszet számítása

k é z s s 1. Keresztmetszet osztályba sorolása é n a épz T i iK 2. Csökkentendő lemezsávok kiválasztása t e z k e ö k 3. Csökkentendő lemezsávok effektív szélességének n r r e é z s kiszámítása m ó ak t r a z S T 4. Hatékony szelvény összeállítása s s é ó i i c n 5. Hatékony keresztmetszet km. jellemzőinek k a u t r g t á s kiszámítása s n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 19


Keresztmetszet osztályba sorolása

k é z s s Nyomott lemezsávok kiválasztása é n z a p T é Igénybevétel módjától függ! i t K e i z k e b/t arányok ellenőrzése ö k n r r e é Szabad szélű és belső lemezsávoksz elkülönítése m ó k t r a Lemezsávon belüli feszültségeloszlástól is függ! a z T sS s 4. osztályú a km -iha é legalább ó egy nyomott i c an truk lemezsávja 4.gosztályú t á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta c

t

c

t

c

t

t

t

c

c

Hajlítás tengelye

c

t

t

t

c

t

t

c

c t

c

Nyomott öv

c

t

Hajlítás tengelye

c

Nyomott öv

20


Alkotólemezek effektív szélességei

k é z s s Csak azokat a lemezsávokat kell csökkenteni, é n z a p T é amelyek önmagukban is 4. osztályúak!ti K e i z k e Lemezkarcsúság, csökkentő tényező számítása ö k n r r e é Szabad szélű és belső lemezsávoksz elkülönítése m ó k t r a Lemezsávon belüli feszültségeloszlástól is függ! a z S T s s é ó Effektív lemezszélesség meghatározása i i c n k a tru kijelölése t Elhagyandóglemezszakaszok á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 21


Hatékony szelvény összeállítása

k é z s s Nem horpadó keresztmetszetrészek é n z a p T é Húzott lemezsávok i t K i Lekerekítés ill. varratok környezete eze k ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s é ció i n uk a Nyomott lemezszakaszok t r g t á s s n hatékony szélességgel d o r k á l e i r z Effektív keresztmetszet km. jellemzőinek t S e z E e kiszámítása k M r e B sz ó t r Ta 22


Hatékony szelvény tiszta nyomásra

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 tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 23


Hatékony szelvény tiszta hajlításra

k é z s s é n a épz T i iK t e k Nyomott öv ez 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 tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 24


Egyszeresen szimmetrikus szelvény tiszta nyomásra

k é z s s é n a épz T i iK t e z eN k Dolgozó sávok e ö k n r r e é z s m ó k t r a a z T sS s Nem dolgozó sávok é ció i n uk a t r g t S S á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k a) Teljes keresztmetszet b) Effektív keresztmetszet M r e B sz ó t r Ta eff

25


Egyszeresen szimmetrikus szelvény tiszta hajlításra

k é z s 1. Nyomott öv besorolás és csökkentés 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 S á s s n d So r k á S l e i r z etS z E e k M r e B sz 2. óGerinc besorolás és csökkentés (feszültségeloszlás!) t r Ta 1

eff

26

4.o. km. méretezése

Méretezés lépései

k é z s s Osztályba sorolás é n a épz T i iK Effektív szelvény, km. jellemzők t e z k e Tiszta igénybevételre, A , I , W ö k n r r e é z s Vizsgálatok elvégzése – rugalmas alapon! m ó ak t r a z A T ⋅f N S ≤ 1,0 s N =és ó N i γ i c n k a tru t g á s s M n W ⋅f ≤r1d ,0 o M = k M ilá e γ r z t S e z E e k M r e B sz ó t r Ta eff

Ed

eff

eff

eff

y

c , Rd

c , Rd

M0

Ed

c , Rd

eff , min

y

c , Rd

M0

27

4.o. km. méretezése Keresztmetszetek besorolása és méretezése összetett igénybevételekre

k é z s s Két módszer van, az első szerint: é n z a p T é Különválasztjuk az igénybevételeket (N és M)ti K e i z Először N-re besoroljuk a szelvényt, kiszámoljuk azk N-re e ö k n r hatékony keresztmetszetet és elvégezzük az N-re való vizsgálatot r e é z s Ugyanezt M-re is megtesszükrtó N akMm + N ⋅ e + ≤ 1,0 a z f f Ellenőrizzük a kölcsönhatást T As S W s é ció γ γ i n uk a t r g t A ⋅f N á N s s n N = ≤ 1 , 0 d o r γ N k á l e i r t N Sz e z E e k BM szerM W ⋅f M ≤ 1 , 0 ó M = t r M γ a M T Ilyenkor két effektív y , Ed

Ed

Ed

y

y

eff

eff , y , min

M0

Ed

Ny

M0

eff

Ed

y

c , Rd

c , Rd

M0

Ed

Ed

Ed

c , Rd

Ed

szelvény van!!!

eff ,min

y

c , Rd

M0

28


k é z s s A második módszer szerint: é n z a p T é Az együttes igénybevételre (N+M) végezzük atszelvénybesorolást i K e i z Erre a feszültségeloszlásra számítunk hatékony km-et k e ö k n r r és a közös Mindegyik vizsgálatot a közös besorolás alapján e é z m hatékony szelvénnyel végezzüktó els k r a a z Ellenőrizzük a kölcsönhatást T sS s é ció i n N u≤k1,0 N = A ⋅ f a t g N Nstr γ á s n d o r k á M l e M i W ⋅f r ≤ 1,0 z t M = M S e γ z E e k M r e B sz + N ⋅e M N ó + ≤ 1,0 t Ilyenkor csak egy effektív r f f A W Ta szelvény van!!! γ γ Ed

eff

y

c , Rd

Ed

c , Rd

M0

Ed

Ed

eff , min

y

c , Rd

c , Rd

M0

y , Ed

Ed

Ny

y

y

eff

Ed

eff , y ,min

M0

M0

29


k é z s s Az első módszer: é n z a p T é egyszerűbb i t K e i z Előfordulhat, hogy pl. nyomásra 4. hajlításra 2. osztályba k e ö k n r sorolódik a szelvény – vegyesen kellene képlékeny és rugalmas r e é z s m méretezést használni! ó k t r a a z T sS s é ció i A második módszer: n uk a t r g Konzekvensebb, de asgerincben meg kell határozni a tényleges t á s n d feszültségeloszlást, ezért bonyolultabb. o r k á l e i r 3.-4. osztályú szelvényeknél úgyis kiszámítjuk a feszültségeket. z t S e z E Esetenként előnyös lehet, mert pl. kis normálerőnél e k a 4. osztályból a szelvényt! er BM sz„kimentheti” ó t r Ta 30

Speciális kérdések Hatékony szelvény folyáshatárnál kisebb feszültségek esetén

k é z s s Gyakorlati probléma: é n z a p T é A keresztmetszetben nem érjük el a folyáshatárt i t K e i z A horpadás kisebb mértékű lesz, esetleg egyáltalán ki sem alakul k e ö k n r r Mégis hatékony szelvénnyel kell számolni! e é z s m ó lemezkarcsúság k t r a Lehetőség: redukált horpadási a z S T s s é ó i a lemezelem hatékony km-ében ébredő legnagyobb σ i c n kigénybevételből (tehát a második a u t normálfeszültség az összes r g t á s s módszerrel számítva!) n d o r k á l σ com, Ed e i r z t λ p,red = λ p S e z fy γ M0 E e k M r e B sz óEbből számítunk csökkentő tényezőt. t r Ta Iterációt igényel! com,Ed

31

Nyírási horpadás vizsgálata

k é z s s Posztkritikus állapot alapján é n a épz V Ed T K ≤ e1,t0i i z k Vb, Rd e ö k n r r e é z s m ó ak t r lemezmező nyírási horpadási ellenállása a z S T s s é ó i i c n k a,Rd +tVrbfu ,Rd Vb,Rd =gVtbw á s s n d o r k á l e i r gerinclemez hozzájárulása z Vbw, Rd t S e z E e k M r V övlemez hozzájárulása e B sz bf ,Rd ó t r Ta

Vbw, Rd számítása

3

k é z s s é n a épz χ w ⋅ f yw ⋅ hw ⋅ t w T i iK t Vbw, Rd = e z k e ö 3 ⋅ γ M1 k n r r e é z s m ó ak t r a nyírási z lemezkarcsúsága lemezmező viszonyított λw S T s s é ó i f / ni c h /t k a = tru λ = t g á τ s , ⋅ ε ⋅ kτ s n d o r k á l t-re i z S t  e π ⋅E z   k τ = ⋅ ⋅ E e  k 12 ⋅ (1 − ν )  h  M r B sze ó t r χw nyírási horpadási csökkentő tényező Ta 4 37

yw

w

w

cr

w

2

2

cr

τ

w

2

w

χ w számítása

k é z s s  é 0 ,83 n z a ha λ <  η p 0 , 83  T é η  ha tiλ < η  K ηi 0 ,83  e  0,83 χ =  ez ha χ = ≤ λ < 1,08 k 0,83 0,83 η rk ha nö≤ λ  λ r e η  λ  1,37 é z ha 1 , 08 ≤ λ s m  0 ,7 + λ ó k t  r a a z T s Snem merev véglehorgonyzás s merev véglehorgonyzás 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 BM szer ó t r Ta w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

Gerincbordák ellenőrzése

k é z s s é 3 3 n 1,5hw ⋅ t w z a a p T é ha < 2  i t K 2  hw e i z I st ≥  a k e merevségi ellenőrzés ö k a n r  0 ,75h t 3 ha r e 2≤ é w w z  h w ós m k t r a a z f yw ⋅ h w ⋅ t wT S 1 s s N Ed = V Ed − ⋅ é ó i teherbírási ellenőrzés 2 i c ⋅ γ 3 λw n M 1 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 BM szer ó t r Ta

Beroppanás keresztirányú erőre

k é z s s é n Elrendezések 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 tru t g Fióktartó sá s Egymást n d Támasz o gerincborda r k keresztező á l e i gerincborda r nélkül z tartók t S e nélkül z E e k M r e B sz ó t r Ta

Források

k é z s s www.access-steel.com é n a épz T i iK http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/ t e z k e ö k http://www.constructalia.com/ n r r e é z s m ó ak www.tatasteelconstruction.com t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 37

Források

k é z s s Fernezelyi Sándor: Csavarozott kapcsolatok tervezése – é n z a p T é az EUROCODE 3 alapján – egyszerűsített módszerrel i t K e i z k e I. MAGÉSZ Acélszerkezetek. 2008, 1. szám. 42 – 48. ö k n r r e é z s II. MAGÉSZ Acélszerkezetek. 2008,km 2. szám. 38 – 45. 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 r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 38

Hegesztett gerinclemezes tartók

Recommend Documents