Különleges Tartószerkezetek Hegyi Dezső Jegyzet kézirat v1 Héjszerkezetek építése. A héj vastagsága

Különleges Tartószerkezetek Jegyzet kézirat 2012. v1

Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése HÉJSZERKEZETEK ÉPÍTÉSE A héjszerkezetek tervezése és építése különleges megfontolásokat és különleges technológiákat igényel. A konstruálás alapvető kérdései (alak, peremek, terhelés) a korábbi előadásokon szerepeltek. A jelen fejezet a megvalósítás kérdéseivel foglalkozik. A tervezés gyakorlati megfontolásai Tegyük fel, hogy már eldöntöttük, hogy milyen legyen a szerkezetünk alakja, milyen megtámasztásokat alkalmazzunk. Ezután meg kell határozni, hogy hogyan valósíthatjuk meg az elképzeléseinket. Vannak ökölszabályok, tapasztalati értékek, melyek betartása fontos ahhoz, hogy a szerkezetünk képes legyen az elméletben meghatározott módon viselkedni. Az alábbiakban szereplő szerkesztési szabályokat Menyhárd István alapján állítottam össze.

A CINT kétrétegű héjszerkezete

A héj vastagsága A héjszerkezetek vastagsága rendkívül kicsi a többi kiterjedéséhez képest, innen származik az elnevezése is. Korábban szó volt róla, hogy a héjszerű viselkedéshez fontos is, hogy kicsi legyen a vastagság, hiszen nagyobb vastagság mellett dominánssá válhatnának a hajlító igénybevételek. Helyesen tervezett membránhéjaknál 40-50m-es fesztávolságig 5-8cm vastagsággal megoldható a monolitikus héjszerkezetek építése. Előregyártott szerkezet esetén akár 4cm-re is lemehetünk (a nagyobb gyártási pontosság és az alkalmazható jobb anyagminőség miatt engedhető ez meg). Hajlított héjakat 8-12cm vastag szerkezettel érdemes építeni.

Cím!!!

Nagyobb fesztávú héjaknál megnőnek az igénybevételek és a stabilitási

1


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése kérdések is hangsúlyosabbá válnak. A konstrukció függvényében általában nagyobb lemezvastagságra lehet szükség, illetve készülnek több rétegű lemezzel is héjak. A héjak vastagságát gyakran változtatni kell. Erre elsősorban a peremekhez való csatlakozásnál van szükség a peremzavar okozta nyomatékok felvételéhez. Nem szabad a héj vastagságát ugrásszerűen változtatni, az átmeneteket folytonosan kell kialakítani. A peremtartó gyakran sokkal vastagabb a héjnál, és a megvastagított peremsávnál is. A csatlakozást érdemes lekerekíteni. Méretezés, vasalás, betonozás Membrán héj esetén a beton figyelembe vehető teherbírása a szilárdság tervezési értékének maximum a fele lehet. Hajlított héjak esetén 75%-ban használhatjuk ki a beton szilárdságát. A korlátozásra a másodlagos igénybevételek miatt van szükség. Helyes konstrukció esetén a héjfelület kihasználtsága a szerkezet legnagyobb részén alacsony. A számításoknál a figyelembe vehető lemezvastagság a tervezett vastagság mínusz 1cm. A héjakban hálós vasalást érdemes alkalmazni. A legjobb, ha a főfeszültségek irányában futnak a vasak, de gyakran azzal szöget bezárva lehet jól elhelyezni a vasakat. A szükséges vasmennyiség meghatározásánál erre figyelemmel kell lenni. A minimális vasmennyiség nyomó igénybevétel esetén 0,15% (maximális tengelytávolság 30cm), húzó metszeterő esetén 0,3% (maximális tengelytávolság 15cm), ha a felület hiperbolikus, akkor 0,2 és 0,6%-ra kell növelni az értékeket (maximális tengelytávolság 10cm, de maxim a lemezvastagság x2,5). Nyomott vasaláshoz minimum ø8-as, húzott vasaláshoz minimum ø6-os vasbetéteket kell alkalmazni.

2


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Peremzavar esetén a lemezt meg kell vastagítani a fentiek szerint, és legalább kétrétegű vasalást kell alkalmazni. Ha félmerev (nyírt) peremekkel támasztunk meg egy héjat, akkor a sarkokon nagyobb nyomatékok is megjelenhetnek, illetve a szögfelezőre merőlegesen nagy húzóerők ébrednek. A megfelelő biztonság érdekében itt három irányú vasalatot kell alkalmazni. Szabad peremek lezárására a hálós vasalást ki kell egészíteni a peremmel párhuzamosan futó vasakkal is, illetve U alakú szegővasak alkalmazása szükséges. Esetenként alkalmaznak feszített pászmákat is: a vasbetétek feszítésével elérhető, hogy a húzóerők hatására is nyomás maradjon a betonfelületben (ez a repedéskorlátozás szempontjából lehet fontos); forgásszimmetrikus héj peremtartójának feszítésével csökkenteni lehet a peremzavar hatását, ha a betont nyomófeszültség alatt tudjuk tartani. Az alkalmazott beton szilárdságának a karakterisztikus értéke minimum 20N/mm2 monolitikus szerkezetek esetén, előregyártott szerkezetekhez pedig 28N/mm2. Fontos, hogy a beton maximális szemcsemérete ne legyen nagyobb, mint a lemezvastagság negyede. Bedolgozáskor a beton konzisztenciája földnedves-kissé képlékeny legyen. Vibrálással kell elérni a megfelelő tömörséget. Érdemes kötésgyorsítót használni, hogy a zsaluzatot hamarabb el lehessen távolítani. Ha a beton eléri a tervezett szilárdság felét, a zsalut el lehet távolítani. A kizsaluzást fentről lefelé, szimmetrikusan haladva kell elvégezni. A perem felé haladva nőnek az igénybevételek, és folyamatosan nő a felület kihasználtsága, így egyre óvatosabban kell haladni. A perem melletti utolsó elemeket lehetőleg egy ütemben kell eltávolítani.

3


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Régebben 30-40°-os szögnél meredekebb felületeken kettős zsalut használtak. Mára a betontechnológia úgy fejlődött, hogy egészen meredek felületek is elkészíthetők lőtt beton segítségével, így megkerülhető a rendkívül nehézkes kettős zsaluzat alkalmazása. A betonozást mindenképen a meredek részeknél kell kezdeni a laposabb részek felé haladva. Ha munkahézagot kell hagyni, akkor annak a felületre merőlegesnek kell lennie. Építéstechnika A héjak építésének legfontosabb kérdése a héjalak létrehozása, mivel a héjak nagy kiterjedésű térbeli görbült szerkezetek, ráadásul érzékenyek a geometriai pontatlanságokra. A héjépítést elkülöníthetjük egy klasszikus szakaszra és egy modern korszakra. A klasszikus korszakban elsősorban vasbeton héjakat építettek. Ha héjépítésről beszélünk, ma is elsősorban a vasbeton héjakra gondolunk. A héjépítést hosszú ideig a könnyen leírható geometriai formák jellemezték. Ezeknek a számítása és építése is könnyebb volt a szabadon formált felületekhez képest. Idővel megjelentek a szabadon formált felületek. Mint korábban láthattuk, a szabadon formált felületek alakja sem vehető fel szabadon, az alakot mechanikai feltételek határozzák meg. Ishler volt az első tervező, aki sikerrel alkalmazott a gyakorlatban is ilyen formákat. Vele párhuzamosan Otto Frei a sátor- és kötélszerkezetek terén kezdett hasonló munkákba. A klasszikus héjépítésnek kiderültek a korlátai: a formavilág változatos ugyan, de kötött keretek között mozoghat csak; a zsaluzás, állványozási

4


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése költségek a hagyományos technológiákkal nem lehetnek gazdaságosak; a vasbeton mellett új építőanyagok, technológiák kerültek előtérbe (ponyva, kompozitok, üveg, térrácsok...).

Klasszikus héjépítés A klasszikus héjépítés technikája a hagyományos hajlított vasbeton szerkezetépítésből fejlődött, de felhasználta a téglaboltozat építési hagyományait. A képlet egyszerű: készül egy állványzat, ami tartja a felületet meghatározó elemeket, jellemzően fatáblákat. Egyedi zsaluzatok

Fa szerkezetű zsaluzat

Ha a felület nem rendelkezik valamilyen speciális geometriai tulajdonsággal, a térbeli görbült alakot a lehetőség szerint legkisebb deszkaelemekből kialakított felülettel kell létrehozni. Tervezői oldalról ez igényli a legkisebb ráfordítást, "csupán" egy kitűzési tervet kell adni. Az állványzathoz és a zsaluzathoz nagymennyiségű fát kell felhasználni, melyet felkészült szakembereknek kell elkészíteniük, és a zsaluzási munka igen lassú. Mivel ritkán készül két azonos héj, a faanyag jó része csak egyszer kerül felhasználásra. Egyenes zsaluelemek A vonalfelületeknél kihasználhatjuk azt, hogy a felületeknek vannak egyenes alkotóik. Az egyenes alkotók mentén hosszabb egyenes zsaluelemeket alkalmazhatunk. Ha nem túl szélesek a zsaluelemek, akkor jól közelítik a felület alkotói mentén változó görbületet. Ha torznégyszög, nyeregfelület vagy forgáshiperboloid felületet tervezünk, akkor két alkotó seregünk van, ami azt jelenti, hogy nem csak

5


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése az egyik alkotósereggel párhuzamosan futó zsaluzási irány elemei lehetnek egyenesek, hanem a zsaluelemeket alátámasztó állványzat elemei is. Konoid felület esetén az íves vezérgörbe kialakítása valamelyest nehezebb. Emeléses eljárás Jelentősen lehet csökkenteni az állványozáshoz felhasználandó anyag mennyiségét, ha a héjat nem a végleges magasságában építjük meg, hanem a talaj közelében. Ekkor ugyan elkészül a teljes felület zsaluzata, de az állványozási költség csökkenthető. Viszont gépekre lesz szükségünk az emeléshez, ami ugyancsak nagy költség, hacsak nem több épületnél is fel tudjuk használni őket. Héjemelés

A legjelentősebb emeléses technikával készített héjszerkezet a lioni repülőgép hangár, melyet Nicolas Esquillan tervezett. A szerkezet a Menyhárd-féle buszgarázs konstrukcióját követti, transzlációs felületek sorolásával állították elő. Két darab 100x100m-es mező készült, melyeket a földön betonoztak ki, majd egyben felemelték a végleges helyzetükbe. Látva a szerkezet arányait érzékelhető, hogy milyen hatalmas mennyiségű állványanyagot lehetett így megspórolni, de elképzelhető az is, hogy milyen felkészült mérnökgárdára és micsoda technológiai fegyelemre lehetett szükség a szerkezet biztonságos kivitelezéséhez. Mozgó zsaluzat

Mozgó zsaluzat

A zsaluzat összeállítása nehéz és időigényes munka. Ha többször felhasználhatnánk egy-egy egységet, azzal a második és az azt követő elemek építési idejét és építési költségét jelentősen lehetne csökkenteni. Menyhárd István dolgozott ki technológiákat héjjal fedett ipari létesítmények építéséhez mozgó zsalu segítségével. Az első lépésben elkészül a csarnok pillérváza. A pillérek konzolos befogott szerkezetek,

6


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése melyek önmagukban állékonyak és terhelhetőek. Az oszlopokra elkészül a darupálya, mely a későbbi funkciónak is része lesz, azaz nem jelent többletköltséget. A darupályára támasztva elkészül egy mező zsaluzata (Menyhárd leggyakrabban vonalfelületet, azaz egyenes elemekkel zsaluzható felületeket alkalmazott ipari csarnokokhoz). A vasalás elkészítése és a betonozás kb. három napot vett igénybe. A betonozáshoz nagy szilárdságú betont alkalmaztak és kötésgyorsítóval is segítették a gyorsabb munkát. A zsalut egyben le lehetett süllyeszteni, és a következő raszterbe lehetett tolni a darupályán. Így egy raszter építési ideje kb. 10nap.

Kéregbeton zsaluelem

A technológia alkalmazásával a zsaluzási időt radikálisan lehet csökkenteni, és a felhasznált zsaluelemek mennyisége is kicsi. Előregyártás A monolit vasbetonépítés alternatívájaként már korán kifejlesztették a vasbeton előregyártást: azonos zsaluelemeket lehet használni, üzemi körülmények között jobb anyagminőség és pontosabb geometria érhető el. Héjszerkezeteknél is kísérleteztek az előregyártással. Nervi már az ötvenes években épített előregyártott elemekkel vasbeton héjakat. Ferrobetonnak nevezett, nagyon jó minőségű betonból állított elő kb. 2cm vastag bentmaradó zsaluelemeket, amiket a helyszínen elhelyezett vasalással és monolit betonnal kapcsolt egymáshoz. Az így készülő szerkezethez nincs szükség zsaluzatra, csak állványokra, viszont a helyszíni betonréteg miatt a monolitikus szerkezetekhez hasonlóan jó a felület együttdolgozása.

Kéregbeton zsaluelemek összeállítva

A szerkezetet megtámasztó oszloprendszereket is bonyolult geometriájú előregyártott vasbeton elemekből készítette Nervi. Megtehette, mert azon kevés tervezők egyike volt, aki kimagasló tervezői tevékenység mellett

7


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése kivitelezéssel is foglalkozott, és saját előregyártó üzemmel rendelkezett. Később a Szovjetunióban vált elterjedté a kiselemes előregyártás. Olyan rendszereket dolgoztak ki, ahol az előregyártott elemeket összefeszítéssel és a fugák kibetonozásával tették együttdolgozóvá. A Menyhárd-féle buszgarázshoz hasonló transzlációs felülettel építettek 96m támaszközű előregyártott héjat, de készítettek 120x120m méretű kupolát is. Az előregyártás hátránya a nagyobb elemek mozgatásánál jön elő. Kísérleteztek nagyobb támaszközű, 14x2,5m-es előregyártott elemekkel is, de ezek a rendszerek már nem voltak kedvezőek: nehézkes volt a szállítás és a biztonságos emelést is nehéz volt megoldani. Modern héjépítés Látva a zsaluzási és betonozási nehézségeket a mérnökök újabb és újabb technikákkal kísérleteztek. Ezek egyrészt a zsaluzási nehézségek áthidalásáról szólnak, másrészt új építőanyagok felhasználásáról. Ma ritkán építenek vasbeton héjakat, de a héjakhoz hasonló erőjátékú kötélhálók, ponyvaszerkezetek, térrácsok gyakran épülnek. Készülnek acél lemez héjak és kompozit héjak is Jelen fejezetben olyan technológiákat tárgyalunk, amik vagy a modern zsaluépítést szolgálják, vagy a héjépítéshez lazán kötődő, de térbeli görbült felületek létrehozására alkalmas technológiák. A kötélhálókat, ponyvákat, térrácsokat később részletesen tárgyaljuk. Alumínium héj

BVSC teniszcsarnok héjfelületének építése

A 60-70-es években Magyarországon komoly lendületet kapott az alumínium gyártás. A tartószerkezeti alkalmazások is előtérbe kerültek. Menyhárd István ekkor építette alumínium hullámlemez elemekből a

8


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése BVSC teniszcsarnok héjszerkezetű lefedését. A szerkezet gyűrű felület, más néven tórusz. A felületet alkotó hullámlemezeket előre lehajlították. A tórusz körszimmetrikus alakzat, ezért azonos elemekből épülnek fel az egymást követő sorok, ami egyszerűsíti a gyártást. A tóruszból kimetszett felület nagyon hasonlít a transzlációs felületekre, membrán viselkedése azonosnak tekinthető. Így elegendő volt félmerev peremeket építeni, ami a megtámasztások kialakítását egyszerűsítette: a két véghomlokzat falazott szerkezet, az oldalsó homlokzatok pedig falvázoszlopokból állnak, melyek a peremgerendát támasztják alá. Egyik megoldásnak sincs a fal síkjára merőlegesen számottevő merevsége, de az oldalnyomás mentes felület miatt erre nincs is szükség. A héj építése a következő lépések szerint zajlott: elkészültek a falazott véghomlokzatok; a földön összeállították a falvázoszlopokból a hosszhomlokzatok szerkezetét; a hosszhomlokzatokat csörlők segítségével függőleges helyzetbe emelték; az egyik véghomlokzatra erősített segédpályán elkezdték összeszerelni az első sor hullámlemez elemeket; az elkészült sort csörlők segítségével behúzták a terület fölé; újabb és újabb sorokat erősítettek egymáshoz, és csörlővel lépésről lépésre előrébb húzták őket, míg össze nem állt a teljes felület.

BVSC teniszcsarnok héjfelületének építése Ezzel az építési móddal Menyhárd elérte, hogy sem költséges zsaluzatépítésre nem volt szükség, de még nagyobb állványzatot sem kellett építeni. Az emeléshez szükséges csörlők nem különleges eszközök, sokfelé alkalmazott kereskedelmi forgalomban kapható termékek. Ugyan nem egészen héjszerkezet, de érdemes itt megemlíteni a CsászárKomjádi uszoda lefedését (szerkezettervező Fernelyi Sándor). Az uszodát alumínium ívtartó fedi, melynek vezérgörbéje körív. A szerkezet

9


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése különlegessége, hogy a középső két negyede a szélső két negyed fölé húzható, és így a tér megnyitható. A szerkezet erőjátéka nem térbeli, kétdimenziós ívtartóként működik: a normálerők mellett számottevő nyomatékok és nyíróerők is működnek. A szerkezet két réteg alumínium hullámlemezből áll. melyeket diafragmák kapcsolnak össze. Marsh-féle héj

Császár-Komjáti uszoda tetőszerkezete

Marsh-féle héj

Az Egyesült Államokban J. H. Marsh, Lengyelországban S. Oleszkiewicz és Z. Parniewski dolgozott ki eljárást, amely a merevacél-betétes vasbeton építéshez hasonlítható. A merevacél-betétes építés lényege, hogy a vasbeton keresztmetszetbe nem csak betonvas kerül, hanem önmagában merev acélszelvény is. Építés közben, a beton szilárdulásáig az acélváz öntartóvá teszi a szerkezetet, kevesebb állványzattal lehet építeni, és nem kell várni a beton kötésére az egymásra terhelő épületrészek között. A Marsh-féle héj gömbsüveg kupola, melyet a peremei mentén pontokon támasztanak meg. Vasalása erősített betonacél háló, melyet a földön állítanak össze. A támaszokat egymáshoz közelítve emelkedik fel a szerkezet térbeli felületet formálva (a gyűrű irányú vasakat ekkor lehet a végleges helyzetükbe beállítani). A betonacél háló önmagában állékony egyrétegű térrács, erre erősítik a zsaluzatot. A betonozáshoz így nincs szükség állványzatra. Az egyébként ígéretes technológia nem terjedt el, csak kisebb kísérleti szerkezetek épültek ezzel a módszerrel. Azonban előképül szolgáltak a légtartós zsaluzási technikákhoz. Légtartós zsaluzatok

Bini-shell zsaluja összehajtogatva

A Marsh-féle héj a zsaluzatot megtámasztó állványzatot szerette volna

10


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése megspórolni. Azonban az önmagában állékony vasalat kialakítása nem vált célszerűvé, a zsaluzat rögzítése nehézkes volt. A héjépítéssel párhuzamosan más technikák is fejlődtek, a hatvanas években már elterjedtek a légtartós sátrak (pneumatikus szerkezetek). A légtartós sátrak napjainkban is a leghatékonyabb eszközök nagy terek lefedésére: az alapozáshoz kapcsolt vékony műszaki textília (ponyvaanyag) alkotja a szerkezetet, amit a talaj és a ponyva közé fújt levegő tart a magasban. Ha zsaluzatként alkalmazzuk a légtartós szerkezetet, állványozás helyett csak a megfelelő légnyomást kell biztosítanunk. Egy kb. 6cm vastag beton súlya egy négyzetméteren 144kg, azaz 1,44kN, ami mindössze 1440N/m2, ami csupán 1,44%-a a légköri nyomásnak.

Bini-shell technológiával épített épületek

Azonban a légtartós zsaluzatok sem váltak be első körben: nehézkes volt a vasszerelés a felfújt felület fölött, építés közben az aszimmetrikus terhelés hatására a szerkezet sokat mozgott, a meredek felületeken nehéz volt kétrétegű zsalut készíteni. A Bini-shell oldotta fel a fenti problémákat. A Bini-féle héjak építésénél a ponyva zsaluzatot kiterítik a földön gondos hajtogatási terv szerint. A ponyva felett összeszerelik a vasalatot. Az egymást keresztező vasakat csúszó kapcsolattal rögzítik egymáshoz: spirálokban futnak az acélháló elemei. Földnedves betont terítenek a felületre, majd ráhúznak egy külső ponyvaréteget is. Ezután elkezdik felfújni a szerkezetet. A vasak egymáson csúszva képesek felvenni a tervezett formát, a beton szétterül a két ponyva között. A beton kellő tömörségét lapvibrátorok segítségével lehet biztosítani. A nyílásokat utólag lehet kivágni a felületen.

BB-Con légtartós technológia

A Bini-féle eljárással elsősorban gombsüveg héjakat lehet készíteni, de lehetőség van szabadon formált felületekre is. A ferihegyi repülőtéren készültek ilyen szerelőcsarnokok Magyarországon is. A technológiát napjainkban is alkalmazzák.

11


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Ma is kísérleteznek új légtartós technikákkal. A lőttbeton és a szálerősítés alkalmazásával két alapvető probléma megoldható. Az eindhoveni BBCon cég ajánl olyan eljárást, ahol is parabola ívekkel kialakított keresztboltozatot építenek légtartós zsaluzattal. A korszerű betontechnikának köszönhetően nincs szükség kettős zsaluzatra meredek felületek esetén sem. Hagyományos vasalás csak a födémek becsatlakozásához szükséges. Az endhoveni műszaki egyetemen nagy hagyományai vannak a hasonló fejlesztéseknek. Arno Pronk vezetésével lőttbeton, jég és kompozit héjakat készítenek kísérleti jelleggel.

Arno Pronk kísérletei

12


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Robbantásos eljárások A vasbeton héjszerkezetek építésénél görbült zsaluzatra készítünk szerkezetet úgy, hogy az építőanyagunk még folyékony, így nagyon könnyen alakítható. Ha az építőanyagunk az építéskor már szilárd és nem hajlékony, akkor hajlítással, préseléssel hozhatunk létre térbeli görbült formákat. Kétszeres görbület esetén a hajlítás nehézkes, préseléssel érhetünk el jó eredményt. De nagyobb elemek préselése sem egyszerű feladat.

Lemezburkolat kétszer görbült felülettel

Kétszeresen görbült fémlemez szerkezetek kialakítására régóta használnak robbantásos technikákat. Készítenek egy sablont, eléhelyezik az alakítandó lemezt, a lemez másik oldalára pedig robbanóanyagot raknak. A rendszert folyadékba engedik. A robbanószer hatására a víznyomás a sablonba préseli a lemezt. Jól elhelyezett robbanószerekkel nagyon pontos munkát lehet végezni. Elsősorban gépészeti berendezések készítésére használják ezt a technológiát. Az utóbbi időben az építészeti alkalmazások is megjelentek: fémlemez burkolatok kétszer görbült elemeit gyártják ilyen technikával is (Exploform). Várható, hogy nagyobb szerkezetek, akár tartószerkezetek kialakítására is fel fogják használni ezt a technikát.

Robbantásos technika eredményei

13


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Egyedi préselés A robbantásos technikánál nagy nyomással préselik a sablonba az alakítandó fémlemezt. Maga a robbantás nem túl költséges, de a sablon előállítása drága. Egyedi elemek kialakítása így drága. Egyedi elemek, prototípusok kialakításához olcsó sablonra lenne szükség. Az OptiMal nevű cég olyan eljárást fejleszt, ami alkalmas lehet erre a célra. Formák letapogatására régota használnak olyan tűsort, ami a tűk elcsúszásával veszi fel a leolvasandó formát. Az eljárás megfordításával sablont lehet készíteni: a tűsor által létrehozott felületet alakítjuk a tervezett formára. Az így kialakított sablonba elsősorban fémlemezt lehet préselni. A tűk mozgatását számítógéppel vezérelt precíziós hidraulika végzi. Az eljárás egyenlőre kisméretű eszközök elkészítésére használható, de használható lehet nagyobb elemek elkészítésére is, pl. előregyártott héjak zsaluzataként.

„Tűpárna” a préseléshez 3D nyomtatás Prototípusok készítésére jó ideje használják a 3 dimenziós nyomtatást. Az építőiparban mindig prototípust építünk, ezért megszoktuk, hogy a terveink alapján egy műszaki és funkcionális szempontból helyes szerkezet áll össze. Ez köszönhető annak, hogy az épületek fő megoldásai ismétlődnek házról-házra, ezért a tervezői rutin kiküszöböli a geometriai hibákat, az építés során a kivitelező is rendelkezik (ideális esetben) megfelelő rutinnal, hogy kiszűrje a terveken szereplő hibákat. A gépészetben bonyolultabb geometriával készülnek a gyártmányok. Sorozatgyártás előtt sok szempontból ellenőrzik a terveket, így a geometriát és összeépíthetőséget is. Az összetettebb formák előállítása költséges, hiszen ugyan olyan sablon kell egy eleme kiöntéséhez, mint a sorozatgyártáshoz. A 3 dimenziós nyomtatással időt és pénzt lehet spórolni.

14


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése A 3 dimenziós nyomtatás hasonlít a normál nyomtatáshoz: rétegeket nyomtatunk ki, de a hordozó réteg nem a papír, hanem az előző réteg. Több technika létezik, két nagyobb csoportra lehet ezeket bontani: direkt nyomtatás (pl. Fused Deposition Modelling); közvetett nyomtatás (pl. Stereo Lithography). Direkt nyomtatás esetén a nyomtató fej valamilyen termoplasztikus anyagot olvaszt meg, és ezt rétegezi egymásra. Visszahajló felület esetén szükség lehet megtámasztó szerkezetre, ez is a nyomtatással együtt készül, majd a nyomtatás végeztével eltávolítják.

Nyomtatott szerkezetek

Közvetett nyomtatás esetén a folyadékot vagy magát az "építőanyagot" használják megtámasztó szerkezetként. Az építőanyagként használt anyagot egyenletesen leterítik a nyomtatási tartományban, és azt lézerfénnyel megolvasztják a szükséges tartományban. Az egymást követő rétegek összeolvadnak. A nyomtatás végeztével a megtámasztó folyadékot és/vagy a meg nem olvasztott nyersanyagot el kell távolítani a kész forma körül. Építőipari alkalmazással is kísérleteznek. Monolite néven fejlesztenek egy épület léptékű nyomtatásra képes eszközt. A nyomtató itt alumínium állványzatból áll, amin a nyomtatófej műgyantát fecskendez a finom homok rétegekre. A vékony rétegeket összeragasztja a műgyanta, miközben a homok megtámasztó szerkezetként is működik a visszahajló felületek alatt. A technológia ma még meglehetősen durva felületet hoz létre, komolyabb utómunkával lehet azt elfogadhatóvá tenni. De ígéretes, hogy meglehetősen bonyolult formákat is el lehet vele készíteni.

Nagy méretű nyomtatott szobor

15


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Felső marás

Híd Dublinban

A gépgyártásban elterjedt technika a CNC vezérelt marás, ahol is marókésekkel alakítják ki egy tömbből a kívánt formát. A hajógyártásban régebb óta használjak a technikát kemény műanyag habok megmunkálására a hajótestek számára. Az így kialakított felületet bevonják még egy vastagabb műanyag réteggel. Esetenként a műanyag hab csak zsaluként szolgál. Ezzel a technikával viszonylag olcsón lehet előállítani bonyolult felületekhez zsaluzatot, vagy akár építőelemként is használhatjuk. Komplett épületek és héjszerkezetek is készültek már ilyen technikával (NedCam).

Kétszer görbült tetők

Kétszer görbült tetők

Cím!!!

16


Hegyi Dezső Héjszerkezetek építése Ajánlott irodalom: • • • • •

Pelikán József: Szerkezettervezés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1970. Csonka Pál: Héjszerkezetek. Akadémiai Kiadó, 1981. Menyhárd István: Héjszerkezetek. Műszaki Kiadó, Budapest, 1966. Kollár Lajos: Mérnöki építmények és szerkezetek tervezése. Akadémiai Kiadó, 2000. Hegedűs István: Héjszerkezetek. BME jegyzet, 1998.

Képek: • Horváth Imola Emese és Véglesi Gergely rajzai • Tanszéki archívum • Kollár Lajos archívuma • Hegyi Dezső archívuma

17

Különleges Tartószerkezetek Hegyi Dezső Jegyzet kézirat v1 Héjszerkezetek építése. A héj vastagsága

Recommend Documents