Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja Journal of the Hungarian Steel Structure Association

2011 VIII. évfolyam 2. szám

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

Fotó: KÉSZ

Cementraktár acélszerkezete Királyegyházán

A TARTALOMBÓL:

www.magesz.hu

• Épül az új Hárosi Duna-híd

• Ipari acélszerkezet megerősítésének tervezése földrengésteherre • A Puskás Ferenc Stadion lefedésének tervezése • Az EN 1090 sz. szabvány bevezetéséről • Ferde kábeles városi közúti felüljáróhíd tervezése

• A Margit híd felújításának II. üteme • A Komjádi uszoda nagy fesztávolságú, alumíniumszerkezetű, nyitható tetőszerkezetének felújítása

Tevékenységeink: • CNC megmunkálás: 20 000 mm-ig • Pozíció fúrás, marás: 20 000 x 3125 mm-ig • Síkköszörülés: 2000 x 600 mm-ig • Hegesztett gépvázak komplett gyártása Megmunkáló központjaink: • SHW20 (20 000 x 3125 x 1650) • SHW10 (10 000 x 3100 x 1500) • Soraluce FP8000 (8000 x 2000 x 1400) • WHN 13 Tos (4000 x 2500 x 1100) • Kuraki (1500 x 1500 x 1500) • Favretto MD200CNC (2000 x 600)

Elérhetőség: CNC-forgácsolás Kapcsolat: Preiner Zsolt Telefon: +36.30.553.1739; +36.96.210.191 Fax: +36.96.210.571 E-mail: [email protected] Web: www.pausits.hu

TÁJÉKOZTATÓ AZ ELNÖKSÉGI ÜLÉSRŐL ÉS A KÖZGYŰLÉSRŐL A MAGÉSZ elnöksége 2011. március 9-én a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén megtartotta az első negyedévi rendes elnökségi ülését. Az ülést Markó Péter elnök vezette. Az elnök a MAGÉSZ közgyűlését 2010. április 13-ára hívta össze, ahol elfogadták az elnökség beszámolóját, az elmúlt év pénzügyi beszámolóját és mérlegét, valamint az idei költségvetést, a tagdíj mértékét és a munkatervet. A közgyűlésen ismertettük „Az Év Acélszerkezete Nívódíj” pályázat eredményét és átadtuk a „Diplomadíj”-at. A közgyűlés egyéb kérdéseket is tárgyalt.

I. TÁJÉKOZTATÓ A 2011. MÁRCIUS 9-I ELNÖKSÉGI ÜLÉSRŐL Napirend előtt: • „Az Év Acélszerkezete Nívódíj” pályázat bemutatása és az elnökség értékelése. • Diplomadíj 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 mutatni. Az elnökség ezt követően dönt a díj odaítéléséről. 2011-ben pályázati felhívásunkra két pályamű érkezett: 1. KÉSZ Építő Zrt. – KÉSZ Ipari Gyártó Kft.: Ferihegyi repülőtér Sky Court épület acélszerkezete. 2. Hídépítő Zrt. – Speciálterv Kft.: Halászi Mosoni-Duna-híd átépítése. A beérkezett pályaművek áttanulmányozását és a pályázók prezentációját követően az elnökség az alábbi határozatot hozta (Markó Péter – mint érintett – nem vett részt a döntésben): Az elnökség egyhangú szavazással úgy döntött, hogy a KÉSZ pályázatát kizárja, mivel az nem elégíti ki a pályázati kiírás azon pontját, mely szerint csak a 2010-ben átadott létesítménnyel lehet pályázni. Ameny-

nyiben az átadás 2011-ben megtörténik, úgy 2012-ben a KÉSZ ezzel a pályamunkával ismételten pályázhat. A Hídépítő Zrt. – Speciálterv Kft. pályázatot a pályázók visszavonták. Fentiek értelmében 2011-ben a MAGÉSZ nem ad ki nívódíjat. ¨ Diplomadíj pályamunkák

értékelése A pályázati kiírásban megjelölt határidőig (2011.02.18.) öt egyetemi (MSc) és négy főiskolai (BSc) pályázat érkezett. BEADOTT PÁLYÁZATOK: Egyetemi kategória (MSc) • DÉSI ATTILA: Mozgatható gyalogos- és kerékpároshíd tervezése (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) • SCHNIERER GÁBOR: GBT alapú modális válaszspektrum-analízis (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) • FÜLÖP HÉDI: Ipari acélszerkezet megerősítésének tervezése földrengésteherre. (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) • HÁY TAMÁS: Szegmens gát tervezése (Pécsi Tudományegyetem Szilárdságtan és Tartószerkezetek Tanszék) • SZABÓ ÁKOS PÉTER: Kétszintes vetőmagtisztító üzem acélszerkezetének tervezése (Pécsi Tudományegyetem Szilárdságtan és Tartószerkezetek Tanszék)

Acélszerkezetek 2011/2. szám

Szövetségi hírek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Association News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Hírek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 Épül az új Hárosi Duna–híd . . . . . . . . . . . . . Building the new bridge over 8 the Háros-Danube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ipari acélszerkezet megerősítése földrengési hatásra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 The reinforcement of an industrial steel structure for seismic effect . . . . . . . . . . . . . . 12 Változások a GSI SLV üzemtanúsításokban az EN 1090 szabványsorozat bevezetésével . 18 Changing in the GSI SLV Comformity Assesment after the Introducing of the EN 1090 Standard Series . . . . . . . . . . 18 DIN 18800-7 helyett EN 1090-1 és 2.; Mi a változás? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Instead of DIN 18800-7 using EN 1090-1. and 2.; What is the change? . . . 23 A Komjádi Béla Sportuszoda nyitható alumíniumtetejének felújítása . . . . 28 Refurbishment of movable aluminium roof of the Komjádi Béla Swimming pool . . 28 A Puskás Ferenc Stadion lefedésének tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Design of the roof-cover of Puskás Ferenc Stadium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Ferde kábeles városi közúti felüljáróhíd tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Design of the cable-stayed road bridge . . . . 44 A Margit híd felújítása – II. ütem Beszámoló az acél felszerkezet hegesztési munkáiról . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Reconstruction of Margaret bridge – 2nd phase. Report on the welding of steel overstructures 51 Mozgatható gyalogos- és kerékpároshíd tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Designing movable pedestrian and cycle bridges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Acélszerkezetű irodaépület külső robbanásteherre történő tervezése . . 76 Blast resistant design of a steel office building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Tésztahídépítő Világbajnokság az Óbudai Egyetemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 World Championship in Spaghetti Bridge Building at Óbuda University . . . . . . . . . . . . 84 Háromkomponensű védőgázok alkalmazásának gyakorlati tapasztalatai . . . 90 Experiences using three component welding shielding gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Méretre szabott szolgáltatások. Jelentős műszaki fejlesztés a DUTRADE Zrt.-nél . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 A gyulai Fehér-Körös-híd felújítása és megerősítése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Reconstruction and strengthening of the Fehér--Körös bridge at Gyula . . . . . . . 98 Alumíniumötvözetek hegesztése (2. rész) . . 104 Híd és acél – bemutatkozik a H-Promax Kft. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Bridge and steel – Introduction of H-Promax Ltd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108


1

Főiskolai kategória (BSc) • MARCZIS MÁTÉ: Puskás Ferenc Stadion lefedésének tervezése (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) • HEGYESSY GERGELY: Ferde kábeles városi közúti felüljáróhíd tervezése (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) • ROMÁN ZSOLT: Épületen kívüli robbanások modellezése és vázas épületek esetén való alkalmazása (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) • KOLOZSI PÉTER: Íves szerkezetű gyalogoshíd tervezése (BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék) Az elnökség egyhangú szavazással úgy döntött, hogy 2011-ben EGYETEMI DIPLOMADÍJ-ban részesíti Fülöp Hédit, a BME Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszékének végzős mérnökét és FŐISKOLAI DÍJ-ban Marczis Mátét, a BME végzős mérnökét. 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. Az EGYÉB NAPIRENDI PONTOK keretében az alábbi témák kerültek megtárgyalásra: ¨ ECCS tagság Az európai szövetség számlája megérkezett: 3000 euró/2011. ¨ MAGÉSZ statisztika Tagjaink a kért adatokat megadták. Az összesítés a közgyűlésre készül el. ¨ Kilépés Az SBS Kft. 2011.02.02-án küldött levelében tagságát megszüntette. Balogh László ügyvezető igazgatót kértük a tartozásuk rendezésére. ¨ Belépések CEOS Kft. – Az elnökség egyhangú szavazással elfogadta a CEOS Kft. tagfelvételi kérelmét. 2011.03.09től a CEOS Kft. a MAGÉSZ rendes tagja.

2

OVIT Zrt. – Az elnökség egyhangú szavazással elfogadta az OVIT Zrt. Acélszerkezeti Üzletigazgatósága, pártoló tagsági felvételi kérelmét. 2011.03.09-től az OVIT Zrt. Acélszerkezeti Üzletigazgatósága a MAGÉSZ pártoló tagja. Hegyessy Gergely egyéni tagsági felvételi kérelmét – visszamenően 2011.01.01-től – az elnökség elfogadta. ¨ MAGÉSZ – MAGEOSZ együttműködés A két szervezet kölcsönösen felvette egymást „társult tag”-nak.

II. TÁJÉKOZTATÓ A 2011. ÁPRILIS 13-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 tizenharmadik ciklusát töltő Szövetségünk életéből. Mint már megszokott, évzáró közgyűlésünket fel szeretném használni arra, hogy a Szövetség életét alapvetően befolyásoló eseményekről is beszámoljak résztvevő tagtársainknak. Visszatekintve az évre, határozottan állíthatjuk, hogy igen nehéz évet hagyunk magunk mögött. Az építőipar ötödik év óta recesszióban van, és idén sem látszik a kitörés lehetősége. Az M43-as szegedi hídja és a kecskeméti Mercedes beruházás acélszerkezeti szempontból lecsengett, az Opel és Audi beruházásoknál pedig, dacára az állami támogatásoknak, ezidáig nem sok babér termett a magyar acélszerkezet-gyártóknak. Tagvállalataink, az előző év keserű tapasztalatai alapján, 2010-re stagnálást vártak, ezzel szemben az építőipari ágazat teljesítménye újabb 10%-kal csökkent, és a 2006-os évhez képest 40%-os mélyrepülést ért el úgy, hogy az inflációt nem számítottuk be. Napi áron a teljesítmény 1800 milliárd Ft volt, a 2006-os 2200 milliárd Ft-tal szemben. Azt hiszem, ennél roszszabb számok már nem is lehetnek, ugyanakkor nem sok jóval biztat, hogy az ágazat szerződésállománya 2010. december végén 13%-kal volt kisebb az előző évinél!


Tagvállalataink zömét súlyosan érintette a magyar nemzetgazdasági politika beruházási piacokat korlátozó intézkedéscsomagja. A korlátozó intézkedések hatására egyszerre esett vissza a mély- és magasépítési projektek rendelése. Évtizedes mélypontra süllyedt a magánlakások építése is. Az előző évhez képest 35%-kal kevesebb használatbavételi engedélyt adtak ki, és hogy még szomorúbb legyen a kép, a kiadott építési engedélyek száma is ennyivel csökkent tovább. Elképzelhető, hogy az elsősorban lakossági fogyasztásra termelő acélfelhasználók, hűtő-, mosó- és háztartásigép-gyártók hogy élik meg ezt a helyzetet! Az irodaépületek építésének piacán 2009-ig nem volt érezhető a válság. Mára azonban kifutottak a korábban megkezdett projektek. A korábbi években megszokott 250 ezer négyzetméter iroda alapterület helyett 2010ben csak 150 ezer négyzetméter épült, és idénre már csak 50 ezer négyzetméter átadása várható. Az ÉVOSZ felmérése szerint az elmúlt három évben minimum 2500 milliárd forint tervezett beruházást halasztottak el, illetve fagyasztottak be Magyarországon. Pillanatnyilag közmegrendelések alig akadnak. Egyedül az EU-s támogatású vasútépítő pályázat, az M0-ás déli hídja épül, és remény van arra – ha nem támadják meg ismét –, hogy a vásárosnaményi új híd gyártása beindulhat. Az önkormányzati rendelések és PPP projektek a megrendelők pénzügyi ellehetetlenülése miatt megszűntek. Az acél-alapanyagárak év eleji növekedése, évközi stagnálása a második félévben enyhe, az utolsó hónapban határozott emelkedésbe csapott át, és bár most éppen stagnál, de 2011. évre 30~60 €/t acél-áremelkedéssel kell számolnunk. Ezen szomorú számok előrebocsátása után, saját házunk tájával foglalkozva megállapíthatjuk, hogy Szövetségünk a nehezedő gazdasági környezetben is eredményesen gazdálkodva működött. Gazdálkodásunk kiegyensúlyozott volt: • Taglétszámunk gyakorlatilag nem változott. • Szakmai kiadványunk, az „Acélszerkezetek”, tartva az elmúlt években elért színvonalát, Közép-Európa legnívósabb szakfolyóiratai közé tartozik. Különösen sokat jelentett, hogy egyetemeink kollektívái már

•

•

•

•

korábban felismerték az opponált cikkek megjelentetésében rejlő lehetőségeket, és egyre több, tudományosan is magas szintet megütő írást jelentetnek meg. Kivitele pedig, nyugodtan állíthatom, továbbra is felveszi a versenyt a legnívósabb európai szaklapokkal 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 dr. Csapó Ferencről és házi fotóművészünkről, nagyszerű kollégánkról, dr. Domanovszky Sándorról, akiknek munkájáért az elnökség nevében ismételten szeretnék köszönetet mondani. Rendezvényeinket az elfogadott munkaterv szerint tartottuk. Így a hagyományoknak megfelelően elnökségi üléseinket negyedévente egy-egy tagvállalatunk munkájának megismerésével egybekapcsolva, kihelyezetten tartottuk. 2010ben elnökségi ülés volt: a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén Budapesten, a KÖZGÉP Zrt.-nél, a CÉH Zrt.-nél és a Rutin Kft.-nél, valamint az évzárót, most már hagyományosan, itt, az MVAE-nél tartottuk. Tagvállalataink aktivitásának köszönhetően igen színvonalas volt a Magyar Könnyűszerkezetes Egyesüléssel és az ALUTÁ-val ősszel, közösen tartott XIV. Fémszerkezeti Konferencia is, a zárt szelvények alkalmazásáról. Nagy érdeklődésre tartott számot, és igen pozitív visszhangja volt a második őszi szimpóziumnak a robotok alkalmazásáról. Őszi szakmai programjaink zárásaként a KTE-vel és a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékével közösen rendeztük meg a XXIII. Acélszerkezeti Ankétunkat az öszvérszerkezetek alkalmazhatóságáról.

• augusztus 31. és szeptember 2. között kerül megrendezésre a BME-n a 6. Európai Konferencia az acél- és kompozit szerkezetekről (EUROSTEEL). Mindkét konferencián a szakma legkiválóbb képviselői tartanak előadásokat, így biztosan kielégítik a szakma érdeklődését. Tisztelt Hallgatóság! Elnökségünk kiemelt fontosságot tulajdonít a magyar acélszerkezeti piacon jelenlévő vállalatok együttműködési lehetőségeinek. Tudom, a mai, nagyon nehéz piaci helyzetben minden vezető igyekszik kihasználni a verseny minden lehetőségét a munkához jutás érdekében, mégis engedjétek meg nekem, hogy felhívjam figyelmeteket az együttműködés és kollégális segítségnyújtás előnyeire, mely a jövő fellendülésének motorja is lehet. Megköszönve megtisztelő figyelmeteket, további eredményes munkát kívánok a közgyűlésnek. ¨ „AZ ÉV ACÉLSZERKEZETE NÍVÓDÍJ” pályázat értékelésének ismertetése Az elnökség döntését – melyet az előzőekben ismertettünk – és az egyik pályázó visszalépését követően, 2011-ben a MAGÉSZ nem adott ki Nívódíjat.

¨ „ACÉLSZERKEZETI DIPLOMADÍJ” átadása A beérkezett pályaművek közül az elnökség az első helyre értékelte: • egyetemi (MSc) kategóriában Fülöp Hédi (BME): Ipari acélszerkezet megerősítésének tervezése földrengésteherre; • főiskolai (BSc) kategóriában Marczis Máté (BME): Puskás Ferenc Stadion lefedésének tervezése című diplomamunkáját. A díjat a MAGÉSZ elnöke adta át, egyben köszönetet mondott a többi pályázónak is az értékes pályaművekért. ¨ A 2010. évi pénzügyi beszámoló és mérleg elfogadása A MAGÉSZ 2010. 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 „mérlegtervezet” aláírás nélkül került átadásra, mivel azt csak a közgyűlés elfogadása után lehet véglegesíteni. A közgyűlés egyhangú határozattal elfogadta a Szövetség 2010. évi gazdálkodásáról készített beszámolót és a 2010. évi egyszerűsített mér-

Fülöp Hédi átveszi a díjat

A díjazott és konzulense, Vigh László Gergely

Marczis Máté átveszi a díjat

A díjazott és konzulensei, dr. Kovács Nauzika és Pohl Ákos

Tisztelt Tagtársaim! Engedjétek meg, hogy kihasználjam a lehetőséget, hogy felhívjam figyelmeteket az év két kiemelkedő szakmai eseményére, melyeken javaslom, ha lehetőségetek van, minél nagyobb számban vegyetek részt. Így időrendben: • május 11–12-én rendezzük meg Dunaújvárosban a XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferenciát,


3

leget 14 331 E Ft mérleg-főösszeggel, valamint 22 E Ft mérleg szerinti eredménnyel. ¨ A 2011. évi munkaterv jóváhagyása Az elnökség a 2011. március 9-i ülésén áttekintette a 2010. december 8-i elnökségi ülésen megfogalmazott ajánlásokból elkészített 2011. 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 2011. évi munkatervét.

¨ ECCS tagság – Nemzetközi Konferencia (EUROSTEEL 2011, Budapest) A részletekről dr. Dunai László tájékoztatta a résztvevőket.

Az év közben be- illetve kilépők időarányosan fizessék a tagdíjat. A 2011. első félévi tagdíj befizetése 2011. április 30-ig, míg a második félévi befizetés július 31-ig történjen meg.

¨ MAGÉSZ statisztika

¨ A 2011. évi költségvetés elfogadása

Az elnökség megváltoztatta – egyszerűbbé tette – a statisztikai adatszolgáltatást, melynek eredményeként tagvállalatainktól megkaptuk az adatokat. Az összesítést a táblázat tartalmazza. (Tájékoztatásul csatoljuk a 2001– 2007. évi összesítést is.)

Az elnökség a MAGÉSZ 2011. évi költségvetését 25 350 E Ft bevétellel és 24 880 E Ft kiadással javasolja elfogadni a közgyűlés részére. A költségvetés-tervezetet a tagok megkapták. A közgyűlés egyhangúlag elfogadta az elnökség javaslatát.

¨ MAGÉSZ – MAGEOSZ együttműködés

¨ A 2011. évi tagdíj megállapítása Tagdíjfizetési rendszerünk jónak bizonyult. A mértékén 2008-ban változtattunk, és jelenleg is ez van érvényben. A mértékén két kategóriában kívánunk változtatni: – egyéni tagok díját emeljük: 3 000 Ft/év-vel; – pártoló tagok díját emeljük: 15 000 Ft/év-vel. Ennek megfelelően tartalmazza a kiosztott melléklet az idei tagdíjakat. A közgyűlés egyhangúlag elfogadta a tagdíj összegére tett javaslatot, mely szerint 2011-ben a tagdíj: Tagvállalatoknak az előző év nettó árbevételének függvényében: 500 M Ft alatt a tagdíj 500–1000 M Ft között 1000–2000 M Ft között 2000–4000 M Ft között 4000 M Ft felett az éves tagdíj mértéke.

165 220 385 440 550

E E E E E

Ft Ft Ft Ft Ft

Egyéni tagoknak: 15 000 Ft/év Nyugdíjasoknak: 6 000 Ft/év Pártoló tagoknak: 165 000 Ft/év

EGYEBEK

(MAGEOSZ: Magyar Gépipari és Energetikai Országos Szövetség) A két szervezet kölcsönösen felvette egymást „társult tag”-nak. Tájékoztatást Vadnai Gábor főtitkár adott.

¨ XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferencia Megrendezésére 2011. május 11– 12-én kerül sor a Dunaújvárosi Főiskola konferenciatermében. „MEGHÍVÓ” jelen rendezvényünkön rendelkezésre áll. Kérjük tagjaink minél nagyobb számban való részvételét. (A konferenciáról a következő számban adunk tájékoztatást.)

¨ „Az Északi vasúti Duna-híd átépítése, 2007–2009” című könyv kiadása A részletekről dr. Domanovszky Sándor tájékoztatott.

STATISZTIKAI JELENTÉS, 2010 ÖSSZESÍTÉS Tevékenység 1. Értékesítés (M Ft) 2. Acélszerkezet-gyártás (t) ebből: – ipari szerkezet. – épületek – hidak – egyéb mérnöki létesítmények

2010 76 760 51 874 18 196 8 944 11 012 13 722 17 670

2. a) Gyártásból export (t) 3. Helyszíni szerelés (t)

24 066

STATISZTIKAI JELENTÉS, 2001–2007 ÖSSZESÍTÉS Tevékenység 1. Értékesítés összesen (M Ft) 2. Acélszerkezet-gyártás (t) ebből: – ipari szerkezet. – épületek – hidak – egyéb mérnöki létesítmények 3. Helyszíni szerelés (t) 4. Műszaki tervezés (M Ft)

4

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

58. 949 72 128 32 782 11 192 10 940 17 196 27 743

61. 242 74 067 37 985 11 320 8 742 16 019 25 516

61 385 76 780 45 074 9 719 5 382 16 556 27 277

54. 900 71 935 22 176 20 326 6 294 21 249 17 933

66. 135 93.894 21.196 19 168 27 085 26.445 29 000

73.206 87.341 23.618 20.299 17.050 20.378 35.018

86.838 91.654 35.275 22.402 20.488 13.489 29.187

4,4

47,7

71,3

61,3

1.325

1.307

7.502


Index% 2001/ 2007 147,3 127,1 107,6 200,2 187,3 78,4 105,2 574,0 2006/2007%

HÍR HÍ R EK EK ¨

AZ OSZTRÁK ACÉLÉPÍTÉSI SZÖVETSÉG RENDEZVÉNYÉRŐL

¨

Az Osztrák Acélépítési Szövetség (Österreichischer Stahlbauverband) idei nagy rendezvényére, a 28. Acélépítési Napokra (28. Österreichischer Stahlbautag) 2011. május 12–13-án – sajnos éppen a MAGÉSZ dunaújvárosi konferenciájával egy időben – került sor Badenben.

A konferencia helyszíne

Egy magyar kapcsolat

A másfél napos rendezvénynek a Congress Casino Baden termei biztosítottak rendkívül elegáns környezetet. A meglehetősen borsos, 398 eurós részvételi díj ellenére a mintegy 270 résztvevő között a cégtulajdonosok, cégvezetők mellett cégenként néhány munkatárs részvételét is biztosították. Színvonalas előadásokat hallhattunk az osztrák cégek közreműködésével éppen megvalósult vagy tervezett acélszerkezetű létesítményekről – többek között a grazi pályaudvar és környezetének megújulásáról Martin Zecher építésztől, vagy Johann Sischka statikus előadásában a szabad formákat lefedő felületszerkezetek egyszerű eszközökkel való optimálisabbá tételéről. Az egyetemeken folyó kutatás egyik aktuális témájáról, a meglévő acélszerkezetek várható élettartamának törésmechanikai alapú meghatározásáról Gerhard Lener professzor, az Innsbrucki Egyetem tanszékvezetője számolt be. Élénkítette a szakmai előadások sorát és nagy tapsot kapott Markus Hengstschläger, a Bécsi Orvostudományi Egyetem professzorának vidám előadása. Az előadások rövid összefoglalói letölthetők az Osztrák Acélépítési Szövetség honlapjáról (http://www.stahlbauverband.at/b1039m280). A konferencia keretében került sor a 3. Osztrák Acélépítési Díj odaítélésére és átadására is. A díjra a Szövetség tagvállalatai nevezték be a közelmúltban elkészült vagy éppen megvalósulás alatt álló acélszerkezetű létesítményeiket. Minden konferencia-résztvevő 1 szavazatot adhatott az általa legkiemelkedőbbnek ítélt projektre. Első díjat kapott a Wien City hajóállomás acélszerkezete (Unger Stahlbau GmbH) és a Wien Ingenieure Zt-GmbH Werkraum projektje. A benevezett projektek katalógusa szintén megtalálható az említett honlapon. Az Osztrák Acélszerkezeti Szövetség elismerő oklevélben részesítette kiemelkedő tevékenységéért Richard Greiner emeritus professzort, a Grazi Egyetem volt intézetvezetőjét, Dr. Walter Siokola mérnök urat, valamint Karl Felbermayer műszaki tanácsos urat. Az elismerések átadására a konferencia első napjának lezárásaként került sor. A program szüneteiben a kiállítóként megjelent mintegy 20 cég standjain folyt élénk eszmecsere és informálódás. Hasonlóképpen jó alkalom volt a beszélgetésre és ismerkedésre az esti vacsora és borozgatás a Streiterhofban, az egyik legismertebb badeni „Heuriger”-ben. A 28. Stahlbautag résztvevői hasznos ismeretekkel és kellemes emlékekkel gyarapodva távozhattak pénteken délután, és bizonyára visszatérnek két év múlva a 29. Osztrák Acélszerkezeti Napokra. Úgy vélem, hogy a közeli ország konferenciáján a magyar cégek jelenlétét nem szabadna mellőzni. A nehéz helyzetben talán érdemes lenne elgondolkodni egy közös fellépésen: például a MAGÉSZ egy standon megjeleníthetné tagcégeit, azok információs anyagait, referenciáit. Horváth László egyetemi docens BME Hidak és Szerkezetek Tanszék


BEMUTATKOZIK A NEMZETI KÜLGAZDASÁGI HIVATAL

2011. január 1-vel kezdte meg működését a Nemzeti Külgazdasági Hivatal (angol nevén: Hungarian Investment and Trade Agency – HITA). A Nemzetgazdasági Minisztérium háttérintézményeként működő kormányhivatal feladata egyfelől a hazai kis- és középvállalkozások exporttevékenységének támogatása, másfelől a külföldi cégek magyarországi befektetéseinek ösztönzése. A hivatal legfontosabb relációs fókuszai a Széchenyitervhez és a hamarosan elfogadásra kerülő külgazdasági stratégia tervezetéhez igazodnak: a régi, tradicionális exportpiacok megtartása (Németország, környező országok) és új, dinamikusan fejlődő piacok meghódítása (Balkán, Kelet-Európa, Távol-Kelet). A hivatal az eddigi exportfejlesztési gyakorlatnak megfelelően ágazati felosztás szerint kezeli a felmerülő vállalati igényeket, többek között a kiemelt ágazatnak számító fém- és építőipart. A hatékony ügyfélmenedzsment sok tekintetben megköveteli az egyablakos kapcsolattartást a magyar cégek felé, s ez az igény találkozott azon régóta fennálló törekvésünkkel, hogy a külpiacon jelen lévő kollégák szakértelmét jól körülhatárolt, magas hozzáadott értéket képviselő feladatokra fordítva maximális eredményeket érhessünk el a magyar kis- és közepes vállalkozások exportcéljainak megvalósításában. Fontosnak tartjuk továbbá a magyar beszállítói program erősítését, melynek fő célja a befektető nagyvállalatok és a hazai cégek közötti beszállítói kapcsolatok erősítése. A hivatal munkáját segíti a magyar külgazdasági szakdiplomata hálózat, mely a hatékony üzletmenet érdekében releváns külpiaci információkkal látja el hivatalunkat, és folyamatosan támogatja külgazdasági munkánkat. A Szövetség tagjai kérdésükkel, kérésükkel kapcsolatban az alábbi elérhetőségeken fordulhatnak a hivatalunkhoz: Nemzeti Külgazdasági Hivatal Telefon: 06 1 872 6520 Fax: 06 1 872 6699 E-mail: [email protected] Web: www.hita.hu (tartalma még fejlesztés alatt

5

¨

HÍREK A KÉSZ-TŐL

Markó Péter, a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. ügyvezetője 2011. március végén nyugdíjba vonult, ugyanakkor a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. hegesztőmérnökeként, tanácsadóként, valamint a Magyar Acélszerkezeti Szövetségben a továbbiakban is a KÉSZ Csoportot képviseli. Távozását követően a KÉSZ Holding Zrt. igazgatósága a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. kettős ügyvezetői stratégiáját követve felkérte az acélkereskedelem területén már korábban is vezetői pozíciókat betöltött Farkas Dezsőt, hogy Hujber Richárd ügyvezetővel együtt lássa el a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. ügyvezetői feladatait. A KÉSZ Ipari Gyártó Kft.-t a KÉSZ Holding Zrt. továbbra is a cégcsoport stratégiai vállalataként kezeli. A cégcsoport igazgatóságának célja, hogy a vállalat fiatalos, lendületes szakértő menedzsmenttel vágjon neki az új feladatoknak, és világszínvonalú szerkezetek gyártására legyen képes, melyek a legjobb ár–érték arányt képviselik, és a nemzetközi piacon is megállják a helyüket. A közelmúltban számos jelentős projekt sikeres megvalósulásában működött közre a KÉSZ Ipari Gyártó Kft., és a korábbi hagyományokat követve több rangos elismerésben részesült kiemelkedő teljesítményéért. A kecskeméti acélszerkezetgyár folyamatos műszakban gyártotta és szállította Közép-Európa talán legnagyobb tartószerkezeteit és szolgálta ki a KÉSZ Építő Zrt. kivitelezési munkáját a budapesti Liszt Ferenc Nemzetközi Repülőtéren. A T2 terminál bővítésének részeként megvalósult „Sky Court” épület alapozása, vasbeton és acélszer-

A Sky Court belső tere

A Sky Court tetőszerkezetének darabja

kezete a 2010-es évben Tierney Clark Díjban részesült. A szakmai zsűri a díj odaítélésekor az előkészítés, a tervezés és a kivitelezés innovációs, újszerű és magas minőségű tevékenységét értékelte. Egy évvel korábban Építőipari Nívódíjban részesült a Richter Gedeon Nyrt. Uszoda, melynek kivitelezésében a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. is szerepet vállalt. Ugyancsak 2009-ben a MAGÉSZ szakmai zsűrije „Az év acélszerkezete nívódíj” elismeréssel jutalmazta a KÉSZ Csoport az ISD DUNAFERR Zrt. Hideghengermű technológiai

Az ISD DUNAFERR Hideghengermű Zrt. savregeneráló épületének acélszerkezete

6


A Sky Court tetőszerkezete

rekonstrukciós munkálatainak megvalósításában való részvételét. A nívódíjjal az elkészült épületek mellett a beruházáshoz kapcsolódó tervezési, gyártási és kivitelezési munkák egyedi és gyors megvalósítását értékelték. Szakmai felkészültségünknek és magas színvonalú teljesítményünknek eredményeképp 2011-ben újabb megbízásoknak tehetünk eleget. Legutóbb elnyert munkánk a dunaföldvári Fagen Bioetanol üzem építése, acélszerkezetgyártása, szerelése, mely projekt keretében 520 t acélszerkezet legyártására kerül sor. Célunk továbbra is cégünk meghatározó szerepének növelése a hazai és nemzetközi piacon egyaránt. Igyekszünk partnereinknek olyan megoldásokat kínálni, melyeknél az átlagosság és a középszerűség, mint fogalmak nem léteznek. A KÉSZ felépítésében egyre előkelőbb helyet kap az innováció, a modern, környezettudatos technológiák, módszerek alkalmazása.

¨

50 ÉVES A MAGYARORSZÁGI HEGESZTŐ SZAKMÉRNÖK KÉPZÉS

A Magyar Tudományos Akadémia Anyagtudományi és Technológiai Bizottság Hegesztési Albizottságának 2011. május 17-én tartott ülésén két előadással emlékeztek meg a szakma e kiemelkedő jelentőségű eseményéről. Dr. Török Imre docens, a Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszékén 1961. február 13-án beindított hegesztő szakmérnök képzés jelenlegi szakfelelőse, az ott folyó fél évszázados munkáról tartott átfogó beszámolót. Ebben kiemelte dr. Zorkóczy Béla elévülhetetlen érdemeit. Zorkóczy professzor 1930 óta minden fórumon hangsúlyozta a Magyarországon akkortájt bevezetett, rendkívüli felkészültséget igénylő új technológia, a hegesztés területén dolgozó különféle szintű szakemberek képzésének fontosságát. Fáradozásainak eredményeként 1950ben megbízást kapott a miskolci Nehézipari Műszaki Egyetem (mai nevén Miskolci Egyetem) Mechanikai Technológiai Tanszékének megalapítására és vezetésére. Tíz esztendő múltán

ugyanitt megkezdhette a hegesztő szakmérnökök képzését. Azóta – folyamatosan megújuló, a technika fejlődésével mindenkor lépést tartó, az időközben megalakult Európai Hegesztési Szövetség (EWF) ajánlásait integráló tematika szerint – 18 évfolyamon 277 fõ szerzett Diplomát, illetve, 1999– 2000 között, 8 kiegészítõ képzés alapján, 73 szakember kapott EWE/IWE Oklevelet. (Minderről részletes tájékoztatást nyújt Prof. Dr. Tisza Miklós egyetemi tanár – Dr. Török Imre egyetemi docens „60 éves a Mechanikai Technológiai Tanszék és 50 éves a hegesztő szakmérnöki képzés” című, a HEGESZTÉSTECHNIKA 2011. 1. számában megjelent cikke.) Dr. Palotás Béla docens, szakfelelős a Budapesti Műszaki Egyetem (mai nevén Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem) Gépészmérnöki Karán egy évvel később beindított hegesztő szakmérnök képzésről tartott előadást. A miskolcihoz hasonló felépítésű, szellemű, színvonalú és képesítést adó posztgraduális képzést itt Dr. Gillemot László professzor, a Kar Mechanikai Technológia és Anyagszerkezettani Tanszékének vezetője szervezte meg és irányította haláláig,

1. ábra

15 éven át. Ebben az intézményben azóta 23 évfolyamon 548 fõ jutott Diplomához, illetve 1999–2000 között, 4 kiegészítõ képzés alapján, 58 szakember kapott EWE/IWE Oklevelet. Az 1. ábra a kezdő évfolyam sikeres elvégzését igazoló egyik oklevelet szemlélteti. A fentiek kiegészítése, illetőleg a magyar hegesztési kultúra akkori rendkívül magas, európai színvonalának érzékeltetése céljából megemlítjük, hogy a Közlekedés- és Postaügyi Minisztérium Hídosztályának kötelező jellegű előírása alapján hegesztett közúti hidat csak felelős hegesztőmérnök irányításával, megfelelően képzett és minősített hegesztők közreműködésével lehetett építeni. Ennek köszönhetően az első korszerű hazai nagyfolyami híd, a Szolnoki Közúti Tisza-híd már ilyen feltételek betartásával készült, szintén 50 esztendeje, 1961–62-ben. Az erre vonatkozó – szakmatörténeti szempontból rendkívül jelentős dokumentumként értékelendő – levelet a 2. ábra mutatja be. Dr. Domanovszky Sándor Széchenyi-díjas, okl. mérnök, okl. hegesztő szakmérnök, nemzetközi hegesztőmérnök (IWE)

2. ábra

¨ MIÉRT A LÉZER? IPARI LÉZEREK FEJLŐDÉSI TRENDJEI Lézertechnológiai fejlesztések és az ipari gázok szerepe témában szervezett szakmai szimpóziumot a Messer Hungarogáz Kft. a BAYATI Lézertechnológia Osztálya és a Lasram Engineering Kft. együttműködésével májusban a MACH-TECH 2011 szakkiállításon. A résztvevők a három előadás során átfogó képet kaphattak az ipari lézerek fejlődéséről a kezdetektől napjainkig, mind elméleti, mind gyakorlati megközelítésből. Áttekinthették az ipari lézerek magyarországi elterjedését, területi eloszlását, alkalmazási területeit. Bemutatásra került számos érdekes alkalmazás, továbbá a napjainkban használatos lézerek gázellátásának sajátosságai, a lézergépgyártók legújabb fejlesztési irányai és újdonságai. Az elhangzott előadások (valamint a korábbi szakmai szimpóziumok előadásai) letölthetőek a www.messer.hu weboldalról: • Dr. Buza Gábor, intézetigazgató, BAYATI Lézertechnológia Osztály: Miért a lézer? • Kreisz István, ügyvezető igazgató, Lasram Engineering Kft.: Szállézerek ipari alkalmazásai • Halász Gábor IWE, hegesztő szakmérnök, szaktanácsadó, Messer Hungarogáz Kft.: Ipari lézerek fejlődési trendjei Magyarországon


7

Horváth Zoltán acélszerkezeti főmérnök KÖZGÉP Zrt.

ÉPÜL AZ ÚJ HÁROSI DUNA–HÍD BUILDING THE NEW BRIDGE OVER THE HÁROS-DANUBE Ritka lehetőség, ha egy új, nagy Duna-híd „születéséről” számolhat be a szakmai sajtó. A Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. beruházásában készülő M0 egyik legzsúfoltabb szakasza, a déli ág bővítése hosszú várakozás után tavaly kezdődött meg, ezzel két új Duna-híd építése is szükségessé vált. A KÖZGÉP Építő- és Fémszerkezetgyártó Zrt. az M-0 déli ág II. Konzorcium tagjaként vesz részt a kivitelezésben. Útépítési és hídépítési feladatok is tartoznak a munkarészünkhöz, így a bővítés talán legjelentősebb műtárgya, a Hárosi Duna-híd meder- és ártéri hidak felszerkezeteinek gyártása, szerelése és korrózióvédelme. A MAGÉSZ újság idei 1. számában már olvashattunk az M0 déli ág – M6-os autópályacsomópont és az 51. számú főút közötti szakaszának jobb pálya-építéséről. Az építkezés előrehaladtával bizonyára számos, a projekt egészét vagy részeit bemutató cikk jelenik majd meg: jelen írás a Hárosi Duna-híd szerkezetének gyártásáról, szerelésének kezdeteiről szól.

The expansion of Southern Sector of the M0 ring started last year, including the extension of the Háros and Soroksár bridges. The construction contract was signed in January 2010. The work is being implemented by the M-0 Southern Sector II Consortium (A-Híd Építő Zrt, KÖZGÉP Zrt., Strabag MML Kft., Magyar Aszfalt Kft. and COLAS-HUNGÁRIA Zrt.) The tasks of the KÖZGÉP Zrt. are bridge and road construction, we are responsible for building the Háros-Danube Bridge, manufacturing the steel superstructure, on-site erection and corrosion protection. This article is dealing with the production of the steel structure of the Háros-Danube bridge and how the on-site works have begun.

A FELSZERKEZET FŐBB ADATAI

ban az M0 északi szakaszán a Szentendrei Duna-ág hídja, és 2007-ben az M8-as autópálya ártéri Duna-hídja (Pentele híd) Dunaújvárosnál. Az 1. ábra ezen hidak keresztmetszeteit mutatja. Az arányokból jól érzékelhető, hogy a Hárosi

Hídszerkezet • teljes hossza: • mederhíd hossza: • ártéri hidak hossza: • szélessége: • szerkezeti magassága: Nyílások száma • mederhíd: • ártéri hidak: Támaszközök mérete: • mederhíd: • ártéri hidak: Acél felszerkezet tömege: • mederhíd: • ártéri hidak :

770,4 méter 321,6 méter 2 x 221,6 méter 21,6 méter 5,1 méter 3 db 3–3 db 108,5 méter 73,5 méter 2 830 tonna 2 x 1 002,5 tonna

A mederhíd ferde gerincű, ortotróp pályaszerkezetű gerendahíd, alaprajzi értelemben a hídtengely egyenes, magassági vonalvezetése pedig 18 000 méter sugarú, domború ív. Az ártéri hidak gerince szintén ferde, a fenék- és gerinclemezek kialakítása hasonló a mederhíd szerkezetéhez. A pályalemezek vasbetonból készülnek, tehát a szerkezet öszvér kialakítású. A közös pillérektől a hídfők felé a hosszesés 1%-os, míg a híd vízszintes vonalvezetése a mederszerkezettel megegyezően egyenes.

A HÍDSZERKEZET BEMUTATÁSA A KÖZGÉP Zrt. az elmúlt időszakban több jelentős gerendahíd kivitelezésében is részt vett. Ilyen a 2010-ben az M6-os autópálya részeként átadott Szebényi völgyhíd, 2008-

8

1. ábra: Hídkeresztmetszetek


Duna-híd szélessége és magassága is jóval meghaladja az említett hidak keresztmetszetének méretét. A valóságban ugyan nem fordulhat elő, de a Szebényi híd 30 cm híján elférne a Hárosi híd belsejében. Az acélszerkezetek tömegének összehasonlítása: • • • •

Hárosi mederhíd: Szentendrei Duna-ág-híd: Dunaújvárosi jobb ártéri híd Szebényi völgyhíd:

8 840 5 730 5 120 4 880

kg/fm kg/fm kg/fm kg/fm

2. ábra: Hídkeresztmetszet megbontása gyártási egységekre

ACÉLSZERKEZET-GYÁRTÁS A GYÁRTÁS ELŐKÉSZÍTÉSE

1. Darabolás

A megbízó Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. 2009 tavaszán közzétett felhívása után 2010. január 7-én írta alá a szerződést kivitelezést végző M-0 déli ág II. Konzorciummal (A-Híd Építő Zrt., KÖZGÉP Zrt., STRABAG-MML Kft., Magyar Aszfalt Kft., COLAS Hungária Kft.). A mérnöki feladatokat az M0 Déli Szektor Mérnöki Konzorcium látja el (Utiber Kft., Metróber Kft.). A mederhíd acélszerkezeteinek gyártását 2010 augusztusában kezdtük el Budapesten, a KÖZGÉP Zrt. Haraszti úton lévő gyárában. A szerződés aláírásától eltelt időszakban a Pont-TERV Zrt. elkészítette a kiviteli terveket, és megérkeztek a külföldről megrendelt acél alapanyagok (lemezek, hajlított trapézbordák, laposacélok, idomacélok). A gyártáshoz felhasznált acéltermékek beszerzésénél különös figyelmet fordítottunk a tender műszaki előírásaiban meghatározott követelmények teljesítésére: • anyagminőség: S355J2 +N és S355K2 +N az MSZ EN 10025-2:2005 szerint, • szállítási állapot: normalizált, • alak és méret: EN 10029 A osztály, síklapúság: S osztály, • felületi minőség: EN 10163-2, 4.3. fejezet szerint B osztály, 3. csoport, • ultrahangos vizsgálat (ha felületre merőleges igénybevétel van, pl. övlemezek, lv = 10 mm vastagság fölött) követelmény EN 10160, S1 (felület) és E1 (perem) osztály, • vastagság irányú tulajdonság: EN 10164, Z25 (20 mm lemezvastagságtól), • hernyóvarratos hajlítóvizsgálat, 30 mm lemezvastagság felett, a SEP 1390:1996-07 szerint, • 14 alkotós kémiai analízis (C, Si, Mn, P, S, Al, N, Cr, Cu, Mo, Ni, Nb, Ti, V), • szénegyenérték (CEV) megadása az EN 10025-2, 6. táblázat szerint, • lemezanyagoknál átvételi bizonyítvány az EN 10204:2004, 3.2. szerint, • egyéb hengerelt termékek átvételi bizonylatai az MSZ EN 10204:2004 szerinti 3.1., • a hajlíthatóságot (pl. szegély, trapézborda stb.) „C” betűvel kell jelölni Pl. S355J2C+N.

• A pálya-, gerinc- és fenéklemezek, valamint a rájuk kerülő kereszttartók leszabását kereszt- és hosszirányú ráhagyásokkal készítjük elő. • A kereszttartó gerinclemezeket párban, hőhíddal összefogva vágjuk ki (1. kép).

Természetesen a gyártás megkezdése előtt a tender műszaki előírásokban meghatározott feltételei szerint elkészítettük és jóváhagyattuk a gyártási Technológiai Utasítást (TU), valamint a Mintavételi és Megfelelőség igazolási Tervet (MMT). A mederhíd 321,6 méter hosszú főtartő acélszerkezetét hosszában 19 szakaszra, keresztmetszetében 11 darab szállítható méretű elemre bontva gyártjuk. A 2. ábra a keresztmetszet megbontását mutatja. Az ártéri hidak acélszerkezete 13 szakaszból áll, ez szakaszonként 9 elemre bontva készül el a gyárban.

1. kép: Kivágott kereszttartó gerinclemezek

2. Trapézbordák toldása A trapézbordákat hajlítva, 12 méter hosszú darabokban vásároljuk meg. A pályaelemek gyártásához minden szálat meg kell toldani beépítés előtt. A toldási folyamat megkönnyítése és gyorsítása érdekében készülékbe helyezzük a toldandó trapézbordákat (2. kép). A gyökutánhegesztett tompavarratokat a forgatókészülék segítségével – mindig az ideális – vízszintes pozícióba forgatva tudjuk elkészíteni.

2. kép: Trapézborda toldása forgatókészülékben


9

A 3. kép a trapézborda gyári toldóvarratának makrocsiszolatát mutatja.

Ã

3. kép: Trapézborda-tompavarrat makrocsiszolata

3. Pályalemezek trapézbordázása

6. kép: Trapézborda-nyakvarrat makrocsiszolata

• A ráhagyással levágott lemeztáblát sík padra fektetjük, és a trapézbordák illeszkedési helyén csiszolással eltávolítjuk a revét. • Mivel a pályalemez-trapézbordák nyakvarratát a pályán haladó járművek által okozott fárasztó igénybevétel terheli, ezért az ortotróp pályalemez-trapézbordák illeszkedő éleit 45° -ban, 2 mm maradó élvastagsággal lemunkáljuk. A trapézbordákat, elhelyező–leszorító fésű segítségével (4. kép) hézagmentesen illesztjük a pályalemezeken.

Ã 5. kép: Fedett ívű hegesztőberendezés

5. A pályalemez-kereszttartó elhelyezése A trapézbordák nyakvarratainak hegesztése után – az előfeszítés ellenére – a varratok zsugorító hatása miatt a pályalemezeket szükség esetén egyengetni kell. Az elkészült elemeket újra sík padra kifektetve elhelyezzük, és meghegesztjük a kereszttartókat. Az elkészült elemekről a gyári ráhagyásokat levágjuk, a pályaelemeket próbaszereljük. A gerinclemezek és fenéklemezek gyártása hasonlatos a pályalemezekéhez, azzal a különbséggel, hogy az azokat merevítő trapézbordák mérete más. A nyakvarratok nincsenek kitéve fárasztó igénybevételnek, ezért ezek sarokvarratokkal készülnek.

6. Főtartóelemek gyártása

4. kép: Trapézbordák elhelyezése elhelyező–leszorító fésűvel

4. Pályalemez-trapézborda nyakvarratok hegesztése Az összeállított elemeket átemeljük az előfeszítő padba (3. ábra), ahol megtörténik a nyakvarratok hegesztése. Ezt a már említett fárasztó igénybevételek miatt, fedett ívű hegesztőeljárással végezzük. A varratokat az 5. képen látható speciális hegesztőberendezéssel, a trapézborda mindkét oldalán egyszerre készítjük el. Az így elkészített nyakvarratok nagy biztonsággal kielégítik a szabványelőírásokat, a maximum 2 mm-es összeolvadási hiányt (6. kép).

Az elkészült gerincelemekből, a szélső pálya- és fenékelemekből állnak össze a térbeli főtartóelemek. Mivel a gerinclemez szélessége eléri az 5 métert, így a gyártás és szállítás miatt is két részből készülnek a főtartóelemek. Az egyes szakaszok pontos geometriai méreteinek beállítása érdekében összeállító készüléket használunk, amelyben biztosítható a gerinclemez és fenéklemez vagy pályalemez által bezárt szög (4. ábra). Összeállítás után, még a padban készítjük el a vízszintes pozícióban hegeszthető varratokat. A további hegesztéseket a padból kiemelt és pozícióba forgatott helyzetben végezzük el, a kihegesztett és egyengetett elemeket újra sík padra fektetve. A gerinclemezen és kereszttartókon lévő 30 mm gyártási ráhagyást levágjuk (7. kép). A helyszínen a tompavarratokat kerámia gyökmegtámasztással hegesztjük majd, ezért még a gyárban elkészítjük a lemezéleken a szükséges 20°-os élletörést.

3. ábra: Előfeszített pályatábla hegesztéshez

Ã

4. ábra: Felső és alsó főtartóelemösszeállító pad

10


káros környezeti hatásokat, mint a páralecsapódás, szél stb. A lefestett hídelemek raktározását mutatja a 8. kép. Az elemeket közúton szállítjuk a szerelési helyszínre a szükséges sorrendben és időpontban, biztosítva, hogy a szerelés átfutási ideje a lehető legrövidebb legyen. A jobb ártéri híd felszerkezetét a tétényi oldali ártéren jármokon szereljük. A meder és bal ártéri hidak elemeit a csepeli hídfő mögött kialakított szerelőtér fogadja, hogy híddá „álljanak össze” (9. kép). Folytatjuk… 7. kép: Ártéri híd: főtartó próbaszerelése

Az elkészült elemek festését azok geometriai ellenőrzése és az előírt varratvizsgálatok elvégzése után kezdjük el.

KORRÓZIÓVÉDELEM A tender műszaki előírása a hídszerkezet külső felületét C5-I korrozivitási kategóriába, a belső felületét C4 korrozivitási kategóriába sorolta. Ennek értelmében az MSZ EN ISO 12944-5:2008 szabványnak megfelelően hosszú, azaz 15 év feletti előírt várható élettartam teljesülése mellett, a külső felületeken átlagosan 320 μm összes névleges szárazréteg-vastagságban, a belső felületeken átlagosan 240 μm összes névleges szárazréteg-vastagságban készül el a bevonatrendszer, Sa 2 ½ tisztasági fokozatú acélfelületekre. A külső térben, ahol közvetlen napsugárzás (UV) hatása éri a festendő szerkezeteket, az átvonó réteg poliuretán bázisú. A híd acél pályalemezére és a járdák felső felületére átmeneti korrózió elleni védelem kerül, megakadályozva ezzel a pályalemezről a rozsdalé lefolyását a már festett szerkezetre. Az átmeneti védelmet a pályalemez szigetelési munkái során eltávolítjuk. Törekedtünk arra, hogy az elkészült hídelemek korrózióvédelme során az előírt bevonatrendszerből minél több réteget a gyárban vigyünk fel a felületekre, kizárva az olyan

8. kép: Hídelemek tárolása szerelés előtt

9. kép: Első elemek a szerelőtéren

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]


11

Fülöp Hédi MAGÉSZ Diplomadíjas okl. szerkezetépítő mérnök

IPARI ACÉLSZERKEZET MEGERŐSÍTÉSE FÖLDRENGÉSI HATÁSRA THE REINFORCEMENT OF AN INDUSTRIAL STEEL STRUCTURE FOR SEISMIC EFFECT A vizsgálat tárgya egy meglévő acélszerkezetű ipari torony megerősítése földrengési hatásokra az Eurocode 8-3 részének előírásai alapján. A vizsgált ipari torony Paks közigazgatási területén belül található. A feladat során elkészült a szerkezet jelenlegi állapotának felmérése, az Eurocode 8-3 előírásait követve szemléltettem a szakértői vizsgálat teljes folyamatát, illusztrálva az ilyen feladatok során végrehajtandó kiegészítő vizsgálatokat is (talajvizsgálat, állapotfelmérés, anyagvizsgálat stb.). A helyettesítő vízszintes terhek módszerét alkalmazva közelítő számítás keretében ellenőriztem a szerkezetet szeizmikus teherbírási határállapotra. A számítás igazolta a megerősítés szükségességét. A megfelelő megerősítési mód kiválasztásához összesen hét variánst – különböző rugalmas és disszipatív rendszereket – vizsgáltam. A hét változat közül a legkedvezőbb kialakítást a duktilis megerősítési módok mutatták, azok közül is a hagyományos központos duktilis merevítésű (CBF) és a kihajlásbiztos merevítésű (BRB) rendszerek. A választott szerkezeti kialakítás elsőként modális válaszspektrum-analízissel, majd eltolásszámítással kerül ellenőrzésre.

The subject of this thesis is the reinforcement of an existing industrial steel tower against seismic effects under the requirements of Eurocode 8-3. The examined tower is located within the administrative area of Paks. The task of assessing the current state of the tower has been completed, following the rules of Eurocode 8-3 demonstrated the whole process of expert study, illustrated the important additional tests. The current seismic ultimate limit state of the structure has been established through an approximate calculation applying lateral force analysis. To assess the appropriate mode of reinforcement of the structure, seven calculations have been made, with approximate control. Of the seven versions the best design options for reinforcement turned out to be the ductile versions, the CBF and the BRB angle brace systems. The selected structural design was checked using multi-modal response spectrum analysis, and pushover analysis.

1. A VIZSGÁLT SZERKEZET A vizsgálat során feladatom volt, hogy felülvizsgáljak egy meglévő, földrengési hatásokra nem méretezett ipari toronyszerkezetet [1]. Az 1. ábrán vázolt acélszerkezetű ipari technológiai torony Paks közigazgatási területén belül található, geometriai kiterjedését tekintve 21,0 x 14,2 m alapterületen fekszik, az oszlopok rendre 3, ill. 2 osztásköz távolságban vannak egymástól. Funkcióját tekintve a torony egy építőanyag-gyártó cég homokmegmunkáló és osztályozótornya. A torony 57 méter magassága 13 szintre tagolódik. Ezek közül a tetőszint, illetve egy közbenső szint kialakítása és terhe különbözik a többi födémtől. A 26,00 m-en elhelyezkedő födém terhe oly mértékű, hogy 1,4 m magasságú gerendák alkalmazására van szükség a teherbírási követelmények kielégítéséhez. Ezen a kiemelt födémen 20 darab 3,2 m átmérőjű siló található, effektív tömegük egyenként 100 tonna, mely adott szempontok alapján szétosztályozott adalékanyag tárolására alkalmas. Ezen túlmenően a többi 11 födém mind kialakításában, mind terhében nagyon hasonló, így azokat egyenrangúnak tekinthetjük. Főtartóikat és fióktartóikat egyaránt I szelvények alkotják. A födémek merevítése födémrács segítségével történik a gerendák szintjén található átlós kialakításban. Az oszlopok keresztmetszete eltérő a kiemelt silótartó födém alatt és fölött. Míg a felső szinteken HEA szelvények alkotják a tartópilléreket, az alsó szintek oszlopai egymást keresztező H szelvényeket formáznak.

12

1. ábra: A meglévő toronyszerkezet kétirányú vázlata


2. ábra: A szerkezet felülvizsgálatának folyamata

A szerkezet merevítéséről a külső keretálláson elhelyezkedő V alakú rácsozás gondoskodik. A merevítőrudakat RHS négyzetszelvények alkotják mindkét irányban, amelyek szabálytalan elrendezésben foglalnak helyet a szintek között. A látszólag rendszertelen kialakítás oka, hogy a tervezés idején több rakodónyílásra volt szükség a munkafolyamat ellátásához, viszont idővel a munkamenet átalakítása révén ezek szükségtelenné váltak.

2. AZ ÁLLAPOTFELMÉRÉS LÉPÉSEI Első lépésben felülvizsgáltam a szerkezet jelenlegi állapotát, aminek folyamán jelentős állagromlást nem találtam. Az Eurocode 8-3 [1] előírásait követve szemléltettem a szakértői vizsgálat teljes folyamatát, illusztrálva az ilyen feladatok során végrehajtandó kiegészítő vizsgálatokat is (talajvizsgálat, állapotfelmérés, anyagvizsgálat stb.). A szerkezet felülvizsgálatának folyamatát a 2. ábra, míg az EC8-3 szerinti szerkezetfelmérés lépéseit a 3. ábra mutatja.

A szerkezet fontossági osztályozása a földrengés hatására bekövetkező tönkremenetel és annak környezetre gyakorolt hatásának függvénye. Mivel minden esetben az emberi élet védelme a cél, így a magasabb osztályba sorolt szerkezet épsége nagyobb hangsúllyal bír, mint az alacsonyabb osztályba tartozó. A szerkezet ismertetése alatt egy átfogó képet kell adnunk arról, hogy valójában milyen is az épület állapota. Az ipari torony esetén nyolc lépésben végeztem el ezt a felmérést. Ezen belül begyűjtöttem a rendelkezésre álló információkat, talajvizsgálatot végeztem az altalaj megismerése céljából, aminek eredményeként a torony alatti talaj az osztályozás szerinti „D” kategóriába sorolható. A geometriai méreteket és a szerkezeti elemek anyagjellemzőit a már meglévő adatok alapján vettem figyelembe, amelyeket helyszíni és laborvizsgálattal támasztottam alá. A szerkezet felülvizsgálata során figyelembe kell venni az ismertségi szintet, pontosabban, hogy a rendelkezésre álló információmennyiség mellett mennyi minta vételére van szükség a vizsgálatokhoz. A felderítés során komoly problémát nem találtam, apróbb korróziós, illetve biztonságtechnikai hiba jelei voltak felfedezhetőek, amelyek nem befolyásolják a szerkezet működését és használhatóságát. A terheket és a földrengési paramétereket, amelyeket a számítás során alkalmaztam, az EC8-1 előírásai alapján határoztam meg. Az alaprajzi és magasság menti szabályosság abból a szempontból játszanak fontos szerepet, hogy mely számítási módszert alkalmazza a tervező. Az analízis módnak kiválasztására négy lehetőségünk van (4. ábra), attól függően, hogy statikus vagy dinamikus számítást szeretnénk végezni. A vízszintes erők módszere és az eltolásvizsgálat során a lengésalak alapján felvett statikus erőrendszert működtetünk a szerkezetre, míg a modális válaszspektrum és az időtörténeti vizsgálat dinamikai vizsgálatok eredményként kapott értékek alapján figyelhetjük meg a szerkezet földrengésre adott válaszát. [2]

3. ábra: Szerkezet felmérésének lépései az Eurocode 8-3 alapján

A szerkezetünket három ismertségi kategóriába sorolhatjuk attól függően, hogy milyen információk állnak rendelkezésünkre a meglévő szerkezet megismeréséhez. Megvalósulási tervrajzok, helyszíni vizsgálat, anyagvizsgálat stb., amelyek befolyásolják, hogy milyen biztonsági tényezővel kell számolnunk a vizsgálat során. [3]

4. ábra: Alkalmazható számítási módszerek [2]


13

3. A MEGLÉVŐ SZERKEZET ELLENŐRZÉSE Az állapotfelmérést követően közelítő számítást végeztem a tartós teherbírási állapot ellenőrzésére, ennek eredményeként a szerkezetet megfelelőnek találtam. A szeizmikus teherbírási állapot ellenőrzésekor a vízszintes erők módszerét alkalmazva arra az eredményre jutottam, hogy a szerkezet merevítőrendszere nem megfelelő a földrengési hatások felvételére. A merevítőrendszerre, és ezáltal az oszlopokra jelentős többlet igénybevételek hatnak, amelynek a jelenlegi szerkezet nem képes ellenállni. A szerkezet sarokoszlopaira 20%-kal több terhelés jut, mint amit azok el tudnak viselni, emellett a merevítőrendszer elemeinek kihasználtsága nagymértékben meghaladja az elfogadható értéket. Szinte minden elem megerősítésre szorul, sok esetben 2,0–2,5-szeres kihasználtság adódik az elemekre. Mindezek alapján egyértelművé vált, hogy a toronyszerkezet megerősítése szükséges ahhoz, hogy ellen tudjon állni a földrengés hatásainak. [1]

4. MEGERŐSÍTÉSI VÁLTOZATOK A megfelelő megerősítési mód kiválasztásához többféle módszert és szerkezeti rendszert vettem számba mind rugalmas, mind duktilis szerkezet kialakítására. A meglévő szerkezet megerősítésére 7 változatot mutatok be, amelyeket végül egy összefoglaló táblázat segítségével értékelek, és választom ki a lehetőségekhez mérten legjobb megoldást, szem előtt tartva a beavatkozás mértékének alacsony szinten tartását és a kivitelezés költséghatékony megoldását. [1]

1. Rugalmas megerősítés a meglévő szerkezeti kialakítás megtartásával, q=1,5; 2. Nyomatékbíró kapcsolatok kialakítása a meglévő szerkezeti kialakítással, q=1,5; 3. Központos (CBF) merevítőrendszer kialakítása végigmenő V rácsozással, q=2,5; 4. CBF merevítőrendszer kialakítása végigmenő X rácsozással, q=4; 5. CBF merevítőrendszer kialakítása végigmenő X rácsozással, q=2,5; 6. Kihajlásbiztos (BRB) merevítőrendszer kialakítása végigmenő X rácsozással, q=7; 7. BRB merevítőrendszer kialakítása végigmenő X rácsozással, q=3. Attól függően, hogy mely kialakítást tekintjük, változik a szerkezet merevsége, ezáltal a tervezési spektrum is változik. A rugalmas szerkezet viselkedési tényezője (q) 1,5 értékű. Magasabb viselkedési tényező duktilisabb, nagyobb energiaelnyelési képességgel bíró szerkezetet jelent. Az energia-disszipáció ezen szerkezeteknél meghatározott szerkezeti elemek – ún. disszipatív zónák – képlékenyedése útján következik be. A magasabb viselkedési tényező egyben a szerkezet globális analízisében kisebb földrengésterhet is jelent, amely a fő teherviselő elemekre nézve rendkívül előnyös: az oszlopok, gerendák esetében esetlegesen elkerülhető a szelvényerősítés, és különösen jelentős hatású a kapcsolatok, valamint az alapozás tekintetében. Az első változatban a viselkedési tényező és a geometria változtatása nélkül kerestem azt a megoldást, amivel a szerkezet rugalmas viselkedés mellett képes ellenállni a szeizmikus hatásoknak. Második esetben a kapcsolatokat

5XJDOPDV

1\RPDWpNEtUyNDSFVRODW

&%)9UiFVR]iV

&%);UiFVR]iV

YLVHONHGpVL WpQ\H]Ę

T>@

SHULyGXVLGĘ

7>V@

DODSQ\tUyHUĘ

)E>N1@

V]HL]P

V]HL]P

V]HL]P

V]HL]P

V]HL]P

V]HL]P

V]HL]P

V]HL]P

PpUWpNDGy WHKHUNRPELQiFLy HIIHNWtY Yt]V]LQWHVWHKHU

)EHII)E

DODSR]iVUDKDWy Q\RPiV>N1@ HUĘN K~]iV>N1@ EHDYDWNR]iV PpUWpNH DFpOPHQQ\LVpJ

14

UiFV>@ JHUHQGD>@ RV]ORS>@ NL>W@ EH>W@


nyomatékbíróvá alakítottam az eredeti geometriai elrendezés megtartásával. A CBF, azaz központos merevítőrendszer alkalmazása során a szabálytalan elrendezésű merevítőrendszert szabályossá alakítottam, és a viselkedési tényező növelésével duktilis szerkezetet hoztam létre. A következő változatban a „V” rácsozást átlós rácsozásra cseréltem szintén szabályos elrendezés mellett. A BRB rendszer különlegessége, hogy egyedi kialakítású, kihajlásbiztos merevítőelemek alkalmazásával képes ellenállni a szeizmikus hatásoknak. Az elem tulajdonképpen egy betonágyazatban fekvő, de azzal nem együtt dolgozó acélmag. Ilyenformán a tengelyirányú terheket csak az acélmag veszi fel, de kihajlás ellen megtámasztja az őt körülvevő betonköpeny. Egyes szerkezeti kialakítások esetén az Eurocode 8 meghatározza, hogy az adott rendszer alkalmazásakor milyen intervallumon belül mozoghat a szerkezet viselkedési tényezője. A kidolgozott, duktilis változatok viselkedési tényezőit úgy vettem fel, hogy a szabvány, ill. az ajánlás által megadott legnagyobb értékű legyen. A CBF és a BRB rendszerek alkalmazásával, a magas q miatt a földrengési terhek jelentősen csökkennek, a szélteher válhat dominánssá. Ezen szerkezeteknél így nem használható ki teljes mértékben a duktilitás, ezért az eredményeket figyelembe véve e két változat esetén alacsonyabb viselkedési tényezővel is megvizsgáltam a szerkezetet. A 7. ábra táblázatát tekintve összehasonlíthatjuk a megerősítési módokat. A különböző kialakítások közül egyértelműen elvetendők azok a szerkezeti megoldások, amelyek alapozása megerősítésre szorul, mivel az nagyban bonyolítja mind a tervezési mind a kivitelezési folyamatokat.

5. ábra: Kihajlásbiztos merevítőrúd, a BRB rendszer eleme [4]

6. ábra: A különböző változatok elhelyezése a tervezési válaszspektrumon

&%);UiFVR]iV

%5%;UiFVR]iV

%5%;UiFVR]iV

T>@

YLVHONHGpVL WpQ\H]Ę

7>V@

SHULyGXVLGĘ

)E>N1@

DODSQ\tUyHUĘ

V]HL]P

V]HL]P

8/6

8/6

6]HL]P

8/6

PpUWpNDGy WHKHUNRPELQiFLy HIIHNWtY )EHII)E Yt]V]LQWHVWHKHU Q\RPiV>N1@ DODSR]iVUDKDWy HUĘN K~]iV>N1@ UiFV>@ EHDYDWNR]iV JHUHQGD>@ PpUWpNH RV]ORS>@ NL>W@ DFpOPHQQ\LVpJ EH>W@


7. ábra: A vizsgált megerősítési módok összehasonlító táblázata

15

Ezzel szemben nem elvetendő szempont, hogy a megerősítés során tekintettel legyünk a toronyban zajló munkafolyamatokra. Rugalmas megerősítés és a CBF „V” rácsozású kialakítás esetén a szerkezeti egységben jelentős erősítésre vagy cserére van szükség, ami nagymértékű beavatkozást jelent mind munka, mind pedig költségek szempontjából. A befektetett munka alapján a nyomatékbíró kapcsolat kialakítása is nagymértékű átalakítást jelent, emellett a merev szerkezet kialakításával jóval nagyobb mértékben hat erre a szerkezeti megoldásra a földrengés, mint más lehetőségek esetén. E három változat esetén szükség van az alapozás megerősítésére is, így egyértelműen elvethető megoldásokról beszélünk. A legkedvezőbb kialakítást a duktilis CBF és BRB rendszerű megerősítési módok mutatták. Mindkét esetben szükséges a merevítőrendszer teljes cseréje, ellenben kisebb mértékű erősítést kell elvégezni a szerkezet egyéb elemeit illetően, és az alapozás erősítése sem szükséges. A kettő között költséghatékonyság szempontjából választottam ki azt a variánst, amit részletes számítással is ellenőriztem. Mind közül a legmegfelelőbb változatot a 4. variáns mutatta, ami CBF átlós rácsozású rendszer kialakítását jelenti q = 4 viselkedési tényező felvételével és egyedi kialakítású hegesztett H szelvényekkel.

5. RÉSZLETES VIZSGÁLAT VÁLASZSPEKTRUM-ANALÍZISSEL A részletes számításban kétféle módszerrel ellenőriztem a szerkezetet. Az első a modális válaszspektrum-analízis volt, a második pedig az eltolásszámítás, ami egy nemlineáris statikai számítást jelent. A válaszspektrum-analízis során a szerkezetet térbeli modell felvételével vizsgáltam, mely az igénybevételek terén közel hasonló eredményre vezetett, mint amit a közelítő számítás során kaptunk. Ezekkel a módszerekkel a merevítőrendszer elemei közül csak a húzott rudakat vettem figyelembe a szabvány aján-

lása szerint. Az ellenőrzés azt mutatta, hogy a közelítő számítás során felvett szerkezeti elemek megfelelőnek bizonyultak a térbeli modellen történő vizsgálat alapján is. A sarokoszlopokra ható erők kb. 75%-ban veszik igénybe az elem teherbírását, míg a rácsrudak átlagosan 85%-os kihasználtságot mutatnak.

6. AZ ELTOLÁS- (PUSHOVER) VIZSGÁLAT Az eltolás-analízis folyamán nagyobb igénybevételeket kaptam eredményül, amelynek oka lehet, hogy a nemlineáris számítás során a nyomott rácselemeket is figyelembe vettem 30% képlékeny teherbírással. A számítás lényegében egy nemlineáris statikai vizsgálat, amellyel a szerkezet valós képlékeny viselkedését lehet szemléltetni. Az analízis a dinamikai vizsgálatok eredményeinek burkolóját szolgáltatja. A pushover analízist használhatjuk a teherbírás kiszámítására, a szerkezet folyási mechanizmusának ellenőrzésére, a duktilitás meghatározására. [1] Az eltolásvizsgálat alapján meghatározott erők 15–30%kal nagyobbak, mint a másik két számítás eredményeként kapott értékek, ellenben a kétirányú interakció alapján a szerkezeti elemek kihasználtsága nem változott nagymértékben. Ennek eredményeként a választott megerősítési mód megfelelőségét ez a vizsgálat is igazolta.

7. A MEGVALÓSULT SZERKEZET A számítások eredményeként azt kaptam, hogy a szerkezet megfelelőségéhez meg kell erősítni a sarokoszlopokat. Ezt övvastagítással végeztem a szükséges helyeken, főként az alsó három szinten. Emellett a teljes merevítőrendszer cseréjére is szükség volt, vagyis az eddig szabálytalan kiosztásban elhelyezkedő „V” rácsozást szabályos elrendezésű átlós rácsozásra kellett cserélni, amihez szükség volt a csomópontok átalakítására. Az oszlop–gerenda kapcsolata az 1 méter magas csomólemezzel történik, melyhez a gerenda és a két rácsrúd csatlakozik (9. ábra). A gerenda csatlakozása csavarozott illesztés, amelyben az övlemezt egyik oldalon felhasítva a gerinclemez és a csomólemez összecsavarását alakítottam ki. A rácsrudak öveihez kapcsolódó hevedereken keresztül adják át erőiket a csomólemezre. A heveder a rácsrudakhoz csavarokkal, míg a csomólemezhez hegesztéssel kapcsolódik. Ez utóbbi kialakításhoz a hevedert középen fel kell hasítani, majd ráhúzni a csomólemezre, és két oldalról összesen négy sarokvarrattal rögzíteni azt. Az oszloptalpak kialakítása szárnylemezes kapcsolattal történik. A szárnylemezek keresztirányban helyezkednek el az oszlop azonos irányú övlemezéhez hegesztve. A talplemezhez hegesztéssel csatlakozik az oszlop és a szárnylemez is, mely körbefutó sarokvarrattal lett kialakítva.

8. ÖSSZEFOGLALÁS

8. ábra: A térbeli modell x és y irányú elmozdulása a földrengési teheresetből

16

A megerősítési változatok kidolgozásánál a vízszintes erők módszerével kiválasztottam azokat a lehetséges kialakítási módokat, amik megnövelik a szerkezet szeizmikus ellenállását, ezt követően költséghatékonyság és a beavatkozás mértékét tekintve ezek közül is egyet, amely az adott szerkezet esetén a legmegfelelőbb megerősítési mód lehet. A részletes ellenőrzés során a modális válaszspektrum-analízis és a pushover vizsgálat is azt igazolta, hogy a szerkezet földrengéssel szembeni ellenállása jelentősen


9. ábra A megerősített szerkezet csomóponti részlete

megnőtt, ilyen jellegű hatások esetén tönkremenetel nem várható. A háromféle számítás során megállapítható, hogy a választott szerkezeti variáns megfelelő kialakítás a torony megerősítésére.

Köszönetnyilvánítás Szeretnék köszönetet mondani a konzulenseimnek, dr. Dunai Lászlónak és dr. Vigh László Gergelynek, akik segítsége és végtelen türelme nélkül a diplomamunkám nem készülhetett volna el.

Irodalomjegyzék [1] Ipari acélszerkezet megerősítésének tervezése földrengéshatásra – Fülöp Hédi, Diplomamunka 2011 [2] Eurocode-8 MSZEN 1998 Design of structures for earthquake resistance. Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. 2003. [3] Eurocode-8 MSZEN 1998 Design of structures for earthquake resistance. Part 3: Strengthening and repair of buildings. 2003. [4] Star Seismic (www.starseismic.net)

2011/2. szám ÚJDONSÁG: VÍZVÁGÓ Acélszerkezetek GÉPEKHEZ GRÁNÁTHOMOK FORGALMAZÁSA.17

Dr. Domanovszky Sándor Széchenyi-díjas mérnök, nemzetközi hegesztőmérnök (IWE)

VÁLTOZÁSOK A GSI SLV ÜZEMTANÚSÍTÁSOKBAN AZ EN 1090 SZABVÁNYSOROZAT BEVEZETÉSÉVEL CHANGING IN THE GSI SLV COMFORMITY ASSESMENT AFTER THE INTRODUCING OF THE EN 1090 STANDARD SERIES A cikk az acélszerkezet-építő cégek német tanúsítási rendszerében bekövetkező változásokról nyújt tömör összefoglaló tájékoztatást.

The article is giving a short summary of the changing in the German contractor’s qualification system for structural steelworks.

TÖRTÉNETI VISSZAPILLANTÁS

buzgósággal!) – 1999-ben magyar fordításban (!!!) kiadta az MSZ ENV 1091 (113 oldal), -3 (14 oldal), -4 (24 oldal), -5 (22 oldal) 1996–1998-ban napvilágot látott ENV 1090 előszabvány-sorozat megjelent részeit.

A hegesztés acélszerkezet-építésben történő bevezetését követően – többek között – a németek is megkezdték a szögecselést leváltó – a tervezés és kivitelezésben egyaránt rendkívül sok új ismeretet és változtatást követelő – új kapcsolati rendszerrel összefüggő szabályok, szabványok kidolgozását. Az első ilyen jelentős szabvány a DIN 41001934 (Vorschriften für geschweißte Stahlbauten – Előírások hegesztett acélépítményekre) volt. A DIN 18800 Teil 7 – Mai 1983 (Stahlbauten Herstellen, Eignungsnachweise zum Schweißen. Ausführung und Herstellerqualifikation – Acélépítmények. Kivitelezés, alkalmassági igazolás hegesztéshez) korábbi hasonló tárgyú szabványok egyesítésével került kiadásra. A kilenc (9!!!) oldalas előírás kitűnően szolgált egészen 2002-ig. Ezt követően – 19 évi „nyugalom” után (nyilván a készülő EN 1090 szabványtervezet nyomására) – hasonló címmel és az üzemtanúsítások szempontjából csak formai változtatásokkal, 2002-ben 43 oldal, majd 2008-ban 58 oldal terjedelemben ismételten kiadták a DIN 18800-7 szabványt.

AZ EN 1090 SZABVÁNYSOROZAT SZÜLETÉSE Időközben létrejött az EU és vele a CEN (Európai Szabványosítási Bizottság). Ennek az elméletileg nagyon jó, a gyakorlatban azonban – szerintem – sajnos katasztrofálissá fajult tevékenysége vízözönszerű papírmennyiséget zúdít a tagállamok nyakába. Az általunk tárgyalt területre az első tervezet EN 1090 jellel (Ausführungen von Tragwerken aus Stahl – Acél tartószerkezetek kivitelezése) 1993-ban látott napvilágot. Ennek a (133 oldal terjedelmű) 1 része (Allgemeine Regeln und Regeln für Hochbauten – Általános szabályok és szabályok épületszerkezetekre) már foglalkozik a konformitással (Anhang D, 93 oldal), melyben előírja, hogy a szerződő félnek rendelkeznie kell egy saját ellenőrző rendszerrel, melyet magasabb igénybevételű szerkezetek esetében egy elismert intézménnyel tanúsíttatnia kell. Az előszabvány több ízben módosult, bővült. Az MSZT – ki tudja milyen indíttatásból (bár napjainkban működne csupán tizednyi

18

A CEN saját szabályai szerint, ha egy szabványtervezet három év alatt nem véglegesül, el kell vetni. De ebben az esetben nem ez történt! Az eredetileg norvég tervezet – sokszori változtatás után, német közreműködéssel – Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken című, háromrészes sorozatban készült el. Ennek Teil 2 (Technische Regeln für die Ausführung von Stahltragwerken – Műszaki Szabályok acél tartószerkezetek kivitelezésére) 211 oldal, továbbá Teil 3 részei (Technische Regeln für die Ausführung von Aluminiumtragwerken – Műszaki Szabályok alumínium tartószerkezetek kivitelezésére) 118 oldal terjedelemben 2008 decemberében, míg az EN 1090-Teil 1 része (Konformitätsnachweisverfahren für tragende Bauteile – Konformitást igazoló eljárások tartószerkezetekre) 45 oldal terjedelemben csak 2009 októberében látott napvilágot. Kötelező bevezetésük legkésőbb 2012. július 1-ig kell megtörténjen. A fentiekből látható, hogy a CEN áldásos tevékenysége következtében egy rövid évtized alatt a kilenc oldalból 256 oldal zúdult a szerencsétlen kivitelezők nyakába. De ez még nem minden. A következőkben felsorolt, kapcsolódó előírások, illetve tennivalók jóval több feladat teljesítését követelik meg tőlük! Az MSZT – sajnos már csak angol szöveggel – szintén kiadta a komplett sorozatot: – MSZ EN 1090-2:2009, Acél- és alumíniumszerkezetek kivitelezése. Acélszerkezetek műszaki követelményei. – MSZ EN 1090-3:2009, Acél- és alumíniumszerkezetek kivitelezése. Alumíniumszerkezetek műszaki követelményei. – MSZ EN 1090-1:2010, Acél- és alumíniumszerkezetek kivitelezése. Szerkezeti elemek megfelelőségének követelményei. Az következőkben közlöm a GSI SLV az átállással kapcsolatos tájékoztatójának magyar fordítását.


A GSI SLV TÁJÉKOZTATÓ (Flyer) FORDÍTÁSA (fordította: Dr. Domanovszky)

MEGFELELŐSÉGI ÉRTÉKELÉSI ELJÁRÁS (KONFORMITÄTSBEVERTUNGSVERFAHREN) „A Fémszerkezetek és alkatrészek” termékcsalád számára az Ez a röpirat tömör tájékoztatást nyújt azokról a legfon- Európai Bizottság Megfelelőségi Tanúsításhoz két további tosabb változásokról, melyeket a DIN 18800-7-ről a DIN eljárást rögzített. Ezek két feladatkört tartalmaznak: EN 1090-re (1 és 2 részek) történő átállás következtében a gyártó feladatai figyelembe kell venni. – a termék első vizsgálata, – gyártóművi saját ellenőrzés, – az üzemben előre rögzített ellenőrzési terv alapján kivett próbák vizsgálata, HÁTTÉR (HINTERGRUND) A 89/106/EWG Építési Termék Irányelv bevezetésével kötelezővé vált, többek között, az alábbi egységes európai szabályok bevezetése: – szabványok a fémszerkezetek méretezésére és kivitelezésére, – azonosságértékelő eljárások rögzítése.

a megfelelőséget értékelő intézmény feladatai a WPK tanúsítása – a gyártómű és a WPK első szemléje, – a WPK folyamatos ellenőrzése, kiértékelése és elfogadása.

A WPK TANÚSÍTVÁNYA – LEGFONTOSABB ÚJDONSÁGOK A kivitelezésre vonatkozóan nemzeti szinten 1996-tól (ZERTIFIKAT DER WPK megtörtént a követelmények átültetése. Jelenleg ezeket a – WICHTIGSTE NEUERUNGEN) DIN 18800-7 (Acélépítmények kialakítása és kivitelezése), a DIN 18200 (Megfelelőségi Tanúsítás építési termékekre – a DIN 18800-7 szerinti A-E, illetve a DIN V 4113-3 szerinti A-C osztályok helyett most az EXC1-EXC4 kiviteli osz– gyártóművi saját termelés-ellenőrzés) és az Építés szatályok lépnek életbe, bályozási lista A1 része tartalmazza. – a követelmények növekednek EXC1-EXC4-ig, Egyidejűleg az EN 1090 szabványsorozat kidolgozása is – a WPK Tanúsítvány a DIN 18800-7 szerinti Tanúsítvány helyébe lép, folyamatban volt a DIN 18800-7 és a DIN V 4113-3 elő– kiegészítő Hegesztési Tanúsítvány-t fognak kiadni (ameszabvány utódjaként. lyik hasonlít a DIN 18800-7 szerinti Tanúsítványhoz) – a WPK felöleli a méretezés, hegesztés, korrózióvédelem és a csavarozott kötések speciális eljárásait, JELENLEGI HELYZET (AKTUELLE SITUATION) – az alvállalkozókat, függetlenül a speciális eljárástól, a Az EN 1090 szabványsor hiánytalanul rendelkezésre áll. kivitelező WPK-jának a rendszerébe kell bekapcsolni, – a WPK rendszere most írásban rögzített eljárásokat foglal Az EN 1090-1:2009-07 össze, harmonizált szabványként (hEN) szabályozza a megfelelőségi – valamennyi, a megfelelőségre hatást gyakorló vezető, igazolás követelményeit az acél-, alumínium- és acél–beton kivitelező, vagy ellenőrző tevékenységét, továbbá azok öszvér tartószerkezetekre, melyek széria vagy egyedi gyáregyüttműködését rögzíteni kell, tásban valamint alkatrészként készülnek. – a beérkező féltermékeket az előírások (pl. a szabvány) szerint ellenőrizni kell, EN 1090-2:2008-06 – a féltermékek alkatrészekbe történő beépítésének helyes műszaki szabályokat tartalmaz acél tartószerkezetek kivitealkalmazását ellenőrizni kell, lezésére, és hatálytalanítja e szabvány összes előszabványát, – a nyomon követhetőség követelményeit (kiviteli osztály továbbá részben a DIN 18800-7:2008-at. szerint) teljesíteni kell, – az alkatrészek gyártását, egy alkatrész-specifikáció szeEN 1090-3:2008-06 rint, amelyik az alkatrész szükséges adatait tartalmazza, műszaki szabályokat tartalmaz alumínium tartószerkezetek ellenőrizni kell, kivitelezésére és részben hatálytalanítja a DIN V 4113-3-at. – egy a gyártandó alkatrészekre vonatkozó, írásban rögzített ellenőrzési és vizsgálati tervet az alkatrész-specifikációba Az EN 1090-1 hivatalos bevezetése az Európai Bizottság be kell építeni, részéről ennek a hEN-nek az Európai Unió közlönyének – a gyártónak egy első vizsgálatot végre kell hajtania. Ez „C”sorozatában történő bevezetésével valósul meg. magában foglalja: – első méretezés (ITC) a méretezés feltételeinek a megítélése céljából, GYÁRTÓMŰVI SAJÁT TERMELÉS-ELLENŐRZÉS – WPK – első ellenőrzés (ITT) a gyártásra vonatkozó feltételek (WERKSEIGENE PRODUKTIONSKONTROLLE – WPK) megítéléséhez: A WPK a termelés folyamatos, a kivitelező részéről történő – egy új alkatrész gyártásának a felvétele, vagy új féltersaját ellenőrzését jelenti. Neki a WPK rendszert létre kell mékek alkalmazása (nem azonos családból származó hoznia, dokumentálni és naprakész állapotban kell tartatermék), nia annak biztosítása céljából, hogy a forgalomba hozott – egy új vagy változtatott gyártási eljárás felvétele, termékeik a hozzájuk deklarált teljesítménymutatókkal renamennyiben ez egy értékelendő tulajdonságot bedelkeznek. folyásolna, A felülvizsgálatok, ellenőrzések vagy kiértékelések eredmé– a gyártás átállítása egy magasabb kiviteli osztályba, nyeit fel kell jegyezni és a WPK-ban meghatározott idő- – az összes ellenőrzési és vizsgálati eredményt fel kell jegyezni és ki kell értékelni. tartamon belül meg kell őrizni.


19

A HEGESZTÉSI TANÚSÍTVÁNY – FONTOS VÁLTOZÁSOK (DAS SCHWEISSZERTIFIKAT – WICHTIGE ÄNDERUNGEN) A Tanúsításnak a feltételei többek között: – az üzemi, a hegesztési és a vizsgáló berendezéseknek a WPK-ban lefektetett követelményeket ki kell elégíteniük, – a hegesztők DIN EN 287-1/DIN EN ISO 9606-2 és a gépkezelők DIN EN 1418 szerinti érvényes minősítéseinek rendelkezésre kell állniuk, – a 111, 114, 12, 13, 14 eljárások WPS minősítése az S275nél nagyobb szilárdságú acélokra az EN ISO 15614-1 (Hegesztési eljárásvizsgálat), adott esetben keresztpróbával az EN ISO 9018 (a DVS 1702 helyett) szerinti kell legyen, – a termikus vágási műveletek alkalmasságát rendszeresen négy próbatesten ellenőrizni kell, – ötvözetlen acéloknál, amelyeknél helyi feledződés várható, amennyiben rögzítve van, a vágási műveletekre való alkalmasságot (termikus vágás, ollóvágás, stancolás) meg kell vizsgálni, – a hegesztést az EN ISO 3834 szerinti minőségi követelményekkel összhangban a következők szerint kell végrehajtani: – EXC1: EN ISO 3834-4 „Alapfokú” – EXC2: EN ISO 3834-3 „Általános” – EXC3: EN ISO 3834-2 „Átfogó” – EXC4: EN ISO 3834-2 „Átfogó” – a hegesztésfelügyeleti személyek megkövetelt képesítése az EN ISO 14731 szerinti legyen (lásd a következő táblázatot). Itt: szerkezeti acélok feldolgozása Acélok EXC2 EXC3 EXC4 a) b) c) d)

Termékvastagság t (mm) ≤ 25

a)

> 25 ≤ 50

b)

t > 50

S235-S355 S420-S700 S235-S355 S420-S700

B S S C

S C d) C C

C c) C C C

mind

C

C

C

oszlop talplemezek és homloklemezek ≤ 50 mm oszlop talplemezek és homloklemezek ≤ 75 mm S (= ST) kielégítő ≤ S275 acélok esetén S (= ST) kielégítő az N, NL, M, ML acélfajtákra

B = műszaki alapismeretek

DVS-IIW / EWS = SFM hegesztő szakember S = speciális műszaki ismeretek DVS-IIW / EWT = ST hegesztő technológus C =átfogó műszaki ismeretek DVS-IIW / EWE = SFI hegesztőmérnök

A GYÁRTÓ MEGFELELŐSÉGI NYILATKOZATA (KONFORMITÄTSERKLÄRUNG DURCH DEN HERSTELLER) A Megfelelőségi Nyilatkozat kiállítása előtt a következő előfeltételeket kell teljesíteni: – egy alkatrész megfelelőségének a tanúsítása, – a WPK tanúsítvány megléte (hegesztési munkák kivitelezése esetén, beleértve a Hegesztési Tanúsítványt is).

– a megfelelőségi nyilatkozat kiállítása egy olyan nyelven, amelyik elfogadott annak a tagországnak a részéről, ahol a terméket alkalmazni fogják, – csak ennek a nyilatkozatnak alapján lehet a CE jelölést alkalmazni, – a CE megfelelőségi szimbólumnak a 98/68/EWG irányelv szerintinek kell lennie, és a termékre az etikettre, a csomagolásra, vagy a kísérő kereskedelmi dokumentumokra kell felhelyezni, – minden adatot, amelyik az alkalmazás helyén érvényes méretezési eljárások szerint az alkatrész mértékadó tulajdonságainak biztonsága szempontjából követelmény, meg kell adni, többek között: – méretek, – hegesztésre való alkalmasság – amennyiben szükséges, – törési szívósság (csak teherviselő acélszerkezetekre), – tűzállóság, – kadmium és vegyületei kibocsátás, – radioaktív sugárzás kibocsátás, – tartós tapadás, – kiviteli osztály (EXC), – hivatkozás az alkatrész-specifikációra, – az alkatrészt egy egyértelmű jelöléssel kell ellátni az alkatrész-specifikációval történő azonosíthatóság, valamint a gyártási adatok nyomon követhetősége érdekében, – a nyilatkozatot meg kell őrizni és a WPK tanúsítványt mellékelni kell. ADATOK A WPK TANÚSÍTÁS MÓDJÁHOZ (HINWEISE ZUR ZERTIFIZIERUNG DER WPK) A WPK Tanúsítványt a szokásos módon kiállított kérvény alapján az egyes SLV-k munkatársai a következők alapján adják ki: – a gyártómű és a WPK rendszer első szemléje, továbbá – a WPK rendszer folyamatos ellenőrzése és értékelése. ELSŐ SZEMLE (ERSTINSPEKTION) Magában foglalja annak az ellenőrzését, hogy az EN 1090-1 6.3 fejezete, valamint a ZA.1 és a B függelék mértékadó követelményei a gyártó részéről bevezetésre kerültek-e. A WPK felülvizsgálata, a gyártási profiltól függően, az alábbiakat foglalja megában: a) kivitelezés, vagy méretezés és kivitelezés, b) a WPK működőképessége a kivitelezőnél magánál és az ő WPK-ja az alvállalkozóknál is. Amennyiben a kivitelező teljesíti a követelményeket, a Tanúsítvány kiállítható. Ebben benne foglaltatik az is, hogy a WPK rendszer folyamatos ellenőrzés és kiértékelés alatt lesz. FOLYAMATOS FELÜGYELET (LAUFENDE ÜBERWACHUNG)

Ehhez a kivitelezőnek a megfelelőséget igazoló Intézménnyel, amelyik a GSI SLV ellenőrzési és tanúsító intézménye, egy felügyeleti szerződést kell kötnie. Az első szemle mindig egy év után történik. A további időközök ≤ mint 3 év. Az ellenőrzések az EN 1090-1 B.3 táblázata szerint történnek, amennyiben eltérések nem kerülnek megállapíA következő feladatoknál kizárólag a gyártó (vagy az ő az tásra, vagy a következő esetek nem fordulnak elő: Európai Gazdasági Közösség területén – EWR – tartózkodó a) új mértékadó berendezések, vagy eljárások bevezetése felhatalmazottja) illetékes: (pl. méretezés, korrózióvédelem stb.),

20


b) a mértékadó berendezések megváltozása (pl. az üzemekben történő változás), c) a hegesztésfelügyeleti személy megváltozása, d) új hegesztőeljárások bevezetése, az alapanyagok és a WPQR-ek változása.

Ez alkalommal kiadnak egy: – EG-ZERTIFIKAT-ot a DIN EN 1090-1:2009-07 szerint a WPK megfelelőségéről, továbbá egy – SCHWEISSZERTIFIKAT-ot a DIN EN 1090-2:2008-07 alapján a hegesztéssel összefüggő munkák megfelelőségéről.

Fentieken kívül a gyártónak minden esetben, ha az ellenőrzések közötti idő egy évnél nagyobb, a GSI SLV megfelelőség értékelő intézményéhez egy nyilatkozatot kell küldenie arról, hogy a fent felsoroltak közül egy sem fordult elő.

A KIVITELEZŐ TEENDŐI A TANÚSÍTÁS MEGSZERZÉSÉHEZ

TÁRGYALÓ FELEK (ANSPRECHPARTNER) GSI – Fémszerkezet Tanúsító Hivatal Tel.: +0203 3781-498 Fax: +0203 3781-350 E-mail: [email protected] További felvilágosításokra – tanfolyamok vonatkozásában is – a DIN EN 1090-1/2-re vonatkozóan szívesen adnak felvilágosítást az Önt gondozó SLV Intézmények is (lásd az alábbi web-címeket): SLV Berlin – Brandenburg: www.slv-bb.de SLV Duisburg: www.slv-duisburg.de SLV Fellbach: www.slv-fellbach.de SLV Halle: www.slv-halle.de SLV Mecklenburg – Vorpommern: www.slv-rostock.de SLV München: www.slv-muenchen.de SLV Nord: www.slv-nord.de SLV Hannover: www.slv-hannover.de SLV Saarbrücken: www.slv-saar.de SLV Mannheim: www.slv-mannheim.de A kapcsolattartó adatok a következő internet-címen találhatók: www.gsi-slv.de/zertifizierungen/bauprodukte ***

AZ ÜZEMTANÚSÍTÁS ÚJ RENDSZERÉNEK LEGFONTOSABB ELEMEI A fentiekből az olvasó számára – reméljük – kitűnnek az alábbiak. Az egész rendszer lényege az, hogy a németek – saját törvényeik, hatósági rendeleteik alapján – megtartsák, illetőleg súlyos büntetés terhe mellett kiköveteljék a tanúsítás óriási üzletét. Ennek szenvedő alanyai pedig – a német megrendelések reményében – az SLV Tanúsításra továbbra is rászoruló acélszerkezet-építő cégek. A WPK nem más, mint egy ISO 9001:2000 szellemű, az EN ISO 3834:2005 szerinti hegesztésspecifikus – az adott gyár termékspektrumához igazított, minőségbiztosítási rendszerére kidolgozott – Minőségbiztosítási (-irányítási) Kézikönyv kötelezővé tétele. A korábbi tanúsítási rendszer egyébként nem túl sokban változik, maradnak: – az első (egy évre szóló), majd – a második (általában két évre bővített), végül – a harmadik és az azt követő (általában háromévenkénti) egy SLV Intézmény által elvégzett vizsgálat, melyet – a változtatás látszatának kedvéért – a WPK-ra fókuszálnak, de, a korábbihoz hasonlóan, a teljes üzemi munkára, a hegesztéssel összefüggő minőségbiztosítási rendszer működésének felülvizsgálatára is kiterjed.

A Vállalkozók az alábbi – nagyon sok munkát követelő – feladatokat kell végrehajtsák.

1. A WPK Kézikönyv elkészítése (A Kézikönyv összeállítása azon cégek számára, akik rendelkeznek ISO 9001 és/vagy EN 3834 szerinti Tanúsítással, illetőleg Kézikönyvvel, egyszerűbb a feladat.) A munkához be kell szerezni és át kell tanulmányozni az alábbi szabványokat, irányelveket: – EN 1090-1/-2; – EN ISO 3834 szabványsor; – a DIN 18200:2000 (Übereinstimmungsnachweis für Bauprodukte. Werkseigene Produktionskontrolle, Fremdüberwachung und Zertifizierung von Produkten – Megfelelőségi igazolás építőipari termékekre. Üzemi saját termelés-ellenőrzés, a termékek külső ellenőrzése és tanúsítása) 5 oldalon tárgyalja a WPK-ra vonatkozó tudnivalókat, – a DVS Richtlinie (Tervezet) 1711 Oktober 2010 (Voraussetzungen und Verfahren für die Zertifizierung von Herstellern nach DIN 1090-1 „Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken. Teil 1: Konformitätsnachweisverfahren für tragende Bauteile“ – Előfeltételek és módszerek a kivitelezők tanúsítására a DIN EN 1090-1 „Acél tartószerkezetek és alumínium tartószerkezetek kivitelezése. 1 rész: Megfelelőségi igazolás eljárása tartó alkatrészek tanúsítására”). Az irányelv 38 oldalon részletesen tárgyalja a témakör tudnivalóit, továbbá tartalmazza a szükséges formanyomtatványokat (az első szemléhez kitöltendő kérdőívek, a szemlét kiértékelő jegyzőkönyv, a WPK Tanúsítvány és a Hegesztési Tanúsítvány). A WPK – az adott cég méreteinek és gyártmányspektrumának függvényében – 20–30 oldal terjedelmű legyen. Ebben célszerű a tennivalókat – feladatokra és személyekre bontva – mátrix formában rögzíteni (lásd az 1. ábra, a hegesztésfelügyeletre vonatkozó mátrixot), továbbá az ISO 14731 és ISO 3834 összefüggéseit kimutató táblázatot (2. ábra) is.

2. A Tanúsítás lebonyolításának folyamata A WPK Kézikönyv birtokában, továbbá az említett szabványokban rögzített feltételek teljesülése után lehet kérelmezni egy kiválasztott GSI-SLV Intézménynél a tanúsítást, illetőleg az első szemle lefolytatását. Ez az alábbi formanyomtatványok kitöltésével (és az SLV számára történő elküldésével) jár: – Auftrag (Megrendelés) EN 1090-1 (3 oldal), – Checkliste (Kérdőív) WPK (7 oldal), – Anlage B – Bemessung (Méretezés) (3 oldal), – Anlage K – Korrosionsschutz (Korrózióvédelem) (4 oldal), – Anlage M – Montage (Szerelés) (3 oldal), – Anlage S – Schweißen (Hegesztés) (6 oldal),


21

– Anlage U – Untervergabe (Alvállalkozásba adás) (2 oldal), – Anlage V – Änderungen von Voraussetzungen (A feltételek változása) (1 oldal). A fentiek közül természetesen csak azokat kell alkalmazni, amelyek az üzemben előfordulnak. Felhívjuk a figyelmet e folyóirat következő cikkére, mely, ugyanebben a témakörben, számos, a hegesztéssel összefüggő, hasznos tudnivalót foglal össze.

ÖSSZEGZÉS A fentiek a címben jelzett témakörről rendkívül tömör áttekintést nyújtanak, elsősorban a magukat továbbra is tanúsíttatni kívánó (azaz német megrendelőknek szállító) cégek számára, de rajtuk kívül a szakma többi művelőjének is. A „cunami” egy év múlva ugyanis rájuk fog zúdulni, tehát elengedhetetlen az erre történő felkészülést kellő időben elkezdeni!

1. ábra

2. ábra

22


Köber József minőségbiztosítási főmérnök KÖZGÉP Zrt.

DIN 18800-7 HELYETT EN 1090-1 ÉS 2.; MI A VÁLTOZÁS? INSTEAD OF DIN 18800-7 USING EN 1090-1. AND 2.; WHAT IS THE CHANGE? Rövidesen hatályba lépnek az EN 1090-1 és -2 számú szabványok. A hegesztett acélszerkezeteket gyártók számára ez lesz a meghatározó előírásrendszer. A cikk, a DIN 18800-7 sz. szabvány előírásaival összehasonlítva, összefoglalja a hegesztéssel kapcsolatos változásokat.

EN 1090-1. and 2. standards will shortly come into effect. These will be the determinate norms for the producers of welded steel structures. The article summarizes the changes in welding compared with the requirements of DIN 18800-7 standard.

A magyarországi acélszerkezet-gyártók többsége rendelkezik DIN 18800-7 szerinti tanúsítással. Ez feltétele hegesztett szerkezet Németországba történő szállításának, de sok hazai előírás, pl. az acélhidak gyártására és szerelésére vonatkozó ÚT 2-3-404 számú útügyi előírás is lehivatkozza. Az EN 1090-es szabványsorozat németországi hatálybalépése után megszűnik a DIN 18800, és a tanúsítás lejártakor az új tanúsítási eljárást az EN 1090 előírásai szerint kell lefolytatni. (A Németországban végzett helyszíni szerelési munkáknál egy ideig még a DIN 18800-7 előírásai lesznek érvényben.) Mivel az EN 1090-1-es szabvány 43 oldal és az EN 1090-2es szabvány 209 oldal, csak néhány fontosabb változásra, elsősorban az acélszerkezetekkel és a hegesztéssel kapcsolatosan, szeretnék kitérni.

A DIN 18800-7:2008-11 szerinti tanúsítás hegesztőüzem tanúsítás, a felelős hegesztőmérnök megnevezésével, az EN 1090 1 szerinti tanúsítás a teljes körű saját üzemi gyártásellenőrzés tanúsítása a felelős minőség-ellenőrzési vezető megnevezésével, kiegészítve az EN 1090-2 szerinti hegesztőüzem tanúsítással. Van olyan elképzelés, hogy a hegesztőüzemre elfogadják az EN 3834 szerinti tanúsítást, a tanúsítványt DIN 18800-7 mintájára, kiegészítve egy második oldallal, amely tartalmazza a jogosultságokat. A DIN 18800-7 a DIN 18800-1 …- 5. szerint méretezett, míg az EN 1090-2 az EUROCODE szerint méretezett szerkezetekre vonatkozik. A DIN 18800-7 a hegesztett acélszerkezeteket a különböző hegesztési követelmények és alkalmazási területeknek megfelelően A-tól E-ig öt osztályba sorolja be, az EN 1090-2 szerint négy kiviteli osztály van, EXC1-től EXC4-ig. A kiviteli osztály vonatkozhat a teljes szerkezetre vagy a szerkezet egy részére. Egy szerkezeten belül lehet több kiviteli osztály is. Az alábbi táblázatban összefoglalom a DIN 18800-7 szerinti öt osztályt, csak a legfontosabb szempontokat feltüntetve:

Eddig Németországba csak „Ü” jelzésű (Bauregelliste A) vagy „CE” jelzésű (Baregelliste B) építőipari szerkezeteket lehetett szállítani. Az EN 1090-1 hatálybalépésével az Európai Unióba csak „CE” jellel ellátott termék szállítható. „CE” jel használatára az lesz jogosult, aki rendelkezik EN 1090-1 szerinti tanúsítással. Osztály

Alkalmazási terület

Követelmény

A

Anyag: max S275; Vastagság: ≤ 16 mm (talplemez ≤ 30 mm); Heg. eljárás: 111, 135; Alapvetően nyugvó igénybevételű szerkezetek.

EN 287 szerint min. hegesztők; Hegesztési felügyelet nem szükséges; EN ISO 3834-4 szerinti minőségbiztosítás.

B

Anyag: max S275; Vastagság: ≤ 22 mm (talplemez ≤ 30 mm); Heg. eljárás: 111, 135; Alapvetően nyugvó igénybevételű szerkezetek.

EN 287 szerint min. hegesztők; Hegesztési felügyelet: legalább hegesztőspecialista; EN ISO 3834-3 szerinti minőségbiztosítás.

C

Anyag: max S355 szerkezeti acél; Rozsdamentes acélok; Acélöntvények; Vastagság: ≤ 30 mm (talplemez ≤ 40 mm); Heg. eljárás: kézi, félig gépesített, gépesített és automatizált eljárások, csaphegesztés; Alapvetően nyugvó igénybevételű szerkezetek.

EN 287 szerint min. hegesztők és EN 1418 szerinti gépkezelők; Hegesztési felügyelet: legalább hegesztő technológus; EN ISO 3834-3 szerinti minőségbiztosítás.

D

Minden DIN 18800-7 szerint engedélyezett anyag alkalmazható; Anyagvastagság a vonatkozó alkalmazási szabványok szerint; Heg. eljárás: kézi, félig gépesített, gépesített és automatizált eljárások, csaphegesztés; Minden alapvetően nyugvó igénybevételű szerkezet.

EN 287 szerint min. hegesztők és EN 1418 szerinti gépkezelők; Hegesztési felügyelet: legalább hegesztő szakmérnök; EN ISO 3834-3 szerinti minőségbiztosítás.


23

Osztály

E

Alkalmazási terület

Követelmény

Minden DIN 18800-7 szerint engedélyezett anyag alkalmazható; Anyagvastagság a vonatkozó alkalmazási szabványok szerint; Heg. eljárás: kézi, félig gépesített, gépesített és automatizált eljárások, csaphegesztés; Minden a „D” osztály szerinti szerkezet és az alábbi műszaki előírások szerinti, dinamikus igénybevételű szerkezetek: – Ril 804-Vasúti hidak, együtt a DIN Fachbericht 103 és 104-gyel, – DIN FB 103 és 104 Közúti hidak, – DIN 4131 Antennatartók, – DIN 4132 Darupályák, – DIN V 4133 Acélkémények, – DIN EN13814 Repülő szerkezetek, – Egyéb dinamikus igénybevételű szerkezetek.

EN 287 szerint min. hegesztők és EN 1418 szerinti gépkezelők; Hegesztési felügyelet: legalább hegesztő szakmérnök; EN ISO 3834-2 szerinti minőségbiztosítás.

Az EN 1090-2 szerinti kiviteli osztályok a kárkövetkezmény szerinti osztálytól, az építménykategóriáktól és a gyártási kategóriáktól függenek. A besorolásra a szabvány az alábbi mátrixot javasolja: CC1

Kárkövetkezmény szerinti osztály

Gyártási kategóriák

CC2

CC3

SC1

SC2

SC1

SC2

SC1

SC2

PC1

EXC1

EXC2

EXC2

EXC3

EXC3a

EXC3a

PC2

EXC2

EXC2

EXC2

EXC3

EXC3a

EXC4

Építménykategóriák

„a” különleges szerkezeteknél vagy olyan szerkezeteknél, ahol a hiba következményei súlyosak, EXC4, a nemzeti előírásoknak megfelelően

A kiviteli osztályt a megrendelőnek vagy a tervezőnek kell meghatároznia és előírnia a kivitelező számára. A követelmények kiviteli osztályonként: Kiviteli osztály

EXC1

EXC2

Alkalmazási terület Alárendelt szerkezetek, alacsony igénybevétellel; Anyag: S235- nincs követelmény.

Minőségbiztosítás>EN 3834-4; EN ISO 5817 D; Hegesztés felügyelet: nem szükséges; Varratvizsgálat: VT.

Magas, de alapvetően nyugvó igénybevételű szerkezetek; Anyag: S235-S355: 25-50 mm (talplemez ≤ 75 mm); S420-S700: ≤ 25 mm; S420-S700N, NL, M, ML 25-50 mm; Rozsdamentes(8): ≤ 50 m; Rozsdamentes(10): ≤ 25 mm.

Hegesztő: EN 287-1; Gépkezelő: EN 1418; Minőségbiztosítás>EN 3834-3; Minősített heg. eljárás a fűzővarratokhoz is; EN ISO 5817 „C”; Hegesztés felügyelet: S (hegesztő technikus), C (hegesztő szakmérnök); Varratvizsgálat: a szabvány előírása szerint.

Dinamikus igénybevételű szerkezetek; Anyag: S235-S355: ≤ 25 mm(talplemez ≤ 50 mm); Rozsdamentes(8): ≤ 25 mm.

Hegesztő: EN 287-1; Gépkezelő: EN 1418; Minőségbiztosítás > EN 3834-2 Minősített hegesztési eljárás a fűzővarratokhoz is; EN ISO 5817 „B”; Hegesztés felügyelet: C (hegesztő szakmérnök, bizonyos megszorításokkal) S (hegesztő technikus); Kifutólemez kötelező, a bennmaradó fürdőbiztosító szalag folyamatos, a fröcskölést el kell távolítani; Varratvizsgálat: a szabvány előírása szerint.

Dinamikus igénybevételű szerkezetek, magas kihasználtsággal; Anyag: S235-S355: minden anyagvastagság; S420-S700: minden anyagvastagság; Rozsdamentes (8,10): minden anyagvastagság.

Hegesztő: EN 287-1; Gépkezelő: EN 1418; Minőségbiztosítás > EN 3834-2; Minősített hegesztési eljárás a fűzővarratokhoz is; EN ISO 5817 „B+”; Hegesztés felügyelet: C (hegesztő szakmérnök); Kifutólemez kötelező, a bennmaradó fürdőbiztosító szalag folyamatos, a fröcskölést el kell távolítani; Varratvizsgálat: a szabvány előírása szerint.

EXC3

EXC4

24

Követelmény


ALAPANYAGOK – A felhasználható anyagokat a DIN a tervezési szabványokban adja meg, az EN 1090-2 táblázatokban adja meg a szállítási feltételekre és a tűrésekre vonatkozó szabványok megjelölésével. Pl. Lemezek- EN 10025-1 …-6; EN 10029, EN 10051. A megadottaktól eltérő anyagok mindkét szabvány szerint külön feltételek mellett alkalmazhatók. – 355 N/mm² folyáshatárig a hegesztett és húzó igénybevételnek kitett szerkezeti acélokra a DIN 18800-7 SEP 1390 szerinti hernyóvarratos próbát ír elő a 100. táblázat szerinti esetekre. Ilyen kitétel az EN 1090-2-ben nincs. (Ennek ellenére figyelembe kell venni, hogy acélkiválasztási előírások pl. ridegtörési érzékenység szempontjából másképp sorolják be a SEP 1390 szerinti vizsgálattal rendelkező acélokat.) – EN 10025-2 szerinti S355 típusú acélokra DIN 18800-7 14 alkotós vegyi összetétel bizonylatolását írja elő, C ≤0,18% megkötésével, amennyiben a Ti, Nb vagy V tartalom >0,03%. Ilyen megkötés az EN 1090-2 ben nincs. – DIN 18800-7 szerint az S235-ös acélokra az S235J2 kivételével az EN 10204 2.2-es bizonylat elegendő, az összes többi acélra 3.1-es szükséges. Az EN 1090-2 szerint az S235-ös, S275-ös és az S355JR és S355J0 acélokra elegendő a 2.2-es bizonylat, ≤355 N/ mm² folyáshatárú, –20 °C vagy alacsonyabb átmeneti hőmérsékletű acélokra 3.1-es átvételi vizsgálati bizonyítvány szükséges. – A hegesztőanyagoknak mindkét előírás szerint EN 13479 szerinti CE jelöléssel kell rendelkezniük, EN 10204 2.2 szerinti minőségi bizonyítvány elegendő. – A DIN 18800-7 vastagságirányú húzó igénybevételnek kitett lemezeknél 10 mm-től ír elő EN 10160 szerinti ultrahangos vizsgálatot, az EN 1090-2-ben nincs vastagsági kritérium. – Nagyszilárdságú kötőelemekre a DIN 18800-7 előírja, hogy tűzihorganyzást csak a gyártó végezhet, ezeket a csavarokat csak garnitúrában szabad alkalmazni és az anyák megfelelő kenését az egységes meghúzás érdekében a csavargyártónak kell biztosítania. A nagyszilárdságú kötőelemek tulajdonságait EN 10204 szerinti 3.1-es átvételi vizsgálati bizonyítvánnyal kell tanúsítani. Az EN 1090-2ben nincs ilyen előírás.

Gyártás, hegesztés Az EN 1090-2 megadja a termikus darabolás után a vágott él megengedett legnagyobb keménységét a vágott acél minőségétől függően. Ezt eljárásvizsgálattal kell igazolni.

Hegesztési utasítás (WPS) Hegesztés minősített hegesztési eljárás szerint végezhető, melyet az alkalmazásnak megfelelő hegesztési utasítás rögzít. A hegesztési eljárás minősítése az alábbiak szerint történhet: DIN 18800-7 szerint – Re≤355 N/mm² folyáshatárú acélok kézi és részben gépesített hegesztése esetén minősítés az EN ISO 15610, 15611, 15612 vagy a 15614-1 szerint – Re>355 N/mm² folyáshatárú acélok és minden gépesített vagy automatizált hegesztési eljárás minősítése az EN ISO 15614-1 szerint a DVS 1702 előírásainak figyelembevételével

EN 1090-2 szerint Hegesztési eljárás minősítése a 111,114,12,13 és 14 jelű eljárásoknál az EN ISO 15613 (előrehozott munkapróba) vagy az EN ISO 15614-1 (hegesztési eljárásvizsgálat) szerint történhet. Kivételt képeznek a – Re≤355 N/mm² folyáshatárú acélok kézi és részben gépesített hegesztése, ahol az EN ISO 15612 és a – Re≤275 N/mm² folyáshatárú acélok kézi és részben gépesített hegesztése, ahol az EN ISO 15610 és EN ISO 15611 szerinti minősítés is elfogadott. Ha Re>275 N/mm² folyáshatárú acélok esetén olyan sarokvarratok hegesztési eljárását kell minősíteni, melyeknek keresztirányú húzó igénybevételük van, akkor kiegészítésként EN ISO 9018 szerinti keresztszakító vizsgálatot is kell végezni. Egyéb hegesztési eljárásokra a szabvány 13. táblázata tartalmaz előírásokat.

Az eljárásvizsgálat érvényessége Az eljárásvizsgálat érvényessége a minősítési szabvány követelményeitől függ. Ha szükséges, a mértékadó minősítési szabványnak megfelelő munkapróbát kell készíteni (pl. EN ISO 14555). Ha hosszabb ideig nem alkalmaznak egy EN ISO 15614-1 szerinti hegesztési eljárást, akkor az alábbi kiegészítő vizsgálatokat kell végezni: – Egy és három év időtartam esetén az S355-nél magasabb szilárdsági csoportba tartozó acélcsoportoknál munkapróbát kell készíteni. A munkapróba vizsgálata és minősítése szemrevételezéssel, radiográfiai vagy ultrahangos vizsgálattal (sarokvarratok kivételével), felületi repedésvizsgálattal (MT vagy PT), makrocsiszolat-vizsgálattal és keménységvizsgálattal történik. – Több, mint három év esetén S355-ös szilárdságig a munkapróbából makrocsiszolatot kell készíteni az alkalmasság megállapítására, S355-nél magasabb szilárdsági csoport esetén új eljárásvizsgálatot kell készíteni.

Hegesztési varratok vizsgálata A DIN 18800-7 szerint – ha nincs más előírás – a nyugvó igénybevételű szerkezetek varratai az EN ISO 5817 szerinti „C” minőségi szintbe tartoznak néhány megjegyzéssel (pl. folyamatos szegélykiolvadás esetén a határérték 1 mm, nyitott végkráter, ívgyújtási hely esetén a „D” szint előírásait kell figyelembe venni. A dinamikus igénybevételű szerkezetek varratai a „B” szintbe tartoznak, kivétel az 1.2 (végkráterrepedés), az 1.8 (gyökoldali szélkiolvadás) és az 1.17 (gyökvisszaszívódás), melyek nem megengedettek. Sarokvarratoknál a „rossz illesztés” abban az esetben megengedett, ha az előírt varratméret a nagyobb rés ellenére elérhető, Szükség esetén megengedett a varrat méretének a növelése. A megengedett mértékű éleltolódásból adódó éles átmeneteket le kell munkálni. A megengedett gázzárványok nem jöhetnek ki e varrat felületére, a fröcsköléseket és az ívgyújtási helyeket el kell távolítani. Mikrorepedések és mikrokötéshibák keresése nem követelmény. AZ EN ISO 5817 követelményein túl vizsgálni kell – a varratok meglétét és helyzetét,


25

– a varratok felületét és alakját, – a varrat méretét (vastagság és hossz).

A HEGESZTÉSI VARRATOK VIZSGÁLATI TERJEDELME AZ EN 1090-2 SZERINT

A vizuális varratvizsgálat kiegészíthető mágneses vagy folyadékbehatolásos felületi repedésvizsgálattal. A varratok 10%-át ultrahangos vagy radiográfiai vizsgálattal kell ellenőrizni. A hibás varratokat ki kell javítani, javítás után a szerkezetnek ki kell elégítenie az előírt követelményeket. A vizsgálatokat dokumentálni kell.

– Minden varratot 100%-ban vizuális vizsgálatnak kell alávetni. Ha ez a vizsgálat felületi hibákat állapít meg, kiegészítő felületi folyadékbehatolásos vagy mágnesezhető poros vizsgálatot kell végezni. – Ha nincs más előírás, az EXC1-nél nem kell további roncsolásmentes vizsgálatot végezni, EXC2, EXC3 és EXC4 esetén a kiegészítő roncsolásmentes vizsgálatok mennyisége a következő:

Az EN 1090-2 is előírja a hegesztési varratok követelményszintjét az EN 5817 szerint: – EXC1 D minőségi szint, – EXC2 általában C minőségi szint, kivéve a szélkiolvadást, ráfolyást, ívgyújtási helyeket és nyitott végkrátert, melyekre a D szint megengedett, – EXC3 B átvételi szint, – EXC4 B+ átvételi szint, mely a B szintet a 17. táblázatban megadott többletkövetelményekkel szigorítja. Ha a varratban a fentiek szerint meg nem engedett eltérés van, akkor azt minden esetben egyedileg értékelni kell a szerkezet funkcióját, és az eltérés tulajdonságait figyelembe véve és ennek alapján kell dönteni, hogy a varrat átvehető vagy javítani kell. A vizsgálatok terjedelmére és elvégzésére vonatkozóan az EN 1090-2 szabvány részletes előírásokat tartalmaz. A hegesztés előtti és közbeni ellenőrzésre ellenőrzési tervet kell készíteni, melynek ki kell elégítenie az EN ISO 3834 vonatkozó előírásait. Roncsolásmentes vizsgálatokat (VT kivételével) csak EN 473 szerinti 2. fokozatú minősítéssel rendelkező vizsgálók végezhetnek. Vizsgálati terv készítéséhez EN 473 szerinti 3. fokozat szükséges. A hegesztés befejezése és a vizsgálat megkezdése között legalább az alábbi időnek kell eltelnie: Hőbevitel Q (KJ/mm)

S235-S420

S460 és fölötte

a vagy s ≤ 6

mind

csak lehűlésig

24

≤3

8

24

>3

16

40

≤3

16

40

>3

40

48

a vagy s >12

– a névleges varratméretet illetve kétoldali nem teljes keresztmetszetű tompavarratnál a két varrat méretének összege, – Q hőbevitel az EN 1011-1 szerint számítandó, – A tényleges várakozási időt az anyagvizsgálati jkv-ben rögzíteni kell.

26

Üzemi-és szerelési varratok EXC2

EXC3

EXC4

Húzó igénybevételnek kitett, keresztirányú tompavarratok és nem teljes keresztmetszetű tompavarratok U ≥ 0,5 U < 0,5

10% 05

20% 10%

100% 50%

Keresztirányú tompavarratok és nem teljes keresztmetszetű varratok keresztkötésben T-kötésben

10% 5%

20% 10%

100% 50%

Húzó- ill. nyíró igénybevételnek kitett keresztirányú sarokvarratok ha a > 12 mm vagy s > 20 mm ha a ≤ 12 mm vagy s ≤ 20 mm

5% 0%

10% 5%

20% 10%

0%

5%

10%

Hosszvarratok és felhegesztett merevítők varratai

– A hosszvarratok a szerkezet tengelyével párhuzamosak. Minden más varrat keresztirányúként kezelendő. – U = a hegesztési varrtok kihasználtsági foka U=E/R, ahol E a legnagyobb varratkeresztmetszet, R a varratterhelhetőség határesetben. – a: varratméret, s: a legnagyobb anyagvastagság a kötésben

Várakozási idő (óra)

Varratméret (mm)

6 < a vagy s ≤ 12

Varratfajták

– Új WPS szerint hegesztett első öt varratot a fenti vizsgálati terjedelem kétszeresében (max. 100%) kell vizsgálni és EN 5817 „B” szerint értékelni. – Hiba esetén kétszeres hosszt kell vizsgálni az eredeti vizsgálati szakasz két oldalán. Ha itt is van hiba, ki kell vizsgálni a hiba okát. – A hibák javítását minősített hegesztési eljárással kell végezni. – Fejes csapok ellenőrzését az EN IO 14555 szerint kell végezni. Az EN 1090-2-es szabvány részletesen foglalkozik még a szerkezetek alak- és mérettűréseivel, a csavarkötésekkel és a korrózióvédelemmel.


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 energetikai beruházások


27

Fernezelyi Sándor PhD, Dr Habil, egyetemi tanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

A KOMJÁDI BÉLA SPORTUSZODA NYITHATÓ ALUMÍNIUMTETEJÉNEK FELÚJÍTÁSA REFURBISHMENT OF MOVABLE ALUMINIUM ROOF OF THE KOMJÁDI BÉLA SWIMMING POOL Budapest első 50 m-es fedett sportuszodája 1976-ban épült. A megoldás nemzetközi érdeklődést váltott ki, mert a 40 m fesztávolságú lefedés vékony alumínium lemezszerkezetből készült, és a tető felerészben nyitható. A megvalósítást széles körű kutató- és kísérleti tevékenység alapozta meg. Az elmúlt évtizedekben az uszoda a felhasználók megelégedettségére működött. Ugyanakkor a karbantartási előírásokat nem tartották be, például a korrózióvédelem felújítására nem került sor. Emiatt számottevő károsodások következtek be, számos funkció működése megszűnt. A szerkezet felújítása elkerülhetetlenné vált. A felújításra 2010 folyamán került sor. Annak érdekében, hogy az elvégzendő munkák jellegét és mennyiségét meg lehessen határozni, a szerkezet teljes részletességű vizsgálatát kellett elvégezni. A vizsgálatok általános érdeklődésre számot tartó eredményekre vezettek. Az eredmények alapján a mozgatást biztosító acél kocsiszerkezet cseréje szükségesnek bizonyult, ezt a tetőszerkezet megemelésével lehetett végrehajtani. Ugyanakkor a 4000 m2-es alumínium tetőszerkezet javítása és a korrózióvédelem felújítása után évtizedekig megfelel feladatának. A tisztítás során további súlyos korróziós károsodásokra derült fény. Az uszodát a 2010-es úszó EB-n újra használták.

ELŐZMÉNYEK 1973-ban határozták el azt, hogy Budapesten 50 m-es fedett uszodát kell építeni. Annak érdekében hogy a létesítmény nyáron is jól használható legyen a medence 50%-ban nyitható tetőszerkezet kialakítása volt a cél. Korábban dr. Seregi György irányításával nagy fesztávolságú alumíniumszerkezetű csarnokrendszer fejlesztése folyt. A teherhordó és a térelhatároló funkciót ugyanaz a vékonyfalú alumíniumszerkezet töltötte be. A teljes szerkezet íves kialakítású, 40 m fesztávolságú. Külső és belső határolószerkezete 1,2 mm vastag hullámosí-

28

The first Olympic-size covered swimming pool of Budapest was built in 1976. The roof structure was constructed form thin walled aluminium sheets and a part of the covering is movable thus the half of the surface can turn into open. To assure the proper application of the not usual material and structural solution a wide ranged research and test program was carried out. In the last three decade the swimming pool was in operation with the satisfaction of its consumers. The maintenance prescriptions were not kept by the operators, thus no corrosion protection renovation was carried out in the last 32 years. Therefore serious damages occurred and given parts came out of function. The refurbishment of the structure became unavoidable. A detailed investigation was performed to define the character and the volume of the necessary renovation works. Inspections of the state of the structural elements, the corrosion damages on the steel and aluminium components were carried out. The movable steel bearing unit was proven badly damaged. Its replace by a new one became necessary. Change of the steel support was carried out lifting up the roof structure by hydraulic presses. On the other hand the 4000 m2 aluminium roof structure was only slightly damaged. After reparation and a new corrosion resistance treatment the roof will be durable for decades. During the cleaning process further serious corrosion damages were observed. The swimming pool is again fully in function.

tott és dongásított alumíniumlemez. A két héj között a nyíróerőt közvetítő bordák helyezkednek el. A teljes szerkezet anyagfelhasználása 22 kg/m2 alumíniumötvözet. A fejlesztést széles körű, próbaterheléseket magába foglaló kutatási program alapozta meg [1]. Az első megvalósulás a Budapesti Nemzetközi Vásáron épült meg 1966-ban. Mivel ez a szerkezet könnyű, nagy fesztávolságú, síkjában igen merev volt, a mozgó tető kialakítására előnyösnek mutatkozott. A megoldás koncepciója 40 m fesztávolságú fix, és felette elmozduló, hasonló kialakítású, 42 m fesztávolságú, mozgó tető. A szerkezeti kon-


cepciót az 1. ábra, az álló és mozgó tetők csatlakozását, valamint az ívek szerkezeti kialakítását a 2. ábra mutatja. A tervezés időszakában évekig folytatott kísérletsorozatban vizsgáltuk, hogy az uszodában alkalmazott forrásvíz nem okoz-e számottevő korróziót a tervezett alumíniumötvözetben? A korróziós hajlam csökkentése érdekében a szabványos ötvözethez képest csökkentve lett az alkalmazott ötvözet réz- (Cu) és vas- (Fe) tartalma. Ezt figyelembe véve a korróziós veszély – az előzetes vizsgálatok alapján – jelentéktelennek bizonyult.

1. ábra: Az uszoda szerkezeti koncepciója

A korábban ki nem próbált megoldások megfelelőségének ellenőrzésére számos kísérletet hajtottunk végre az uszoda tetőszerkezetének tervezése során. Megvizsgáltuk a vékony alumíniumlemezben a szegecsek teherbírását. A 6 mm átmérőjű, egyszer nyírt AlMgSi szegecsekkel 1,2 mm vastag lemezeket kapcsoltunk egymáshoz. A terhelhetőség megállapításához a beépítetthez hasonló merevségű próbatestek kialakítására volt szükség. Az eredmények alapján, a szabvány alapján számíthatónál csaknem kétszer magasabb teherbírásértékekkel lehetett számolni [2]. Megvizsgáltuk a két héj közötti – Vierendell jellegű (lásd 3. ábra) –

3. ábra: A szerkezet erőjátéka

4. ábra: A lemezek kapcsolatának kialakítása

2. ábra: Szerkezeti részlet

kapcsolat teherbírását és alakváltozását. Ennek során az eredeti kialakítással azonos megoldású kísérleti elemet terheltek. A kapott eredmények alapján az eredetileg tervezett szerkezetet módosítani kellett, nagyobb merevségű bordák alkalmazásával. A végleges szerkezeti kialakítást a 4. ábra mutatja. Végül a teljes ív próbaterhelésére is sor került (5. ábra). A terhelést a szabványos terhek felett, a kellő biztonság meglétét igazoló mértékig folytattuk. A teher–alakváltozás diagram elemzése alátámasztotta a választott megoldás biztonságosságát. A két alumíniumhéj közötti teret, üzemben habosított, kemény poliuretán habbal töltöttük ki. A hab az alkalmazott szerkezetnek igen kiváló hőszigetelő képességet biztosított és megakadályozta azt, hogy a vízpára a két héj közötti térbe bejusson, majd a külső héjon lecsapódva ott nedvesedést és így rejtett korróziót okozzon. Az alkalmazott kihabosítás a merevséget is nagymértékben fokozta. A számított és mért alakváltozások értékeit a 6. ábra mutatja. A szerkezetet három egységben gyártották előre. A három egységet az

építés helyén – rozsdamentes acélcsavarokkal – kapcsolták össze. Így egyetlen műveletben kb. 100 m2 komplett tetőfedést (tartószerkezet, burkolatok, hőszigetelés) lehetett beemelni. Ez a szerelést nagyon felgyorsította [3].

5. ábra: Próbaterhelés

6. ábra: Mért és számított deformációk

7. ábra: Szerelés


29

Az építés folyamán vált nyilvánvalóvá, hogy a forrásvíz mennyisége lecsökkent, így a fedett uszoda medencéjét városi vízzel kell feltölteni. Ez azt jelentette, hogy a víz (és a pára) korróziós hatása lényegesen kedvezőtlenebb lett, mint ahogy azt a tervezés időszakában feltételezték. Ennek ellensúlyozására hosszú időn keresztül hatékony, speciálisan rugalmas (poliuretán bázisú) bevonatrendszer került betervezésre. Ez – természetesen – feltételezte azt is, hogy a bevonatrendszert az előírt időszakonként, legfeljebb 5–6 évenként, fel kell újítani. A belső térben a páralecsapódás esélyének kizárása és így a korróziós veszély csökkentése érdekében különleges szellőzőrendszer lett tervezve. A fűtést biztosító meleg levegő befúvása az ívek támaszánál történt. A legmagasabb ponton – erre a célra kialakított, nagyméretű légcsatorna alkalmazásával – intenzív elszívást al-

kalmaztak. Így a fűtő levegő a belső felület mentén áramlott, melegítve és szárítva azt (8. ábra). A megfelelő légzárás biztosítására meg kellett oldani az álló- és mozgó tetőrészek között a tömítést (lásd 2. ábra). Arról, hogy a tető nyitása során nem lépnek-e fel kedvezőtlen hatások, dinamikai vizsgálaton győződtünk meg. A sikeres mozgatási próbák után került sor az épület átadására. Az építmény fogadtatása igen pozitív volt, a szakmai közvélemény és a használó közönség is magasra értékelte [5, 6, 8].

ÜZEMELTETÉS A Komjádi Béla Sportuszodát kezdetben a közönség is használta, később kizárólag a sportolók felkészítésére, illetve versenyek (vízilabda-mérkőzések) rendezésére használták. Mivel az elszívott levegőt – recirkuláció nélkül – közvetlenül a szabadba

fújták, ez jelentős energiaveszteséggel járt. Néhány évvel az üzembe helyezés után az energiaárak drasztikusan emelkedtek. Az üzemelési költségek csökkentése céljából az üzemeltető – a recirkuláció kialakítása helyett – egyszerűen megszüntette az elszívást. Ezzel a szellőzési rendszer tervezett működése megszűnt. A belső héjon – főleg a felső harmadban – számottevő páralecsapódás következett be, fokozva a korróziós károsodást. Súlyos következményekkel járt az, hogy korrózióvédelem felújítására az előírt ciklusok lejártával nem került sor. Ezért a védőrendszer degradálódása az idő előrehaladtával fokozottan következett be. A karbantartás teljes elmaradása volt az oka annak is, hogy a tetőmozgató rendszer fokozatosan tönkrement. 12 év után már csak az egyik féltető volt mozgatható, további 10 év múlva az sem. Ezzel a nyári szellőztetés lehetősége is megszűnt. A tetőszerkezet korróziós állapotának felülvizsgálatára először 20 év után, majd rendszeresen (4–5 évenként) sor került. Ez elsősorban az alumíniumfelületek állapotának felmérésére irányult. Az első vizsgálat még meglepően kedvező eredményeket szolgáltatott. A későbbiek azonban ismételten felhívták a fegyelmet a fokozódó károsodásra, a felújítás elvégzésének szükségességére. 2006-ban – az épület átadásának 30. évfordulója alkalmából – az eredeti tervezők hangsúlyozták, hogy a felülvizsgálat, javítás, karbantartás további elmaradása a szerkezet teljes tönkremenetelét fogja okozni. 2009-ben döntöttek arról, hogy a tetőszerkezet állagmegóvó felújítását el kell végezni.

8. ábra: Szellőzési rendszer

VIZSGÁLATOK A felújítás megtervezését a szerkezet állapotának valamennyi aspektusát vizsgáló, részletes, mintavételeken alapuló szerkezetvizsgálat előzte meg. A vizsgálat lefolytatására részleges állványzat felépítése után kerülhetett sor. A vizsgálat kiterjedt: • a tartószerkezet állapotának alapos vizsgálatára, • az acél szerkezeti elemek korróziós vizsgálatára, • az alumíniumszerkezetek korróziós állapotának vizsgálatára, • a károsodások figyelembevételével elvégzett statikai számításra, • a felújítás lehetséges módjának meghatározására.

9. ábra: A Komjádi uszoda

30


1. táblázat: A korróziós „lyukak” legnagyobb mélysége

Sorsz.

10. ábra: Sérült tetőfelület

11. ábra: A mozgó saru korróziós károsodása

12. ábra: A tetőlemez korróziós károsodása

A szerkezetvizsgálat a teljes szerkezet felületének 10%-ára kiterjedő, reprezentatív ellenőrzés volt. A vizsgálatokat dr. Hegyi Dezső és dr. Vigh László Gergely hajtották végre. A vizsgálat az elemek felületén észlelhető esetleges sérülések megállapítására, a kapcsolatok (szegecselt, csavarozott) állapotának megítélésére, a szemmel látható korróziós károsodások regisztrálására irányult. A vizsgálat a szerkezetet felújíthatónak minősítette, alapot szolgáltatott a szükséges javítási munkák megtervezéséhez. Az acél saruelemek korróziós vizsgálata a szerkezeti elemek megközelíthetőségének biztosítása után, mintegy 120 helyen, ultrahangos vastagságméréssel történt. A vizsgálatokat Fortuna László és Zanathy Valéria készítette. A fix íveket alátámasztó saruk esetén a károsodás – általában – kisebb mértékű: a vastagságcsökkenés 1–2 mm. Itt néhány elem cseréjével és a védelem felújításával megfelelő állapotot lehet elérni. A mozgó tető-

1. A

3. b

a

11. b

a 79,6

a

a

20. b

a

b

83,5 122,0 34,4

22,1

50,6

51,1

68,3 21,1

2.

75,2

53,6 21,1

100,7

48,6 108,1 20,6

89,4

46,7

81,1 26

3.

83,5

31,4

89,4

80,1

50,1 21,1

70,3

74,6 28,5

4.

74,7

31,0

191,6

79,1 123,8 29,5

208,3

21,6 28,5

5.

17,2

34,9

220,6 173,4 105,6 27

6.

50,1

29,5

a: belső oldal

24,1 141

16. b

1.

A mélység: μm

16,2

14. b

61,9

91,4

73,2 157,2 34,9 171

211,3

b: külső oldal

elemeket alátámasztó saruk esetén a károsodás jelentősnek tekinthető. A legkedvezőtlenebb helyen az alkotólemez keresztmetszet-csökkenése eléri a 44%-ot. Az egy keresztmetszetben előforduló legnagyobb teherbíráscsökkenés megközelíti a tervezett állapot 26%-át. Az eredeti szerelés során, az elhelyezés pontatlanságainak kiküszöbölését pozicionáló (bélés) lemezek alkalmazásával oldották meg. Ezek ugyan szerkezeti szereppel nem rendelkeztek, de a nyomóerőt továbbítaniuk kellett. Erre a célra védelem nélküli, lágyvas lemezeket használtak. A béléslemezek súlyos korróziós károsodást szenvedtek, gyakorlatilag elvesztették fémes jellegüket, így szerkezeti anyagnak már nem tekinthetők. A nyomóerő továbbítására számítani nem lehetett. Az alumíniumszerkezet vizsgálata a mintavételi helyek kijelölésével kezdődött. Az alumíniumelemek korróziós károsodása mértékének vizsgálata sokkal nehézkesebb, mint az acélelemeké. Az alumínium kritikus korróziós károsodása a „lyukkorrózió” (kristályközi korrózió). A károsodás nem a felületen következik be, hanem a szerkezeti anyag „belsejében” (12. ábra). Az alumíniumelemekre vonatkozó korróziós szakvélemény dr. Dömölki Ferenc munkája. Ilyen esetben az ultrahangos vastagságmérés kevéssé használható, mert az (átlagos) vastagságot méri és nem a lyuk mélységét, illetve a lyukak sűrűségét. Ezt csak mintavétel után, a csiszolatok mikroszkópos kiértékelésével ítélhető meg. Igen nehézkes – és némileg szubjektív – a károsodás általános mértékének elemzése. Ez meghatározó módon a mintavételi helyek jó kijelölésén múlik. A – tapasztalatok szerint – korróziónak legjobban kitett 16 helyről történt mintavétel. A kivágott mintákból 20 mm-es sávot 12 helyen vizsgáltak meg mikroszkóppal, 250-szeres nagyításban. A külső és belső oldalon összesen, 30 x 12 = 360 vizsgálati helyből 82 helyen állapítot-


tak meg korróziós bemaródást. A legmélyebb behatolás – a belső lemez belső oldalán – 220 mikrométer. Az átlagosnak tekinthető keresztmetszetcsökkenés 120 mikrométerre tehető. Ez azt jelenti, hogy a teherhordó alumíniumlemez gyengülése 10%-os mértékű. Néhány jellemző értéket az 1. táblázat tartalmaz.

A FELÚJÍTÁS A korróziós keresztmetszet-csökkenést figyelembe véve, az Eurocode szabványrendszer előírásai alapján új statikai számítás készült. A számítások számítógéppel Axis VM 9 programmal készültek. A számításokat dr. Visontai József és a szerző végezték [4, 7, 9]. A mozgósaru elemeinek statikai vizsgálata azt igazolta, hogy a szerkezet, a gyengülés figyelembevételével még éppen megfelelő. Azonban a szerkezeti kialakítás miatt (lásd 2. ábra) a korrózióvédelem felújítására megbízható lehetőség nincs. Ennek a ténynek, valamint a béléslemezek tönkremenetelének értékelése oda vezetett, hogy a mozgó saruk cseréje elengedhetetlen. A fix sarukat – bizonyos tönkrement elemek eltávolítása, a hézagok tisztítása és injektálása, az eltávolított elemek újjal való pótlása után – használni lehetett. A felújítás tervezése során, több változat vizsgálata alapján, a mozgó saruk cseréjére az alábbi megoldás mellett döntöttünk: az íves tetőszakaszok egyik szélét meg kell emelni, azért, hogy a mozgó saru kihúzató legyen. Az eltávolított, tönkrement elemek helyett újragyártott elemeket építenek be. Az alumínium tetőelemek szerkezeti szempontból használhatóak. A mintegy 10% keresztmetszet-csökkenés a szerkezet állékonyságát nem veszélyezteti. A régen tönkrement bevonati rendszert fel kell újítani, és ezt megelőzően a felületeket a korróziós termékektől meg kell tisztítani. A egyik oldalon elhelyezkedő (fél) mozgó tetőfelület – amelynek egyik

31

13. ábra: Ideiglenes alátámasztások

14. ábra: Az emelési segédszerkezet vázlata

15. ábra: A mozgó saru cseréje

élét meg kellett emelni – mintegy 14,5 x 40 m, azaz: 1600 m2. A komplett tetőszerkezet súlya 16 600 kp. A teljes emelőerőt az 1,2 mm vastag alumíniumlemezbe kellett bevezetni, mert a megerősített sarurész nem volt hozzáférhető. Az ív erőjátékából fakadóan jelentős vízszintes erők is felléptek. A vékony alumíniumlemezhez csak egy oldalról kialakítható (önmetsző) csavarkapcsolat kialakítására volt lehetőség. A hatásnak minél nagyobb felületen, minél több csavarral való bevezetése célszerű. Megbízható alapadatok beszerzése érdekében az eredeti lemezanyag felhasználásával, a beépítési szituációt szimuláló módon végrehajtott szakítókísérleteket végeztünk. A kísérletek kiértékelése alapján határoztuk meg az erőbevezetéshez szükséges csavarátmérőt és darabszámot. A kísérletek alapján kialakított ideiglenes alátámasztásokat a 13. ábra mutatja. Másrészről biztosítani kellett, hogy az emelés vonalában kizárólag függőleges elmozdulások jöjjenek létre.

32

Ennek érdekében különleges segédszerkezetet kellett alkalmazni. Az emelési technológiát dr. Szatmáry István tervezte. A segédszerkezet – a vasbeton alátámasztó szerkezethez kapcsolt – merev csuklópont, valamint egy egykarú emelő kialakításával történt. Az emelőhatást hidraulikus sajtók biztosították (14. ábra). Az emelés után a mozgó sarut ki lehetet húzni, a megemelt tetőszakasz alól. Újonnan legyártott, tűzben horganyzott saruszerkezetet szereltek be a tető alá. A tetőfelület megemelése négy lépésben történt. Az alumínium tetőszerkezet felújítása a felülettisztítással kezdődött. Számos tisztítási technológiát próbáltak ki, végül a nedves homokkal való szórás lett a kiválasztott módszer. A nagynyomású sugárral történt tisztítás után egyes alumíniumtáblák felületén lyukak mutatkoztak. A jelenség alapos vizsgálata arra utalt, hogy a nagynyomású homoksugár az alumíniumfelület 10–15%-ot lemarta (0,12– 0,2 mm). A technológia kedvezőtlen


alkalmazása esetén – kivételesen – ez az érték elérte a 0,5 mm-t is. (A sugár – néhány percig – egyetlen pontra való koncentrálásával az alumíniumlemezt ki lehetett lyukasztani.) Olyan zónákban, ahol a lyukkorrózió az anyagot jelentős mértékben gyengítette, az már nem tudott ellenállni a sugár nyomásának, és átszakadt (16. ábra).

16. ábra: Nagyméretű lyuk az alumíniumlemezen

A károsodott lemezek (a lyukak környezetének) ultrahangos és mikroszkópos vizsgálata arra utalt, hogy a

2. táblázat: A korróziós károsodások elhelyezkedése

Hibátlan:

Kissé károsodott:

lyukak közvetlen környezetében, az eredetihez közel álló lemezvastagság volt megállapítható. Így a gyengülés nem minősült fokozatosnak, hanem van anyag – nincs anyag értékelés vált indokolttá. A teljes szerkezet károsodása mértékének megállapításához valamennyi (2268 darab 2400 x 600 mm beépítési méretű) lemeztábla vizsgálatát el kellett végezni. Ennek megtörténte után megállapítható volt, hogy a táblák károsodása jelentős mértékben eltér. A táblák 2/3 részén érdemi károsodás nem volt tapasztalható. A táblák kb. 26%-án kisebb mértékű, a teherbírást csak csekély mértékben csökkentő károsodás volt tapasztalható. A táblák kb. 6%-a súlyosan károsodott. A teljes szerkezet teherbírását a károsodott táblák elhelyezkedése és eloszlása is befolyásolta. Az egyik tetőmező értékelését a 2. táblázat mutatja. A károsodások a tetőelemek magas pontján, az illesztések, illetve a saruk környezetében (az intenzív hőhidak környezetében) sokasodnak. Néhány esetben több súlyosan károsodott tábla kapcsolódik egymáshoz. A legsúlyosabban károsodott összefüggő részek részletes kvantitatív elemzését elvégeztük, és értékeltük a gyengülés mértékét, a keresztmetszeti jellemzők változásának mértékét. Ennek során megállapítható volt, hogy a homokszórás következtében előállt vastagságcsökkenés – jórészt – eltüntette a lyukkorrózió miatt észlelhető bemaródásokat. Így a kétféle gyengítés egyidejűségével nem kell számolni. A lyukak miatt előálló gyengülést viszont le kell számítani. Megállapítottuk, hogy a károsodás mértéke, a jellemző keresztmetszeti jellemzők vonatkozásában, maximum 27%. A hajlítás szempontjából meghatározó keresztmetszeti mo-

Súlyosan károsodott:

dulus tekintetében a csökkenés kisebb (mintegy 11%), mint a keresztmetszeti terület csökkenése. Ennek oka az, hogy a számítás során figyelembe vettük a vékony lemez horpadását is. Ahol a lyukak a horpadtnak tekinthető területre esnek, gyengítés nem következik be.

17. ábra: Javított tetőfelület

A tető külső felületén hasonló, bár a belső felületen találhatónál lényegesen kevesebb lyukat tapasztaltak. A károsodás jóval kisebb mértékű volt. A megismételt statikai ellenőrzés alapján megállapítható, hogy a tetőszerkezet az igénybevételeket – még éppen – elbírja. Ezért a szerkezet kijavítása és a felújítás végrehajtása mellett döntöttünk. A javítás a lyukak befoltozásával történt. Kisebb lyukak esetén a foltozásnak csak a felületetek zártságának biztosítása volt a szerepe. Nagyobb lyukak esetén viszont a szerkezeti anyag hiányát pótló, az eredeti ötvözettel azonos teherbírású lemezanyaggal és mértezett rozsdamentes acél húzószegecsekkel kialakított foltok készültek. (A javítás hatását a teherbíró képességre nem vettük figyelembe.) A javítások elvégzése utána a tetőfelület festése történt meg. A festés hosszú élettartamú, különlegesen rugalmas bevonatrendszerrel történt. Az álló és mozgó elemek, illetve a mozgó tető és az alátámasztó szerkezet kapcsolódásánál kialakított lég- és hőszigetelést biztosító szerkezeti elemek cseréjére is sor került. Az – eredetileg – elszívást valamint a világítást biztosító „híd” szerkezeti elemei kevésbé károsodtak, mit maga a tetőszerkezet. Ennek teljes felújítása, új korrózióvédelem kialakítása megtörtént. A felújított tetőszerkezet átadására 2010 nyarán került sor. A Budapesti Úszó Európa-bajnokság helyszíneként (edzések céljára) azonnal használatba vették. Azóta is rendeltetésszerűen üzemel.

18. ábra: A felújított épület


33

ÖSSZEFOGLALÁS A Komjádi Béla Sportuszoda – Budapest első olimpiai méretű fedett uszodája – felújítására 2010-ben került sor. A felújítás a tervezettől eltérő üzemeltetés és a rendszeres karbantartás-elmaradás miatt elengedhetetlen volt. A felújítás további késedelme a szerkezet teljes tönkremenetelét vonta volna maga után. A felújítást a szerkezet állapotára vonatkozó, minden részletre kiterjedő felülvizsgálat előzte meg. Ennek eredményei bebizonyították, hogy súlyos károsodások következtek be, de a felújítás gazdaságosan végrehajtható. A felújítás tervezése során számos lényeges problémát kellett megoldani, például: a korrodált mozgó saruk cseréjét a tető megemelésével, az emelőerő biztonságos bevezetése mellett, a megtámasztási pontok vízszintes elmozdulásának megakadályozásával stb. A felület tisztítása nedves homokszórással történt. Ennek során a lemezek egy részének felületén lyukak keletkeztek. A jelenség veszélyességének megítélésére részletes vizsgálatokat kellett végezni. A tetőfelújítás – javítás-

sal – elvégezhetőnek bizonyult. Az új korrózióvédelmi réteg elkészítése volt a szerkezet felújításának utolsó fázisa. Sajnos az elvégzett munka csak a tetőszerkezet „állagmegóvó” felújítására irányult. Ezért a szellőzési rendszer átalakítására, valamint a mozgató mechanizmus felújítására nem került sor. Ezek elmaradása a korábban tapasztalt károsodások idő előtti ismételt megjelenését eredményezhetik. Hasonlóan a szerkezet teljes tönkremenetele lesz annak a következménye, ha a felületvédelmek felújítását – az előírt időszakon belül – nem végzik el. A rendszeres karbantartás elvégzésével jelentős felújítási költség takarítható meg.

Irodalom [1] Fernezelyi S., Iványi M. „Test Methods for the Stability Analysis of Built-up Aluminium Arches” Proceedings of Regional Colloquium on Stability of Steel Structures. Budapest – Balatonfüred. 1977. 337–345. [2] Fernezelyi S., Szilassy K. “Aluminium szerkezet szegecselt kapcsolatainak erőtani tervezése kísérleti alapon.” Magyar Aluminium, 1977. 2. 33–36.

[3] Seregi, G, Fernezelyi, S, “Alumínium tetőszerkezet”, Magyar Építőipar, Vol. 9, No. 2, pp. 142–149, 1977. [4] Fernezelyi, S, “The Bending Rigidity of Double – layer Thin – Walled Structures”, Proc. 1st Intl. Conference on Advances in Experimental Structural Engineering (AESE ’05), pp. 398-413, Glasgow, 1979. [5] Fernezelyi, S, “Postcritical Behaviaur of Thin Aluminium Plates”, Proc. of IABSE Colloquium on Thin – Walled Metal Structures in Buildings, pp. 51–58,. Stockholm. 1986. [6] Fernezelyi S. „Experiences with Application of Aluminium in Hungary.” II. Aluminium Conference in India. New-Delhi. 1987. [7] Fernezelyi, S, “Structural Elements Made of Aluminium in Hungary”, Proc. of the International Conference of Steel and Aluminium Structures, pp. 163–170. Singapore. 1989. [8] Seregi, G, „Magasépítési alumínium szerkezetek.” Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1992 [9] Fernezelyi S.: „Interaction Between Local and Overall Stability of Aluminium Plated Structures.” Proc. of 3rd Int. Conf. On Coupled Instability of Metal Stuctures. Lisbon. 2000. 615–622. (Imperial Coolege Press.)

Miskolci Egyetem – IIW Program NEMZETKÖZI HEGESZTETT SZERKEZET TERVEZŐMÉRNÖK KÉPZÉS INTERNATIONAL WELDED STRUCTURES DESIGNER 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.

34

A képzés időtartama: 182 óra, mely 2011 szeptembere és 2012 májusa között valósul meg. Helyszíne: Miskolci Egyetem, Felnőttképzési Regionális Központ Ideje: általában minden hónap első hetén 4 nap. Költsége: 410 E Ft, mely cégeknél a szakképzési alap 33%-ból finanszírozható + 40 E Ft az IIW diploma. Minimális csoportlétszám: 15 fő. Jelentkezési határidő: 2011. augusztus 30. Kapcsolat (név, telefon, fax, e-mail) szakmai kérdésekben: 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



35

Marczis Máté MAGÉSZ Diplomadíjas építőmérnök

A PUSKÁS FERENC STADION LEFEDÉSÉNEK TERVEZÉSE DESIGN OF THE ROOF-COVER OF PUSKÁS FERENC STADIUM A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem építőmérnöki szakának végzős szerkezetépítő hallgatójaként diplomamunkám témájául a Puskás Ferenc Stadion (Népstadion) lefedésének tervezését választottam. A témaválasztásomat az indokolja, hogy az elmúlt években Magyarországon egyre több klubcsapat harcolja ki magának a jogot, hogy a Bajnokok Ligájában vagy az Európa Kupában a legnagyobb presztízsű csapatokkal szemben mérettesse meg magát. Mindezek mellett az ifjúsági, illetve felnőtt válogatott csapatunk is a világ élvonalába szeretne felzárkózni, azonban az európai kritériumoknak sok helyen nem megfelelő infrastruktúra hátráltatja ezt a célt.

I am a graduate civil engineer student of the Budapest University of technology and Economics. The topic of my diploma work is the design of the roof-cover of Puskás Ferenc Stadium (Népstadion). I chose this project because more and more football teams in Hungary enter the Champions League and Euro Cup to compete with the most reputable teams in the world. Moreover, both the youth and adult national teams aspire to fall into line with the frontline. However, the inappropriate condition of the infrastructure that is not in line with European standards does not support this ambition.

BEVEZETŐ

hogy a meglévő stadion lefedésének tervezésével a kérdés kimenetelétől függetlenül tudok hozzájárulni a cél eléréséhez.

Magyarország számára 2004 után, 2007-ben ismét feléledt a remény, hogy a 2012-es Labdarúgó Európa-bajnokság szervezői jogának elnyerése révén újabb lépést tehessen a magyar sport a fent említett cél elérése érdekében. A pályázat ugyan most is sikertelen volt, azonban a remények továbbra sem szálltak el. A korábbi pályázatok alkalmával több stadionunk is látványtervi szinten megvalósult, azonban a legtöbb létesítmény a kivitelezési fázisig már nem jutott el. Az infrastrukturális beruházások fontos szempontja, hogy az országnak szüksége van egy olyan multifunkcionális sportkomplexumra, amelyben a labdarúgáson kívül más sport- illetve egyéb rendezvények biztonságos szervezésére is lehetőség nyílik. Jelenleg a Puskás Ferenc Stadion (1. ábra) az egyetlen olyan létesítmény, amely adottságait tekintve alkalmas lenne ezen célok ellátására, azonban az épület jelenlegi kondíciója nem teszi lehetővé az európai színvonalú szolgáltatást. Sokszor felmerült az a kérdés, hogy a „Népstadiont” felújítsák-e, vagy egy teljesen újat építsenek. A kérdés eldöntése számos tényező függvénye, amit a dolgozatom során nem tárgyaltam. Azon túl, hogy a fedett lelátó megléte egy íratlan európai követelmény, úgy gondoltam,

TANULMÁNY A tanulmányomban igyekeztem egy általános összefoglalót mutatni az MLSZ, UEFA és a FIFA előírásokról, a stadionok kialakulásának történetéről, illetve olyan arénákról, amelyekből ötleteket tudtam meríteni a Népstadion tetőszerkezetének tervezéséhez.

NIIGATA STADION A 42 000 fő befogadására alkalmas stadiont Japán egyik legnagyobb tengerparti kikötővárosában építették a 2002es labdarúgó-világbajnokságra. Ez az ultramodern létesítmény a „Nagy Hattyú” nevet viseli, utalva arra, hogy teflon membránból készült, áttetsző tetőszerkezetének tervezői a fehér madár kiterített szárnyait igyekezték megmintázni.

2. ábra: Niigata Stadion – Japán

OITA STADION A 2002-es Dél-Korea és Japán által rendezett labdarúgóvilágbajnokságra tervezték. 43 000 szurkoló befogadására alkalmas. A „Big Eye” név igen találó, hiszen az aréna tető1. ábra: Puskás Ferenc Stadion – Magyarország

36


szerkezetének fix és mozgatható része egy felfelé néző nagy szemre és annak szemhéjára hasonlít. A speciális, gömb alakú tetőszerkezet kétrétegű struktúrával rendelkezik.

4. ábra: Müncheni Olimpiai Stadion – Németország

VÁZLATTERVEK A Puskás Ferenc Stadionnal kapcsolatos tárgyalások során felmerült az igény, hogy a nyitott lelátó fölé egy tetőszerkezetet építsenek. Ez az elképzelés számos problémát vet fel, mivel a stadion nagyon rossz műszaki állapotban van, és a már meglévő lelátóra támaszkodó tetőszerkezetet lehetetlen felújítás nélkül kivitelezni. A rossz állapot miatt az arénától egy különálló acélszerkezetű fedést terveztem, amely nem terheli az előre gyártott elemekből felépített lelátót. Vázlattervi szinten két különböző variációt dolgoztam ki. Az alapkoncepciómat a Daegu Stadion formai tökéletességére és egyszerűségére építettem fel. Mind a két fedéstípusnál a kiinduló alapadatok megegyeztek. Az „A” verzióban egy hierarchikus (5. ábra) szerkezettel, a „B” variánsban pedig egy kétrétegű térrács

3. ábra: Oita Stadion – Japán

MÜNCHENI OLIMPIAI STADION A stadiont az 1972-es olimpiai játékokra építették a főváros keleti részén elterülő Olimpiai Park központjában. A 80 000 néző befogadására alkalmas aréna ma is a világ egyik legjobb stadionja, színvonalát az UEFA öt csillaggal ismerte el. A déli lelátóját napfénytetővel védték a napsugarak ellen, a pálya talajába pedig itt építettek be elsőként fűtőcsöveket, hogy zord időjárás esetén is játszani lehessen rajta. A sátor jellegű tető alapterülete világviszonylatban az egyik legnagyobb.

Oldalnézet

A-A Metszet

4750 4750 4750

12000 12000

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

+70,00

+65,00 12000 6000

4750

4750

4750

4750

6000

12000 6000

6000

Fióktartó alsó öv O 1016-30

12000 6000

12000

6000

6000

6000

feszített ponyva

8834

10675 6000

4750

4750

4750

4750

6000

Szélrács

4675

Fióktartó rácsrúd O 298,5-40

Szélrács síkja

+40,00

4 övű főtartó öv O 1016-30

Sarokmerev kapcsolat

Oszlop rácsrúd O 298,5-40

Szélrács

+30,00

Oszlop rácsrúd O 298,5-40 0 00

Csuklós meg

3 övű fióktartó

Síkbeli rácsos tartó

10

támaszt ás

Oszlop belső öv O 1016-30

+20,00

Hosszkötés

Oszlop külső öv O 457-40

+18,00

6000

19000

+6,00

19000

+0,00

25000

6000

19000

25000

6000

19000

25000

6000

19000

25000

6000

25000

3500

Hosszkötés

19000

6000

25000

6000

6000

6000

5000

Csuklós támasz

+40,00

3000 3000 3000 3000

9500

193500 35834

Meglévő lelátó

6000

6000


6000

30000

128


Szelemen

Feszített ponyva

+37,00

5325

Fióktartó felső öv O 457-40

3000

6000

4675

6000

º

+75,00

6000

6000

6000

5325

6000

α~15

3 övű rácsos szelemen

4750

6000

6000

B

Főtartó rácsrúd O 323,9-16

4750

122 723 12000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

40000

6000

42

6000 3000

4675

5000

B

+65,00

Főtartó öv O 1016-30

M=1:500

25000

12000

6000 3000

5000

10048

+70,00

25000

M=1:500

16048

6000

5000

6000

5000

40000

+75,00

+0,00

Cölöpöket összefogó vb. fejgerenda

12500

Csuklós támasz

+0,00


Fúrt cölöp Fúrt cölöp

II.

I.

IV.

III.

VI.

V.

VII.

78,6 m

53,25 m

Felülnézet

+0,00

É 30 m

M=1:500 4 övű főtartó öv O 1016-30

A 8834

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

+18,00 +20,00 +75,00

+70,00

6000

19000

25000 6000

19000

25000 6000

19000

25000 6000

19000

25000 6000

25000

19000

6000

12500

19000

6000

9500

35 m

25000 11500

150000

B

B +30,00

+40,00 1 2 3 4 5 6 7 8

3 övű fióktartó H=6m ; B=6m

Fióktartó alsó öve O 1016-30

Szélrács

Szelemen rácsrúd O 48,3-2,3

Fióktartó felső öve O 457-40

Lelátó 86 m

75 m

~325 m

151 m

2 1

Szelemen felső öv O 114,3-7,1

I. Szelemen alsó öv O 76,1-5

+40,00

3 övű szelemen H=3m ; B=3m

II.

Szélrács

+40,00

5000

5000

+40,00 Hosszkötés síkja

11 m

+40,00

III. 25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

+40,00

25000

Síkbeli rácsos tartó H=3m

Hosszkötés síkja

A

IV. L=387 m

V. VI.

VII.

5. ábra: Hierarchikus (metszet, oldalnézet, felülnézet)


37

A-A Metszet

Oldalnézet

M=1:500 5000

5000

+75,00

00 6000

6000

6000

5000

B +65,00

50000

50000

50000

25000

50000

50000

50000

M=1:500

117500

10048

5000

+70,00

Főtartó öv O 1016-40

4750 4750 4750

L=560 m 6000

4750 6000

6000

6000

Magasge rinc

4750 6000

ű trap ézlemez

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

+75,00

6000

6000

+70,00

6000

6000

+65,00

122 723 6000

B

6000

4750 6000

6000

6000

6000

α~15

4750 6000

6000

6000

º

6000

6000

4750

4750

4750

4750

4750

6000

6000

4675

Kétrétegű

4 övű fióktartó rácsrúd O 406,4-25

+40,00

6000

4 övű főtartó öv O 1016-40

6000


4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

Síkbeli rácsos tartó rácsrúd O 355,6-16

4 övű fióktartó

4750

4 övű oszlop

4750

70000

4750


Síkbeli rácsos tartó öv O 406,4-25

+36,00

6000

5325

4750 4750

5325

Sarokmerev kapcsolat +30,00

4675

4000

+40,00 Fióktartó öv O 1016-40

40000

Oszlop öv O 1016-40

6000

6000

4750

8 1632

4750

+2,00

támaszt ás

6000

4750

44000

117500

6000

44000

50000

6000

50000

44000

6000

50000

9500 12506

4750 4750

6000

Csuklós meg

6000

+0,00

0

6000

1000

6000

6000

5000

Csuklós támasz

6000

30000

Oszlop öv O 1016-40 +6,00

Meglévő lelátó

6000

6000

4750 6000 4750 4750

4750

Csuklós támasz

+0,00


Fúrt cölöp

Fúrt cölöp

Ferde fúrt cölöp

IV.

II.

I.

III.

IV.

L=560/2=280 méter

Felülnézet

78,6 m

53,25 m

+0,00

M=1:500

30 m

É A

280000 5785

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

4750

4750

6000

4750

4750

10000

+2,00 +75,00 +70,00

35 m

+0,00 +30,00 4 övű főtartó öv O 1016-40

151 m

B

Hálózat Lelátó 86 m

M=1:2000

+40,00

50000

~325 m

75 m


4 övű fióktartó öv O 1016-40

T +40,00

50000

75 m

~325 m

11 m

1 2 3 4 5 6 7 8

+40,00

+40,00 50000

A

1 2 3 4 5 6 7 8

I.

117500

50000

50000

50000

25000

50000

50000

50000

II.

III.

IV.

117500

L=560 m

6. ábra: Kétrétegű térrács (metszet, oldalnézet, felülnézet)

(6. ábra) kialakítással oldottam meg a nagy fesztávolságok áthidalását. Mindkét esetben azonos alapterületet fedtem le. Az alábbiakban röviden összehasonlítom a két szerkezeti vázlatot. A főtartók legnagyobb különbsége, hogy az első esetben egy 20 m-es vasbeton pillérre fekszik fel a 387 m fesztávolságú szerkezet, amíg a második esetben a talajszintig való levezetés miatt 560 m-re növekszik ez a távolság. A vasbeton pillérrel való kialakítás hátránya, hogy a főtartóról leadódó vízszintes reakcióerőkből a talajszinten nagy nyomatékok keletkeznek, amelyek nagyban megnövelik az alapozás költségeit. Helyszínrajzi adottságok miatt a hosszan levezetett tartó sem a legjobb megoldás, mivel az ilyen hatalmas fesztávolságnál (560 m) óriási függőleges, illetve vízszintes erők keletkeznek a támasznál, és ezek mellett nem elhanyagolható indok a nagy területi lefedettség is. A fióktartók 25 m-es tengelytávolságát megdupláztam. A nagyobb áthidalások miatt megnövekedtek a szerkezetben az igénybevételek, ezáltal szükséges volt a négyövű szerkezeti elemek alkalmazása. A legnagyobb változást a szelemenek kétrétegű térráccsal való kiváltása okozta. A fent említett különbségek mellett az első esetben egy feszített ponyvaszerkezetet, majd a későbbiek folyamán pedig magas gerincű trapézlemezt használtam a fedés kialakításához. A rendelkezésemre álló terület szűkössége miatt a hierarchikus szerkezet alkalmazását preferálom.

38

RÉSZLETES SZÁMÍTÁS A végleges tető egy 400 m hosszúságú és 125 m szélességű területet fed le. A fő szerkezeti egységek az íves főtartó, az oszlopok, az oszlopokon támaszkodó fióktartók és az ezeket összekötő szelemenek.

Főtartó Az ellipszis alakú, kétcsuklós rácsos főtartó (11. ábra) fesztávolsága 400 m, tetőponti magassága 70 m. Keresztmetszete 15 m magas és 7,5 m széles. A talajszintig levezetett tartó végeinél keletkező vízszintes és függőleges reakcióerőket a fúrt vasbeton cölöpök veszik fel. Az ellipszis talppontjánál az összezáródó négy övrúd egy teherelosztó lemezbe érkezik, majd ez továbbítja 3 darab csomólemezen át a csavarnak az igénybevételeket. A csavart a talplemezhez rögzített csomólemezek fogják közre, amiken keresztül jut el a teher az alaptestig. A talplemezt tőcsavarokkal rögzítem az alaptestbe. A főtartó gyártási egységeinek illesztése kör alakú homloklemezes, csavarozott kapcsolattal kerül kivitelezésre. A főtartóra támaszkodnak fel az oldalirányú merevítését szolgáló fióktartók. A csőszelvények anyagminősége: S355.


Y

7. ábra: Statikai modell

22. cspt., 69. Tk, eY: 150,543 mm

17. cspt., 69. Tk, eZ: -530,350 mm

Z

Z X

X

Y

9. ábra: Oszlop alakváltozása

FŐTARTÓ FIÓKTARTÓ OSZLOP SZELEMEN

Név

Szelvény (mm)

Y

10. ábra: Főtartó függőleges elmozdulása

Nmax (kN)

Mmax (kNm)

övrúd

1100-55

61692

2100

rácsrúd

610-20

12203

-

övrúd

1000-25

12800

5100

rácsrúd

419-16

5443

-

övrúd

1100-25

25902

7600

rácsrúd

457-20

8661

-

övrúd

114,3-7,1

538

35

rácsrúd

48,3-2,3

23

-

8. ábra: Igénybevételek, szelvények, alakváltozások

Lehajlás (mm)

530 53 150 65 11. ábra: Főtartó


39

Fióktartók Mindegyik fióktartó (12. ábra) más-más méretű és hajlásszögű. Az egyes fióktartók hosszát és hajlásszögét a főtartóhoz viszonyított helyzete határozza meg. Tetőponti magassága az oszlopnál 40 méter a talajszinttől mérve, a főtartónál pedig eléri a 70 m magasságot is. A 6 m magas és 6 m széles, háromövű (felül kettő, alul egy) rácsos tartó csuklósan kapcsolódik a főtartó belső, felső övrúdjához és mereven csatlakoztatjuk az oszlop három övéhez, ezáltal kialakítva egy befogott csuklós keretet. A gyártási egységeket kör alakú homloklemezes, csavarozott kapcsolattal rögzítik egymáshoz. A 14 darab fióktartó egymástól 25 m-enként került kiosztásra. Ezt az értéket a pilonok fix távolsága és a balesetek elkerülése miatt nem változtattam.

a 3 m-es legnagyobb értéket a tartó közepén éri el. A háromövű, íves rácsos szelemen alsó öveinek egymástól mért távolsága 3 m. A fix részt a csatlakozórészhez nyomatékbíró kapcsolattal rögzítik. A csatlakozórész pedig a fióktartó felső övéhez csuklós, csomólemezes kapcsolattal kerül kialakításra. A szelemen elborulását elsősorban az oldalirányban csuklósan kikötött rácsrudak akadályozzák meg, másodsorban pedig a felső övén rögzített feszített ponyvaszerkezet.

14. ábra: Szelemenek

SZERELÉSTECHNOLÓGIA 12. ábra: Fióktartók

Oszlopok Az összesen 14 darab oszlop (13. ábra) geometriailag teljesen egyforma. Alapozásban (kisebb méretek), szelvényekben és illesztési kapcsolatok méretében különböznek egymástól. Magasságuk 40 m, keresztmetszetük 6x6 m-es, háromövű rácsos tartó, melynek belül (lelátó mellett) egy, kívül pedig két övrúdja van. Az oszloptalp kapcsolatnál az övrudak végeihez egy lezáró lemezt hegesztenek. Az igénybevételek a zárólemezre hegesztett csomólemezeken keresztül a csavaron és a talplemezen át jut el az alaptestig. A talplemezt tőcsavarok segítségével rögzítik a vasbeton alapzatba. Az oszlop csomópontjainak vizsgálatát az EUROCODE szerint végeztem. Az oszlop három gyártási egységből áll, melyeket kör alakú, homloklemezes, csavarozott kapcsolattal illesztenek egymáshoz. A homloklemezt merevítőlemezekkel erősítettem meg.

13. ábra: Oszlopok

Szelemenek A fióktartókat a 19 m hosszú, háromövű, változó keresztmetszetű szelemenek (14. ábra) kötik össze, amelyek 12 menként kerültek kiosztásra. A fióktartó különböző méretei és hajlásszögei miatt teljesen egyforma szelemeneket nem lehetett tervezni. A tervezés során a leggazdaságosabb kialakítás a szelemenek egy fix, illetve egy csatlakozórészre való bontása volt. Ezzel a megoldással elkerültem, hogy a 95 darab szelement külön-külön meg kelljen tervezni és legyártatni, ami igen költséges lett volna. Keresztmetszete

40

Elsőként az építési helyszín előkészítése szükséges a daruk, földmunkagépek és a gyártási egységenként érkező acélszerkezetek fogadására. A körbekerített területen külön részlegeket kell kialakítani az acélszerkezetek, munkagépek tárolására és a helyszínen történő szerelési munkák kielégítésére. A kivitelezés kezdő fázisában az oszlopok és a főtartó alapozásának (vasbeton, fúrt cölöpök) geodéziai kitűzése történik. A cölöpök megépítése után az ezeket összefogó fejgerendák kerülnek a helyükre, amelybe belebetonozzák az oszlop és főtartó csatlakozásához szükséges tőcsavarokat. Az oszlopok alapozása a pilonok mögött 5 m-re kerülnek elhelyezésre. A 3 gyártási egységből álló oszlopokat egymáshoz szerelik, majd daruval beemelik a helyükre, ezután pedig az oszlopokat összekötő merevítőrendszert építik be. A főtartó fogadó egysége (alapozás, talplemez, tőcsavarok) már az első ütemben megépült. Az összes oszlop felállítása után a segédjármokkal alátámasztott főtartó megépítése következik. A segédjármokat a teljes építkezés végéig bent kell hagyni, hogy építési állapotban megfelelő stabilitása legyen az ívnek. A főtartót gyártási egységenként kezdik beemelni a két szélétől kezdve. Az illesztéseket helyszíni csavarozott kapcsolattal kell egymáshoz rögzíteni. Utolsó lépés a középen összeérő egységek csavaros kapcsolatának elkészítése. A főtartó megépülése után elsőnek a két középső fióktartót emelik a helyére. Ezek 7 gyártási egységből állnak, egyenként 15–20 m-esek. Az első egységet az oszlop tetejéhez emelik és rögzítik. A fióktartó további építéséhez is segédjármok szükségesek, hogy segítségével a szelemenek és a merevítőrendszer kapcsolatait is ki lehessen alakítani. A segédjármok felépítése is tervezői tudatosságot igényel. Ezeket úgy kell kialakítani, hogy a fióktartó építésénél a felső karéjt nem terhelhetjük. Ha mindenféleképp segédjármokat kell építeni a karéjra, akkor egy előzetes statikai felméréssel és számítással bizonyítani kell, hogy a teher a lelátó teherbírási képességét nem veszélyezteti. A fióktartó építésének utolsó lépése, hogy az utolsó gyártási egységet a főtartóhoz csatlakoztatják. A középső fióktartók után az oda tartozó szélrácsrendszer kerül megépítésre, ezáltal a fióktartó és az oszlop oldalirányú stabilitása biztosított. A segédjármok segítségével a szelemeneket is a helyére


A-A Metszet M=1:500

Csomólemezes kapcsolat Fióktartó felső öv O 610-20

12500

12500

12500

12500

12500

6000 12000

6000 12675

3000

+55,00

Főtartó belső, egyenes rácsrúd O 406,4-8,8

6250

12500

4286 12000

6000 6000

14000


3-10 168,

6000 +3,00

19000

37500

6000

19000

25000

6000

19000

25000

6000

19000

25000

6000

19000

25000

6000

19000

6000

8-10 177,

Hosszkötés

25000

25000

177,8-10

25000

5-10 244,

Csapos kapcsolat Oszlop belső öv O 1100-25

+0,00

Vb. fejgerenda

6000

6000

Helyszíni csavarozott kapcsolat 4-10 152,

152,4-10


168,3-10


6000

-10

14000

5,6

0 3-1

3-10 168,

168,3-10

Oszlop külső rácsrudak O 177,8-16

Oszlop belső rácsrudak O 108-12,5 O 219,1-10 O 323,9-10 O 457-20


14000

6000

3-1 0 27 35

27

Szélrács


Feszített ponyva

Oszlop külső öv O 610-20 Oszlop külső öv O 610-20

O 508-11

Főtartó belső, alsó öv O 1100-55

244,5-6,3

11000 5000


Hosszkötés

6000

6000

-10

14000

5,6

40000

35

+0,00

Síkbeli tartó rácsrúd O 406,4-25

Oszlop belső öv O 1100-20 Oszlop belső öv O 1100-20 Oszlop külső öv O 508-20


40000


Oszlop külső öv O 660-14,2


159-10

6000

6000

27


Főtartó belső, átlós rácsrúd O 711-20 Oszlop külső öv O 508-20

Síkbeli tartó övrúd O 406,4-25

4883

10 127-

244,5-6,3

Meglévő lelátó

133-1

177,8-10

3000 3000 3000 3000


244,5-6,3

244,5-6,3

0

3000

4286

-10

-10

3-1 0

+30,00


+40,00

193,7-10

32 3,9

244,5-6,3

Helyszíni csavarozott kapcsolat

831

831

6250

+40,00

Szelemen 273

244,5-6,3

6000

12000

-6,3 244,5

-6,3 244,5

6 ,6-1

6000

-16

6000


419

-16

355

6000




4883

-6,3 244,5

6 ,6-1

419

6000

-6,3

355

6000


4675 Helyszíni csavarozott kapcsolat

244,5

6 ,6-1

-6,3

355

6000


6000

9000

244,5

6 ,6-1



6000

9000

0 ,6-1

12500

30000

6000 14000

3000

355

6000

12500

-10

6000

3000

-6,3 244,5

-6,3

355

0 ,5-1

-6,3

-6,3

12500

12500

Fióktartó felső öv

12500

3000 244

6000 6000 107 196

244,5

,3

0 ,9-1

,5-6

323

244

6000

6000

244,5

6000 22000

-6,3

244 ,5-6, 3

Főtartó belső, felső öv O 1016-55


12500

+70,00

12500


6000

244,5

,3

244,5

,3

244,5

,5-6

,5-6

6000

12500

6000

6000

12000

244

6000

244

6000

,3

6000

-6,3

244,5

-6,3

-6,3

244,5

-6,3

12500 Főtartó belső, felső öv O 1016-20 Szelemen rácsrúd O 48,3-2,3

122 723

6000 18000

-6,3

244,5

244

6000


Főtartó belső, alsó öv O 1100-20

,5-6

6000

B Szélrács síkja

Főtartó alsó rácsrúd O 610-20

6000

12000 0 ,5-1

244

7500

,3

+55,00 Főtartó külső, alsó öv O 1100-25

0 ,6-1

,5-6

355

6000

6000 12000

244

15000

0 ,5-1

Főtartó belső rácsrúd O 406,4-8,8

6 ,6-1

244

355

244,5

3 5-6,

-6,3

244,

Főtartó külső rácsrúd O 457-10

6000 18000

α=15 º

-6,3

6000

B Főtartó külső, felső öv O 1016-50


244,5

6000

-6,3

+70,00

6000 16903

244,5

6000

9145

244,5

Főtartó felső rácsrúd O 457-10


Feszített ponyva

10048

244,5


Csomólemezes kapcsolat

Csapos kapcsolat

Vb. fejgerenda

Vb. fejgerenda

Vb. fúrt cölöpök Vb. fúrt cölöpök

Vb. fúrt cölöpök

Fesztávolság: L/2=200 m

VII. III.

II.

I.

V.

IV.

VII.

VI.

VII.

Felülnézet M=1:500 78571

53250 +0,00

30000

É Fesztávolság/2= 200 m

A 6250

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

12500

Főtartó külső, felső övrúd O 1016-20

Főtartó felső, egyenes rácsrúd O 457-10

12500

12500

Főtartó külső, felső övrúd O 1016-50

12500

+70,00

7500

+3,00

6250

25000

25000

25000

25000

25000

25000

+30,00

9744

37500

25000

Helyszíni csavaros kapcsolat

6000

19000

6000

19000

6000

19000

6000

19000

6000

19000

6000

19000

6000

19000

6000

5818

B

B

5818

34500

35000

+70,00

Főtartó felső, átlós rácsrúd O 508-20

32000

5818

162,5 m

5818

5818

5818


2 1

5818 Fióktartó alsó öv O 1100-25

Szelemen alsó öv O 76,1-5


5818

18000

5818

I.

M=1:2000

5818 5818

Szélrács

+40,00

54500

Hálózat


Szelemen rácsrúd O 48,3-2,3

18000 1 2 3 4 5 6 7 8


Szélrács

+40,00

5818

325 m

77,5 m

5818

5818



5818


12000

5818

+40,00

5818

Szelemen

5818

6000

+40,00

+40,00

6000

III.

+40,00

+40,00

11000

II.

+40,00


25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

25000

A

IV.

2

L=400 m

15. ábra: Végleges szerkezet Ø1300-30

32 db M30 12.9

200-20 1200

22 696-4 703

18

24 db M30 10.9

19

Ø1300-30

32 db M30 12.9

20

Ø800-50

24 db M30 10.9

22

21

3

200

3

11

3927

168,3-10 3812

3868

11

14

16 -1 8,3

508-20 3927 1100-25 3868

23

14

15 23

6 6 481

10

6

24 6,3

6

10

10

10

7

244,5-6,3 5952

6

6

6 20

6,3

6 254

6

Ø1050-25 25

20

168,3-10 5521

508

10

10

10

964

25 10

6

280

6

20

377

24

508-20 3927

0

6 6

8

3

12 12

6065

3

17

508-20 5987

9

0

355,6-10 8308

5987

9

8

20

ÖSSZEGZÉS

19

146-20 400

200

emelik, és rögzítik a fióktartó külső övrúdjaihoz. Ezek elkészítése után ugyanilyen módon befejezik a többi fióktartót is. A szelemenek fix és a csatlakozó részét csavarozott kapcsolattal rögzítik egymáshoz, majd a helyükre emelik. Az építés utolsó fázisában a ponyva kerül a helyére. Az építés befejezése előtt utolsó lépésként a főtartó segédjármait távolítják el.

696-4 696 3

3

20

9

355,6-10 8308

0 1100-25 6065 152,4-10 3760

24

Ø468-20

13 8

8

10 6

6 25

20

5 10

6

10

10

6

6

193,7-10 3812

4

1100-25 4037

6 20

152,4-10 5515

168,3-10 3780

23

25

20 6

6

10

6,3

6,3

7

244,5-6,3 5952

6

10

6

6

2

4037

4037

1.cs.

1

508-20 4037

508-20 4037

508-20 4037

1

20 0

146-20 400

3

0

3

16

696-4 696

20

Időkorlátom sajnos a földrengés vizsgálatát és a meglévő lelátók állapotának felmérését nem engedte meg, de remélem dolgozatommal, ha minimálisan is, de hozzá tudtam járulni a magyar labdarúgás fejlődéséhez. Ezúton szeretnék köszönetet mondani konzulenseimnek, dr. Kovács Nauzikának (egyetemi docens, BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke), Pohl Ákosnak (ügyvezető igazgató, CEOS Kft.), valamint Eur Ing Kocsis András Balázsnak (senior engineer, Buro Happold Ltd.), hogy munkámat szakmai tudásukkal és hasznos tanácsaikkal segítették.

273-10 8131

22

22

20

32 db M40 12.9

21

Ø1320-50

20

3 20

23

Ø800-50

6708

3 800

1950

273-10 8131 1300

3000

1950

3 800

3000

1 csomópont

M=1:10

16. ábra: Oszlop gyártmányterve

Felhasznált irodalom [1] Kutas István – Lakatos György: Olimpiai Kalauz ’72 [2] Széll László: Magas- és lapostetők, Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1975 [3] Pozdora Zsuzsanna: Barangolás az építészet világában, Tóth Könyvkereskedés és Kiadó Kft.


41

1

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.

42

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)



43

Hegyessy Gergely építőmérnök

FERDE KÁBELES VÁROSI KÖZÚTI FELÜLJÁRÓHÍD TERVEZÉSE DESIGN OF THE CABLE-STAYED ROAD BRIDGE A cikk a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Hidak és Szerkezetek Tanszéken készített, BSc képzést lezáró diplomamunkám összefoglalója. A feladat keretében egy acélszerkezetű ferde kábeles hidat terveztem Budapest XXII. kerületében, a jelenleg meglévő vasbeton híd helyett. A célom egy különleges és látványos szerkezet megalkotása volt, a többi lényeges tervezési szempont figyelembevételével. Egy ilyen városi hídnál kiemelt jelentőségű a szerkezet megjelenése, emberek általi megítélése, ezért az esztétika és látvány a gazdaságossági szempontoknál is fontosabb lehet. Ennek megfelelően vizsgáltam meg néhány hasonló körülmények között létesült hídszerkezetet, dolgoztam ki a két vázlattervi alternatívát, valamint terveztem meg a részletes számítás alapján a végleges szerkezetet.

This article is a short summary of my BSc thesis which was prepared at the Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering. In my thesis I designed a cable-stayed steel bridge in the 22nd district of Budapest, to replace an existing concrete bridge. The aim of the work was to create a special and spectacular structure taking into consideration other viewpoints of the design as well. The appearance of these kind of structures is very important, in this case the aesthetics and scenery might be more significant than the economical aspects. Accordingly I analyzed similar bridges and overpasses, I completed the preliminary design of two structural versions and designed the structure on the basis of the detailed calculation.

FELADAT ELŐKÉSZÍTÉSE, MEGÉPÜLT PÉLDÁK A tervezés megkezdése előtt egy bevezető tanulmányt készítettem, amellyel azt a célt kívántam elérni, hogy a fenti feladatot előkészítsem, a megvalósulandó új híd tervezése előtt minél átfogóbb képet kapjak a valamilyen szempontból különleges városi hidakról, illetve az ilyen esetekben nem szokványos szerkezettípusok alkalmazásáról. A tanulmányban nem feltétlenül a hasonló szerkezeti rendszerű hidakat vizsgáltam, hanem sokkal inkább a helyszín jellegzetességeivel összefüggő problémákra, a városi alkalmazásra koncentráltam. Ezek a különleges városi hidak sok esetben a szokásosnál lényegesen kisebb nyílásokkal és – ebből fakadóan – szerkezeti méretekkel készülnek, mivel a szükséges nyílásméret városi környezetben ritkán éri el ezeknek a szerkezettípusoknak (ferde kábeles híd, függőhíd, ívhíd) a gazdaságos nyílásméreteit. A tanulmány során két-két külföldi és magyar megépült hídszerkezet példáján keresztül mutattam be a lehetséges szerkezeti kialakításokat, alkalmazási lehetőségeket és formákat. Közös jellemzőjük, hogy városi környezetben, viszonylag kicsi nyílás fölött, nem szokványos szerkezeti kialakítással készültek.

Külföldi példák: Lane Avenue Bridge és Second Street Bridge Külföldi példaként két, Amerikában felépült, ferde kábeles hidat választottam. Közös jellemzőjük, hogy építésükkel az építtetők egy különleges építményt kívántak létrehozni, amely városi látnivalóként, turisztikai célpontként is szolgál. Ennek érdekében még a jelentősen magasabb létesítési költséget is vállalták. A Lane Avenue Bridge Columbus városában, Ohio állam területén található, az Olentangy folyó felett vezeti át a városi forgalmat. Teljes hossza 113 m, amelyet a középen álló pilon két 56,5 m-es nyílásra bont. A pilon magassága 48 m,

44

1. ábra: A Lane Avenue Bridge [1] és a Second Street Bridge [2]

szerkezete vasbeton, leszámítva a lehorgonyzó szerelvényt, amely acélból készült. A merevítőtartó acéltartókkal együtt dolgozó vasbeton lemez. A hidat teljes aláállványozással építették, 2003-ban adták át a forgalomnak. [1] A Second Street Bridge szintén egy Columbus nevű városban, azonban Indiana államban található. Az 1999–ben elkészült szerkezet feladata a városba érkező, 2*2 sávos


IN-46 számú közút forgalmának átvezetése a Fehér folyó felett. Teljes hossza és egyben legnagyobb nyílása 144 m. A négy acélcső keresztmetszetű pilonszárból álló, 35 m magas pilonhoz nincs hozzákapcsolva a merevítőtartó, csak középen felfüggesztve. Ezzel a geometriával a tervezők egy különleges, egyedi formát hoztak létre [2]. Ez a hídszerkezet nagy segítségemre volt az általam tervezett híd szerkezeti kialakításának megtervezésében. A két külföldi példa látható az 1. ábrán.

Hazai példák: Ferihegy I gyalogoshíd és a Balatoni úti felüljáró Magyarországi példaként két, Speciálterv Kft. által tervezett hidat vizsgáltam meg. Mind a két szerkezet különleges és egyedi a tervezési adottságok és a választott szerkezeti rendszer szempontjából. A Balatoni úti felüljáró a régi Balatoni úton (ma 7. sz. elsőrendű főút) található, feladata a közúti forgalom átvezetése a Budapest–Győr vasútvonal felett. Szerkezete alsópályás acélhíd, amely kettős függesztőrudakkal van az ívre függesztve. Teljes hossza, egyben legnagyobb nyílása 38 m. A merevítőtartó ortotrop pályaszerkezettel együtt dolgozó vasbeton lemez, amely Magyarországon újszerű megoldás. A tervezés során a legnagyobb kihívást az alacsony szerkezeti magasság (űrszelvény biztosítása) és a nehezen megközelíthető és szűk építési helyszín jelentették. A szerkezetet a helyszínen szerelték össze, és betolással juttatták a helyére. A hidat 2007-ben adták át a forgalomnak [3]. A Ferihegy I gyalogoshíd az elővárosi vasút fejlesztésének részeként került megvalósításra 2007-ben. Feladata az új vasúti megálló és a terminál közötti kapcsolat biztosítása. Teljes hossza 65,2 m, amely 18 m + 43 m nyílásokra oszlik. A tervezésnél meghatározó volt a repülőtér közelsége, emiatt nem lehetett hagyományos ferde kábeles szerkezetet tervezni. Ez a tény és a szerkezetre ható dinamikus hatások, illetve alakváltozások miatt egy alacsony pilonos (7,8 m), szokásosnál merevebb merevítőtartós, újszerű és modern szerkezetet alkotott a tervező [4]. A két hazai példa látható a 2. ábrán.

2. ábra: A Balatoni úti felüljáró [11] ás a Ferihegy I gyalogoshíd [4]

A tanulmányban olyan példákat gyűjtöttem össze, amelyek esetén nem kifejezetten az erőtani és gazdaságossági követelmények voltak a legmeghatározóbbak, hanem az adott helyszín jellegzetességei, esztétika, városképbe való illesztés, illetve az alkotás művészete. A létesítendő új híd előtervezésekor a fenti szempontokat kiemelten vettem figyelembe.

VÁZLATTERVI VÁLTOZATOK A feladatom a Budapest XXII. kerületében található Leányka utcai felüljáró áttervezése volt. A belváros és a kerület közötti forgalmat jelenleg egy vasbeton, szekrény keresztmetszetű gerendahíd vezeti át a Budapest– Székesfehérvár vasútvonal három vágánya, valamint a Kővirág sor fölött. Az áthidalt akadály és a felüljáró eredetileg ferdén keresztezi egymást, azonban az új hidat egy megváltoztatott forgalmi csomóponthoz terveztem meg, így a feladat szerint az áthidalt és átvezetett akadály merőlegesen keresztezi egymást. A feladat megoldásához olyan ferde kábeles szerkezettípust választottam, amely hasonlít az előtanulmányban bemutatott második példa, a Second Street Bridge kialakításához, ennek megfelelően dolgoztam ki a két vázlattervi változatot. A híd mindkét variáns esetén 78 m hosszú, 13,9 m széles, teljes felfüggesztésű, ferde kábeles híd, tehát nem kapcsolódik a pálya közvetlenül a pilonhoz. A híd a két végén tömör hídfőkre támaszkodik, amelyek vasbeton cölöpalapozásra épülnek. A pilonok szintén vasbeton cölöpalapozásra épülnek, hogy a nyomatékbíró kapcsolatot ki lehessen alakítani. A pilonszárak S355 acélból készülnek, 1400 mm átmérőjű és 20 mm falvastagságú csőkeresztmetszettel. A két szerkezeti változat a merevítőtartó kialakításában, illetve felfüggesztésében tér el egymástól. Az acél merevítőtartós változat ortotrop pályaszerkezetű, acél gerinclemezes merevítőtartóval készül, amelyet 28 darab, KPE védőcsővel ellátott és nagyszilárdságú acélból (Fp-1860/100) készült ferde kábel függeszt fel a pilonra, 6 méterenként. A merevítőtartó is S355 acélból készül. Az öszvér merevítőtartós változat esetén feleannyi, 14 darab kábel függeszti fel a merevítőtartót, 13 méterenként. A merevítőtartó vasbeton lemezzel együtt dolgozó acélgerenda. Az acéltartó S355 acélból készül, gerinclemezes, hegesztett „I” keresztmetszettel. A vasbeton lemez átlagosan 30 cm vastagságú, két irányban teherviselő. Ennél a változatnál a nagyobb önsúly miatt a pilon keresztmetszetének falvastagságát megnöveltem 30 mm-re. A két szerkezeti változat keresztmetszete látható a 3. ábrán. A közelítő számítást mindkét változatra egy egyszerűsített végeselemes modell segítségével végeztem. A pilont, a kábeleket, valamint a merevítőtartót is egy-egy rúddal modelleztem, a kábel–merevítőtartó kapcsolatot végtelen merevségű elemmel oldottam meg. Teherként csak önsúlyt és a járműterheket vettem figyelembe. A közelítő számítás során jelentős elhanyagolásokat tettem, így a kereszteloszlást, a szél- és hőmérsékleti terheket, ezen kívül minden esetben 3. keresztmetszeti osztályú szelvényeket vettem figyelembe a rugalmas méretezés során. A közelítő számítással igazolni tudtam az előtervezés folyamán felvett kialakítást és a szerkezeti méreteket. Az esetlegesen alacsony kihasználtságokkal a későbbiekben, a részletes számítás keretein belül foglalkoztam, mivel a közelítő számítás során a célom a fő szerkezeti méretek helyességének ellenőrzése volt. Az acél merevítőtartós változat statikai váza (végeselemes modellje) látható a 4. ábrán.


45

4. ábra: Az acél merevítőtartós változat statikai váza – végeselemes modell

3. ábra: A két szerkezeti változat keresztmetszete

A két vázlattervi változatot értékeltem a különböző statikai, gyártási, szerelési, fenntartási, gazdaságossági és esztétikai szempontok szerint, és ez alapján az acél merevítőtartós változatot választottam ki részletes tervezésre.

A SZERKEZET BEMUTATÁSA A részletes tervezésre kiválasztott, acél merevítőtartós szerkezet vízszintes vonalvezetése egyenes, magassági vonalvezetése: 19,00 méteren 2%-os emelkedésű, 40,00 méteren R=1000 m domború lekerekítés, 19,00 méteren 2%-os esésű. Az áthidalt vasútvonalak fölött 6,00 m, az áthidalt közút fölött 4,70 m űrszelvénymagasságot biztosítottam, a mértékadó helyen az űrszelvény és a szerkezet alsó éle között 76,6 cm a távolság. A híd teljes hossza 79,96 m, szerkezeti magassága 1,64 m. Teljes szélessége

13,93 m, amelynek beosztása 3,215 m + 7,50 m + 3,215 m (gyalogjárda – útpálya – gyalogjárda). A gyalogjárda növelt szélességére a kábelek elhelyezése miatt van szükség. A szerkezet oldalnézeti általános terve látható az 5. ábrán. A merevítőtartó nyitott gerinclemezes, „I” keresztmetszetű főtartókkal és ortotrop pályaszerkezettel készül. A pályalemezt 3 méterenként támasztják alá a szintén „I” keresztmetszetű kereszttartók. Az útpálya alatt a pályalemez vastagsága 14 mm, trapézkeresztmetszetű hosszbordákkal van merevítve, keresztesése 2,5% két irányban a tetőszelvénynek megfelelően. A keresztmetszet mélyvonalánál a pályalemez 10%-os visszatöréssel kerül kialakításra. A gyalogjárda alatt a pályalemez 12 mm vastag, laposacél hosszbordákkal van merevítve, keresztirányú esése 4%. A gyalogjárda alatti pályalemez végei a konzolvégen R = 50 cm sugárral vannak visszahajlítva. A hossztartó alsó övének mérete 500-30, a gerincé 1500-14. A kereszttartók alsó öve szintén 500-30, gerince (600-) 922-14, a hídszélesség mentén változó. A kábelek merevítőtartóhoz való kapcsolatát a gerinchez kapcsolódó két párhuzamos csomólemezzel oldottam meg (6. ábra). A merevítőtartó összes helyszíni és gyári illesztése hegesztett, keresztmetszete a 7. ábrán látható. A pilon 4 egymásnak támasztott pilonszárból épül fel, keresztmetszete 1100 mm külső átmérőjű és 20 mm lemezvastagságú acélcső (a méreteket a részletes számítás során a jobb kihasználtság érdekében csökkentettem). A pilon-

5. ábra: A szerkezet általános terve – oldalnézet

46


6. ábra: Kábel – merevítőtartó kapcsolat kialakítása

7. ábra: A merevítőtartó keresztmetszete

csúcs magassága a pilonszárak alatti cölöpösszefogó gerenda felső síkjától számítva: 35,06 m. A pilonszárak felső végei között van kialakítva a felső lehorgonyzó szerelvény, amely egyben legyártott acélöntvény. A pilonszárak a cölöpösszefogó gerendába vannak bekötve, függőlegeshez viszonyított dőlésszögük 29,3°. A pilon alakváltozásainak mérséklését segítik a szélső, úgynevezett „back-stay” kábelek, amelyek a híd két végén, a hídfőkön kialakított támaszokhoz feszítik a pilont. A merevítőtartót 2x14 kábel függeszti fel a pilonra, egymástól 6 méterenként. A kábelek elrendezését az úgynevezett legyező kialakítás szerint terveztem (5. ábra). A két ferde kábelsík a függőlegessel 17°-ot zár be. A kábelek vízszinteshez viszonyított hosszirányú ferdesége 35°–71°, hossza 46 m – 24 m között változik. Az összes kábel 12 pászmából áll. A kábeleket az építés folyamán feszítik meg a meghatározott feszítőerőre, a feszítést az alsó lehorgonyzásnál végzik el. A kábelek felső vége passzív lehorgonyzás, amely a pilonnál említett acélöntvényben van kialakítva, itt a kábelek egymástól átlagosan 400 mm távolságra kötnek be. A kábelek korrózióvédelmi okokból ∅110 polietilén védőcsőbe vannak elhelyezve és 2 m magasságig vandalizmus elleni acélcsővel vannak körülvéve. Mivel nem készült a diplomamunka keretein belül részletes széldinamikai vizsgálat, a kábelek rezgéscsillapító berendezéseinek külön tervezésére sem került sor. A kábelek védőcsöveire spirális hornyot kell kialakítani, az áramlástani instabilitások mérséklésére. A pilonok valamint a hídfők alá ∅80 CFA cölöpalapozást terveztem. A híd két végén a felszerkezet 2–2 fazéksarun támaszkodik. A saruk környezete úgy került kialakításra, hogy a lehorgonyzó („back-stay”) kábelek által bevitt húzóerőt fel tudják venni, és a híd egyik teherállásban se tudjon felemelkedni a támaszokról. A hídfők és a felszerkezet között vizsgálófolyosó lett kialakítva a szerkezet üzemelte-

tése érdekében. A szerkezet anyagminőségei: szerkezeti acélok: S 355 J2, nem teherviselő elemek esetén: S 235 J0, kábelek: Fp-1860/100. A szerkezet építési állapotairól jelen terv keretében nem készült számítás. Az építési elemek mérete, a kábelek kiosztása úgy került megállapításra, hogy a szerkezet gazdaságosan megépíthető legyen. Az átlagos építési egység tömege 24,5 t, a legnagyobb, középső elem tömege 40,8 t. Számítás nélkül az alábbi építési sorrendet terveztem meg, amely a fentiek miatt nagy valószínűséggel gazdaságosan megvalósítható: 1. Alépítmények megépítése, közben a felszerkezet elemeinek legyártása üzemben. 2. Pilon építése előre gyártott elemekből. 3. A pilon elkészülte után a középső szakasz összeszerelése állványon, fix megtámasztással. 4. A középső szakasz elkészülte után a hozzá tartozó kábelek befűzése és megfeszítése. 5. Szélső elemek mérlegszerű szerelése. A sorrend az egyes elemek esetében: beemelés – kapcsolatok elkészítése – kábel befűzése – kábel megfeszítése. 6. Szélső elemek beemelése, rögzítése, lefeszítés a végkereszttartóknál. „Back–stay” kábelek megfeszítése. 7. Tartozékok, burkolatok, bevonatok, korrózióvédelem elkészítése.

STATIKAI SZÁMÍTÁS A részletes statikai számítást az Eurocode szabvány alapján végeztem [5][6][7][8][9]. A kiindulási geometriát és anyagjellemzőket a közelítő számítással igazolt vázlattervek alapján vettem fel. A számítás során a méretezést minden szerkezeti elemre rugalmas alapon végeztem.


47

8. ábra: Járműteher teheresetei és keresztirányú elrendezése

A terhek felvételekor a részletes számítás során az öszszes, globális szerkezeti viselkedés szempontjából lényeges hatást figyelembe vettem. Állandó teherként a szerkezet önsúlyával, valamint a kábelek feszítésével számoltam. Az egyes kábelek feszítőerejét úgy határoztam meg, hogy az állandó terhekre ne jöjjön létre lehajlás a szerkezeten. Esetleges terhek közül a forgalmi terhet a szabványnak megfelelően vettem fel, az LM1 tehermodellt [7], valamint a gr1a tehercsoportot [7] alkalmaztam. A hídon átvezetett út forgalmi viszonyainak megfelelően a terhekre a szabvány szerinti II. terhelési osztály csökkentő tényezőit vettem figyelembe. A 8. ábrán láthatóak az alkalmazott teheresetek és a forgalmi terhek keresztirányú elrendezése. Az egyes teheresetekben építési egységenként (6 m) működtettem a hasznos terhet a teljes keresztmetszeten, megengedve a teheresetek egyidejűségét. A fáradásvizsgálathoz a 3. fáradási tehermodellt használtam [7]. Meteorológiai terhek közül hossz- és keresztirányú szélterhet, valamint egyenetlen hőmérsékletváltozást vettem figyelembe. A szélteher esetén a lehetséges szélirányokat 30°-onként feltételeztem. A részletes számításhoz az Axis VM programot használtam. A szerkezet végeselemes modelljét részben héj-, részben rúdelemekből építettem fel. A merevítőtartó hossztartóit és pályalemezét héjelemmel, a kereszttartókat és hosszbordákat héj–borda elemmel, a pilont rúdelemmel, a kábeleket rácsrúdelemmel modelleztem. A 9. ábrán látható az 5500 csomópontot, 28 rácsrúdelemet, 2500 bordaelemet és 10 100 héjelemet tartalmazó modell térbeli nézete. A modellt ellenőrzésképpen összevetettem a közelítő számításban alkalmazott rúdmodellel. A két modell három vizsgált eredménye (pilon normálerő, kábelerők és merevítőtartó lehajlása) között 1–5% eltérés adódott. A közelítő modellhez képest a részletes számítás során alkalmazott modell segítségével részletesen vizsgálni tudtam a merevítőtartó egyes szerkezeti elemeit, valamint a teljes hídszerkezet viselkedése pontosabban közelíthető volt. A számítás során elvégeztem a kábelek szilárdsági ellenőrzését, amely során a kábelekben a megengedett feszültséget a szakítószilárdság 40%-ára vettem fel a [10] forrás vonatkozó előírása alapján. A pilonra elvégeztem a szilárdsági, valamint a stabilitási ellenőrzést normálerő és

48

nyomaték interakciójára [5], aminek eredményeképpen a keresztmetszeti méretet csökkenteni tudtam. A pilon mértékadó kihajlási alakja a 10. ábrán látható. A merevítőtartó feszültségeit építési egységenként ellenőriztem, majd a teljes tartó globális stabilitását vizsgáltam meg (kihajlási alakja a 11. ábrán látható) [5]. A hossztartó 4. keresztmetszeti osztályú gerincét megvizsgáltam lemezhorpadásra a redukált feszültségek módszerével, majd a hossztartó alsó övét ellenőriztem kifordulásra. Az ortotrop pályaszerkezet feszültségeit is ellenőriztem, így a kereszttartókat, a hosszbordákat, valamint a pályalemezt. Ezután megvizsgáltam a kábel–merevítőtartó kapcsolatot,

9. ábra: Végeselemes modell térbeli nézete

10. ábra: A pilon mértékadó kihajlási alakja


13. ábra: A szerkezet lehajlási alakja 11. ábra: A merevítőtartó globális kihajlási alakja

6]HUNH]HWLHOHP

0D[LPiOLVNLKDV]QiOWViJ

)HV]tWĞNiEHOHN +RVV]WDUWy .HUHV]WWDUWy *\DORJMiUGDNRQ]RO 7UDSp]ERUGD /DSRVDFpOERUGD 3iO\DOHPH]NRFVLSiO\DDODWW 3iO\DOHPH]J\DORJMiUGDDODWW .iEHOPHUHYtWĞWDUWyNDSFVRODW

12. ábra: Az acélszerkezeti elemek kihasználtságai

a lehetséges tönkremeneteli módok (hegesztési varrat tönkremenetele, csomólemez elnyíródása, főtartó gerincének tönkremenetele) esetén igazoltam a megfelelőséget. A lehajlásokat gyakori és kváziállandó teherkombinációkra ellenőriztem. A 12. ábrán látható a táblázat a szerkezeti elemek kihasználtságaival, a 13. ábrán pedig a tartó lehajlási alakja. A fáradásra érzékeny ortotrop pályaszerkezet miatt elvégeztem egy szerkezeti elem (hosszborda toldása) fáradásvizsgálatát a káregyenérték módszerével [8][9]. A többi, nem vizsgált pályaszerkezeti elem esetén a szabvány szerkesztési szabályai szerint vettem fel a szerkezeti méreteket [8]. A vizsgált részlet látható a 14. ábrán. A szerkezet alapozását közelítő számítással ellenőriztem, mivel a célom az alapozás megfelelőségének nagyságrendi igazolása volt.

A számítás végén, a ridegtörési tönkremenetelt elkerülendő, elvégeztem a szabvány szerinti egyszerűsített anyagkiválasztási eljárást.

ÖSSZEGZÉS A diplomamunkámban megtervezett hídszerkezettel (15. ábra) egyik célom azoknak a tervezési szempontoknak a bemutatása volt, amelyek a mindennapi gyakorlat során a rövid időre vagy szűkös forrásokra való tekintettel sokszor háttérbe szorulnak az egyszerűséggel és gazdaságossággal szemben. Ilyenek az esztétika, a környezetbe illeszkedés és a szerkezet turisztikai értéke. Másik célom egy összetett, speciális szerkezet megalkotása volt, amelynek a tervezése során számos acélszerkezettel kapcsolatos problémát vizsgálhatok, a részletes számítást is ennek megfelelően készítettem el. Fontos megemlíteni, hogy a híd összetett szerkezeti viselkedése, valamint a rá vonatkozó egyéb követelmények miatt a teljes körű számításhoz további vizsgálatok szükségesek, amelyek nem kaptak helyet a diplomamunkámban. Ezek közé tartozik a részletes széldinamikai vizsgálat (amely kábelhidak esetén a szabvány szerint kötelező), az építési állapotok vizsgálata, valamint a földrengésvizsgálat.

Köszönetnyilvánítás Ezúton is szeretnék köszönetet mondani konzulenseimnek, dr. Dunai Lászlónak és Pusztai Pálnak a diplomamunkámhoz nyújtott kiemelkedő segítségükért.

14. ábra: A pályalemez trapéz hosszbordájának toldása


49

Felhasznált irodalom [1] Dean C. Ringle: Lane Avenue Bridge story, Brochure 2004. [2] http://www.kid-at-art.com [3] Domanovszky S., Nagy B., Pál G., Sélley T.: Balatoni út MÁV vágányok feletti közúti felüljárójának újjáépítése, Acélszerkezetek, 2006/2. szám [4] Zádori Gy., Pál G.: Ferihegyi gyalogoshíd tervezése, Acélszerkezetek 2007/3. szám [5] Ádány S., Dulácska E., Dunai L., Fernezelyi S., Horváth L.: Acélszerkezetek, 1. Általános eljárások, Tervezés az Eurocode alapján, 2006.

[6] Ádány S., Dulácska E., Dunai L., Fernezelyi S., Horváth L.: Acélszerkezetek, 2. Speciális eljárások, Tervezés az Eurocode alapján, 2007. [7] Eurocode 1: Tartószerkezeteket érő hatások – 2. rész: Hidak forgalmi terhei [8] Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése – 2. rész: Acélhidak [9] Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése – 1–9. rész: Fáradás [10] Medved G., Szilágyi András: Különleges feltételek ferde kábeles hidak és kábelekkel összefeszített alsópályás ívhidak tervezéséhez, Nemzeti Autópálya Rt. és az ÁKMI Kht. Hídosztálya, Budapest, 2003. június [11] www.specialterv.hu

15. ábra: A szerkezet látványterve

50


Érsek László felelős hegesztőmérnök H-PROMAX Kft.

A MARGIT HÍD FELÚJÍTÁSA – II. ÜTEM Beszámoló az acél felszerkezet hegesztési munkáiról RECONSTRUCTION OF MARGARET BRIDGE – 2nd PHASE Report on the welding of steel overstructures A híd felújítása – teljes szerkezeti és műemléki rekonstrukciója – két ütemben valósult meg. A helyszíni szerelési munkákat a tömegközlekedés folyamatos fenntartása mellett kellett végezni. Jelen írás a II. ütem keretében elvégzett acélszerkezeti munkákról – különös tekintettel a Margitszigetre vezető szárnyhíd felújításáról - számol be.

The renewal of the bridge the complete reconstruction from structural and historic view was performed in 2 phase. Works of erection in site were carried out by continuous maintenance of public traffic. This paper presents the works on steel construction in the 2st phase with special attention to the renewal of the junction bridge to Margaret-island.

BEVEZETÉS

AZ ELVÉGZETT MUNKÁK

TERVEZÉS

Már több mint fél éve, hogy a 2010. november 15-i „hordógurítási” ünnepséget követően átadták a forgalomnak a felújított Margit hidat. Persze ez nem jelenti azt, hogy teljesen végeztek volna a kivitelezők a szerződés szerinti munkákkal, amelyek jelenleg is folynak, mivel számos olyan tevékenységet most kell(ett) elvégezni, amire a 2. világháborút követő újjáépítés, ill. az 1978-ban esedékes felújítás – lényegében állagmegóvás – keretében nem került sor. De a hídnak a főváros közlekedésében betöltött szerepe szükségessé tette ennek a lépésnek a megtételét. A híd felújításával kapcsolatos tervezési, jóváhagyási, kivitelezési munkákról sokat lehetett látni, hallani, olvasni a médiában. Itt csak utalni szeretnék néhány szakirodalmi publikációra [1, 2]. Utóbbiban további információkat – és hivatkozásokat – találnak a mostani felújítás, ill. a Margit híd története iránt mélyebben érdeklődők. A közelmúltban megrendezett XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferencián több előadás is foglalkozott a felújítás különböző aspektusaival [3]. A rekonstrukció II. üteméhez tartozó feladatoknak, műszaki követelményeknek, ill. az elvégzett munkáknak az ismertetését – a cikk alcímének megfelelően – minden esetben a hegesztőmérnök szemszögéből végeztem, amiért a hídépítésben részt vevő egyéb szakterületek kollégáinak szíves elnézését kérem.

Amint az közismert, a munkák kivitelezésére MH 2009 néven egy konzorcium alakult, melynek tagjai a KÖZGÉP Zrt., a STRABAG Zrt. és az A-Híd (Hídépítő Zrt). A konzorcium vezetője a KÖZGÉP Zrt.

A felújítás tervezési munkáiban gyakorlatilag minden – a hídépítő szakmában jelentősebb – cég részt vett: így a FŐMTERV Zrt., az MSc Kft., a CÉH Zrt., a Pont-TERV Zrt. A tervezés alapját a hatályos útügyi előírások – ÚT 2-3.404:2002, ill. ÚT 2-3.413:2005 – képezték. Mivel tervezői kompetencia, ezt követően kell említeni az anyagválasztást, amit egyrészt a meglevő hídszerkezet determinált; másrészt a jelenleg érvényes előírások határoztak meg. Ugyancsak már a tervezőirodákban történik döntés a hegesztési varratminőségekről. Így ezeket most célszerű ismertetni.

Az elvégzendő munkákat jelen cikkben az acél felszerkezet gyártása/szerelése szempontjából ismertetem. Ezen tevékenységek zömét a KÖZGÉP Zrt. végezte, erről a folyóirat egy korábbi számában jelent meg beszámoló [1]. A konzorcium másik acélszerkezetek kivitelezésében érintett tagja – az A-Híd Zrt., ill. a H-PROMAX Kft. – a felújítás II. ütemének keretében az ívtartók és a pályaszerkezet közötti rácsozat gyártását, helyszíni szerelését végezte a híd kifolyási (déli) oldalán. Feladatunk volt továbbá a mederhídon a hosszés kereszttartóknál, a pályaszerkezet alatt futó különböző közművezetékek tartószerkezeteinél a szükséges javítások elvégzése, ill. legtöbb esetben cseréje, a vizsgálójárdák helyszíni összeállítása, felszerelése – és végül, de nem utolsósorban – a Margitszigetre való közlekedést biztosító ún. szárnyhíd helyszíni szerelése. Míg a rácsozat megerősítéséhez szükséges elemek, hossz- és kereszttartók, valamint az említett közművezeték-tartók előgyártását a Hídépítő-csoporthoz tartozó H-PROMAX Kft. végezte komlói üzemében, addig a szárnyhíd gyártása/ szerelése a kivitelezést végző cégek kooperációjában történt.


Alapanyagok A híd felújításához előírt szerkezeti anyagok az MSZ EN 10025-2:2005 szerinti S235J0, ill. S235JR acélminőségek.

Hegesztési varratminőségek A hegesztett kötések megengedett eltéréseire vonatkozó konkrét követelmények az MSZ EN ISO 5817:2008ban vannak előírva. A hegesztett kötések besorolása ez alapján történt a rajzokon. Teherviselő szerkezetek varratai: B minőség; alárendelt szerkezetek varratai: C minőség.

51

Az egyik tervezőintézet azonban külön előírást határozott meg a gyártás, ill. szerelés során betartandó varratminőségekre. Véleményünk szerint ez nem helyes: a követelményt minden esetben az adott elem szerkezetben beöltött funkciójának kell meghatároznia. A hegesztett szerkezeti elemek általános méret- és alaktűréseire az MSZ EN ISO 13920:2000, ill. az ÚT 2-3.404:2002 vonatkozik.

HEGESZTÉSI MUNKÁK Mind a vasúti, mind a közúti hidak gyártása, szerelése során – mint kötési technológiának – meghatározó szerepe van a hegesztésnek. Így volt ez a Margit híd esetében. Minden újonnan gyártott elem hegesztéssel készült; a meglevő elemekhez való csatlakozások azonban továbbra is csavaros kivitelűek maradtak. Ezt konstrukciós szempontok mellett hegesztéstechnikai megfontolások is motiválták, mivel az akkori – 19. század végi – acélok nem mindenben elégítették ki a hegeszthetőséggel szembeni mai követelményeket. (Érdekes módon nem a C-tartalom jelent problémát, hanem az acélok csillapítására használatos legfontosabb ötvözőelem – a szilícium – alacsony értéke. A munkálatok I. ütemében a korabeli acélokkal kapcsolatban elvégzett vizsgálatokról [1] számolt be.) A felújítás során a korabeli és a mai acélok közötti kapcsolatok teherviselő szerkezeti elemeknél csak ritkán fordultak elő, pl. erősen korrodálódott és deformálódott hossztartó-szakaszok pótlásánál. Az utóbbi időben külföldön is egyre erőteljesebben merül fel a régi acélszerkezetekben alkalmazott korabeli acélok (folytacélok) „megmentése” (szanálása). Ennek érdekében széles körű vizsgálatokat végeztek: a vegyi összetétel és a klasszikus – szakítóvizsgálat során meghatározható – mechanikai anyagvizsgálati jellemzők mellett a törésmechanikai mutatókat is mérték és értékelték [4.] Ezek szerint 11 mm anyagvastagságig a folytacéloknál sem kell számolni ridegtörési veszéllyel. Szerencsére a hidak tartószerkezeteinél a szelvényméretek jelentős része a 14 mm-ig terjedő tartományba esik, így a beépített anyagok nagy része megmenthető. A vizsgálatok a fentieken túl kiterjedtek a maradék-élettartam meghatározására, valamint a kockázatelemzésre is.

52

Hegesztési hozaganyagok és segédanyagok Az általunk alkalmazott hegesztőanyagok az acélok szilárdági kategóriájának, vegyi összetételének megfelelő, járatos, a kereskedelmi forgalomban kapható hegesztési hozag-, ill. segédanyagok voltak. Külön csak a porbeles huzalos hegesztés hegesztőanyagait emelném ki: T46 2 P C 1 H5 / T46 4 P M 1 H5 az MSZ EN ISO 17632:2008 szabvány szerint. (Tehát rutilos töltetű huzalokról van szó, melyek CO2 védőgáz, ill. a szokásos védőgázkeverékek alkalmazásával egyaránt jól hegeszthetők.) A gyöksorok hegesztéséhez, a fedett ívű rétegek megtámasztásához szintén az említett szabvány szerinti T42 4 B C 3 H5 / T42 4 B M 3 H5 bázikus töltetű huzalokat használtuk az ütőmunka-értékek garantált betartása érdekében. Minőségi követelményeik: 2.2 – minőségazonossági bizonyítvány – az MSZ EN 10024:2005 szabvány szerint.

zül csak a legfontosabbakat említve: a hegesztők különböző felkészültsége; a hegesztőgépek korszerűségének, állagának sokfélesége; a ragaszkodás a megszokott, általuk preferált hegesztőanyagok alkalmazásához. Mivel „a híd alatt” általában szűk terekben kellett hegeszteni, ezeket a gépeket viszonylag sűrűn kellett mozgatni, kimondottan előnytelenek voltak a régi, nagyméretű, nagy súlyú gépek. További szempont volt, hogy csak olyan gépeket lehetett jól, gazdaságosan használni, amelyeknél a kezelőszervek, ill. a kijelzők a huzalelőtolón voltak elhelyezve. A hosszirányú rácsozat hegesztett kivitelű I tartókból, a keresztirányú, melegen hengerelt I szelvényekből lett tervezve és legyártva. Az előgyártás a H-PROMAX Kft. Komlói üzemében történt (1. és 2. ábra.) A középső rácselemek ráhagyással lettek legyártva, és méretre szabásukat egyedileg végeztük a helyszínen.

Hegesztőeljárások Hegesztőeljárásként az előgyártás során szinte kizárólag a fogyóelektródás védőgázos ívhegesztést alkalmaztuk tömör huzallal, míg a helyszíni szerelés során több eljárást is használtunk. Itt a munkák legnagyobb hányadát porbeles huzalokkal (védőgáz alkalmazásával) végeztük, de kisebb volumenben a bevont elektródás kézi ívhegesztés is szerepet kapott (elsősorban fej feletti pozícióban végzett hegesztéseknél, valamint javításoknál). A szárnyhíd pályalemezeinek a toldását pedig a gyakorlatban jól bevált, fedett ívű hegesztőeljárással végeztük. Itt a gyökvarratok megtámasztására kerámia alátéteket használtunk. A teljes varratkeresztmetszet kombinált eljárással készült: védőgázos porbeles huzalos hegesztéssel a gyöksorok és fedett ívű hegesztéssel a töltő- és takarósorok.

A hegesztési munkák kivitelezése Míg a híd befolyási (északi) oldalán a hegesztéseket a KÖZGÉP Zrt. maga végezte, addig ugyanez a munka az A-Híd Zrt. vonatkozásában a H-PROMAX Kft. mellett kisebb alvállalkozói csoportok feladata volt. Ez a tény – a követelmények, elvárások egységes értelmezése – eleinte hatalmas feladatot jelentett a hegesztésfelügyelet, ill. a minőség-ellenőrzés számára. Ezek kö-


1. ábra: A hosszirányú merevítő rácsozat övlemeze – még két gyári toldással

2. ábra: A hosszirányú merevítő rácsozat előgyártása készülékben

A rácsozatokkal kapcsolatos helyszíni szerelési munkák középről kifelé haladva történtek: előbb a két középső nyílás készült el teljesen, majd úgy haladtak a két part felé. A szerelés során először a hosszirányúak, majd a keresztirányúak készültek el. Ezen munkákat a 3–6. ábrák illusztrálják. A 7. ábrán egy hengerelt kivitelű I szelvényű elem látható a keresztrácsozat részeként.

7. ábra: Egy hengerelt I szelvényes kapcsolat a keresztrácsozatban

3. ábra: Az első csomóponti elemek egyike a déli oldalon

4. ábra: Egy alsó csomóponti elem meghegesztett állapotban

Feladatunk volt a hossz- és kereszttartók szükség szerinti cseréje is a mederhíd déli oldalán. A 8. ábra egy általános kereszttartó-szakasz pótlását mutatja, míg a 9. ábra ugyanezt egy végkereszttartónál. Míg a tényleges helyszíni kivitelezési munkákat a legnagyobb nyári melegben kezdtük, ill. végeztük, addig a szárnyhíd hegesztésének nagy része, ill. a befejező munkák a télbe nyúltak. Így fel kellett készülnünk a téli viszonyok közötti hegesztésre is. Ez a mindenkori hegesztendő szakaszok fölé védősátrak felállítását (10. ábra), a sátrakon belüli fűtés megoldását, a páramentesítés – ill. esetenként az előmelegítés – végrehajtását jelentette. (Megjegyzendő egyébként, hogy a beépítésre kerülő acéloknál sem a

8. ábra: Kereszttartószakaszok pótlása a mederhíd déli oldalán

9. ábra: Végkereszttartók pótlása a mederhíd déli oldalán

vegyi összetétel, sem a szelvényméret miatt nem kellett az előmelegítést a hegesztési technológiákban előírni.)

5. ábra: Hegesztéshez összeállított hosszrácsozat-egység

6. ábra: Egy készre hegesztett hosszrácsozat-egység a bekezdőés kifutólemezekkel

10. ábra: Sátrazás alkalmazása a pálya hossz- és keresztvarratainak hegesztésénél


53

Bár a mederhíd a felújítási munkákhoz hossztengelyében ketté lett vágva, a másik oldali forgalomból eredő rázkódásokat mégis sok esetben érezni lehetett a terv szerinti felújítási időszakban is, amikor a villamosok a már elkészült északi oldali pályán közlekedtek. Továbbá a hivatalos átadás utánra – a tömegközlekedés megindulását követően – is maradtak még kisebb javítási munkák bizonyos segédszerkezeteken a pályaszerkezet alatt. Egy a közelmúltban megjelent publikáció [5] a dinamikus terhelési körülmények között végzett hegesztések – pontosabban az ilyen terhelések hegesztett kötésekre kifejtett hatásuk – vizsgálatának kezdeti eredményeiről számol be. Sajnos itt az eredmények nem olyan megnyugtatóak, mint a folytacélból készült acélszerkezetek további alkalmazásánál. Egy újabb hídfelújításnál – egy remélhetőleg jobb gazdasági helyzetben – az erre vonatkozó külföldi vizsgálatokra is célszerű lenne tekintettel lenni, ill. kontrollként néhány hazai kísérletet is elvégezni.

Hegesztési varratvizsgálatok Az elkészült varratok a vonatkozó előírások, ill. a kivitelezőnek a Mérnök által jóváhagyott mintavételi és minősítési tervei szerinti – a napi szóhasználat által MMT-vel rövidített – roncsolásmentes vizsgálatoknak (VT, MT, UT és RT) lettek alávetve. Röntgenvizsgálatokra ténylegesen csak a gyári toldóvarratoknál került sor. Az elkészült varratokat 100%-os vizuális vizsgálattal, a sarokvarratokat 10%-os mágnesezhető poros vizsgálattal, a tompavarratokat 10%-os ultrahangos vizsgálattal ellenőriztük. A helyszíni toldások 100%-os terjedelemben lettek ultrahanggal vizsgálva.

Átadási/átvételi folyamat Az elkészült munkák átvétele folyamatosan – gyakorlatilag nyílásonként – történt a Mérnök képviselője részéről. Ezekre az időpontokra megtörténtek az előírt roncsolásmentes vizsgálatok és ennek keretében került sor az MMT szerinti gyártás-, ill. szerelésközi hegesztési próbatestek elkészítésére is. A vizsgálatokat egy független, akkreditált laboratóriummal végeztettük. A próbadarabok hegesztése, majd minősítése az MSZ EN ISO 15614-1:2008 szabvány alapján történt. A mechanikai tulajdonságok minden esetben elérték – sőt általá-

54

ban meghaladták – az alapanyagra, ill. a hegesztett kötésre előírt követelményeket. A makroszkópi csiszolatokon hegesztési hibák nem voltak láthatók.

A SZÁRNYHÍD FELÚJÍTÁSA A fenti ismertetést követően külön szeretnék szólni a Margitszigettel való összeköttetést biztosító szárnyhídról, mivel azzal kapcsolatban lényegesen kevesebb említés történt a híradásokban és a szakmai publikációkban egyaránt. Utóbbinak némileg ellentmondva – a kivétel erősíti a szabályt megfigyelés alátámasztására – azonban megemlíteném a XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferencián elhangzott és a kiadványban is olvasható egyik előadás anyagát [3, 6]. Pedig a szárnyhíd egy jelentős részét képezi a Margit híd infrastruktúrájának és ezen szerepében vitathatatlan a hozzájárulása a főváros lakosságának életminőségéhez. Elöljáróban néhány számadat: hoszszúsága 70 m, szélessége 13,3 m, az acél felszerkezet tömege: 526 tonna, a híd kivitele: egynyílású kétcsuklós ívhíd (a „főhíddal” szemben azonban csak négy szekrényes ívtartóval, ebből adódik a jóval kisebb szélességi méret). A híd teljes szélessége a keresztmetszeti szelvényben változatlan maradt, a megváltozott közlekedési viszonyok – korlátozott gépjárműforgalom, erőteljesebb gyalogos- és kerékpáros-forgalom – miatt arányuk jelentősen eltolódott az utóbbiak javára. A szárnyhíd keresztmetszeti szelvénye a 11. ábrán látható. További érdekesség, hogy ez a hídrész – így a korlátok is – túlélték a második világháború és az azt követő – mai szemmel már sok szempontból vitatható – helyreállítások „csapásait”, így eredeti formájukban megmaradtak. A szárnyhíd felújításához a tervdokumentációt a Pont-TERV Mérnöki

Tervező és Tanácsadó Zrt. szolgáltatta. A tervezés alapját – a mederhídhoz hasonlóan – a már említett hatályos útügyi előírások (ÚT 2-3.404, ill. ÚT 2-3.413) képezték. A pályaszerkezet hajlított trapézszelvényű hosszbordákkal merevített, ortotrop szerkezet, 3%-os lejtéssel a sziget felé. A pályalemezek vastagsága – mint a mederhídnál is –, 14 mm. A pályatáblák a kereszttartók alatti bakokkal támaszkodnak a megmaradó hossztartókra. A híd felújításához használt szerkezeti anyagok az MSZ EN 10025-2:2005 szabvány szerinti S235J0 az újonnan beépítendő szerkezeteknél és S235JR acélok a meglévő szerkezetek pótlása esetén. A szárnyhíd gyártása és szerelése igazi kooperációban történt. A nyugati, Buda felé eső félhíd elemeinek gyártását a KÖZGÉP Zrt. végezte, míg a keleti, pesti hídfelet a Rutin Kft. gyártotta. A harmadik fázisban épülő, a mederhídhoz csatlakozó egységet is az előző bontásban készítette a két cég. A pályaszerkezet szerelése a H-Promax Kft. feladata volt. A kivitelezés során az alábbi feladatokat kellett elvégezni: 1. A meglévő hossztartók felső övének cseréje. 2. A megmaradó hossztartóhoz csatlakozó lemezek és letámaszkodó bakok szerelése. 3. A pályatáblák szerelése. 4. A merevítő rácsozat szerelése. Annak ellenére, hogy a háború pusztításai a szárnyhidat Iényegében nem érintették, jelentős károsodásokat lehetett észlelni a korábbi pályalemezek elbontása után, főleg a szélső hossztartók felső öveinél (12. és 13. ábra). A fent említett feladatok közül részletesebben csak a pályatáblák szerelését ismertetem. (A meglévő acélszerkezet felújítása jelenleg is tart még.)

11. ábra: A szárnyhíd pályaszerkezet keresztmetszeti szelvénye


12. ábra: A pótlási munkák felmérése a szárnyhídon

13. ábra: Egy szinte teljesen elkorrodálódott kereszttartó felső öve

A pályatáblák és járdapanelek (14. ábra) szerelését három ütemben végeztük. Az első ütemben a nyugati, budai oldal szerelése történt, a mederhídhoz csatlakozó szakasz kivételével. (Egyrészt azért, hogy a gyalogos- és kerékpáros-forgalom fenntartható legyen a mederhíd északi és a szárnyhíd éppen építés alatt nem levő oldalán; másrészt a mederhídhoz való illesztés bonyolultsága, munkaigényessége miatt). A második ütemben végeztük a keleti, pesti oldal szerelését, végül a harmadik fázisban készült el a mederhídhoz csatlakozó szakasz. A pálya- és járdaszerkezet hosszirányban hét egységre lett bontva. Az egy szakaszhoz tartozó pálya- és járdaegységeket a gyári kifektetés során szabták egymáshoz; meghagyva a hosszirányú – és a budai oldalon a tengelyben lévő – ráhagyást. A helyszíni szerelés a sziget felől, a budai oldal hetedik szakaszával indult. A pályaegységet és a járdaegységet a letalpaló bakokra helyezve, a geodéziai bemérést követően lehetett megkezdeni a kapcsolatok – hosszirányú toldások, kereszttartótoldások, letalpa-

ló bakokhoz való rögzítés – elkészítését. Fontos feladat volt a hegesztési munkák megkezdése előtt az elemek stabil, ideiglenes rögzítése és pozícióban tartása. A következő szakasz paneljeit bemérés és a hosszirányú ráhagyás levágása után építettük az előző szakasz elemeihez. A ciklust folytatva, a második szakasz elemeinek beépítésével zárult az első fázis. Az összes kapcsoló varrat elkészülte és a megfelelő forgalomterelő elemek kiépítése után lehetett a gyalogos- és kerékpáros-forgalmat a budai oldalra átirányítani és csak ekkor kezdődhetett meg a pesti oldali vasbeton pálya bontása. A pesti oldalon a kibontást követő állagfelmérés, a hossztartók felső öveinek és

az egyéb hibás részeknek a cseréje után – tervezői művezetés mellett – lehetett elkezdeni a második fázis elemeinek beépítését. A pesti oldali pálya bemérése után lehetett levágni a budai oldali pályán lévő, hossztengely irányú ráhagyást és elkészíteni a két hídfél közötti záróvarratot. A harmadik fázis elemeit a szigeti forgalom ideiglenes lezárásával, rendkívül rövid idő alatt kellett elkészíteni. A pályalemezek toldását a hídépítési gyakorlatban jól bevált, fedett ívű hegesztőeljárással végeztük. Itt a gyökvarratok megtámasztására kerámia alátéteket használtunk. A teljes varratkeresztmetszet kombinált eljárással készült: védőgázos porbeles huzalos hegesztéssel a gyöksorok és fedett ívű hegesztéssel a töltő- és takarósorok. A 15. ábra a pályatáblák hegesztéséhez használt fedett ívű hegesztőautomatát, a 16. ábra egy vele készült fedett ívű hegesztési varratot mutat. A további hegesztési munkákat itt is porbeles huzalos eljárással végeztük. Erre egy jellemző példa a 17. ábrán látható. De ezzel az eljárással készültek a pályaszerkezet alatti toldások, a trapézbordák helyszíni illesztései is, 18. ábra. (A bevont elektródás kézi ívhegesztéssel kapcsolatban hasonló megállapítások tehetők, mint a rácsszerkezet hegesztésénél.) Az építés során természetesen itt is folyamatosan végeztük az MMT szerinti geometriai ellenőrző méréseket és a hegesztési varratvizsgálatokat.

14. ábra: Egy járdapanel beépítés előtt (a háttérben jól láthatók az eredeti járdakorlátok)


55

SZABVÁNYOK, MŰSZAKI IRÁNYELVEK MSZ EN 10025-2:2005 Melegen hengerelt termékek ötvözetlen szerkezeti acélokból. 2. rész: Ötvözetlen szerkezeti acélok műszaki szállítási feltételei MSZ EN 10204:2005 Fémtermékek. A vizsgálati bizonylatok típusai MSZ EN ISO 5817:2008 Hegesztés. Acél, nikkel, titán és ötvözeteik ömlesztőhegesztéssel készített kötései (a sugaras hegesztések kivételével). Az eltérések minőségi szintjei (E) 15. ábra: Fedett ívű hegesztőautomata munka közben

ÖSSZEGZÉS 16. ábra: Egy elkészült fedett ívű varrat

Mire e cikk megjelenik, már teljes mértékben befejeződnek a híd felszerkezetéhez kapcsolódó acélszerkezeti felújítási munkák. Bizonyos szakipari tevékenységek – még a jóváhagyott határidők alapján is – a nyár közepéig elhúzódnak. Azt követően viszont eredeti szépségében – megidézve a 19. század végének hangulatát, de a 21. század forgalmi követelményeihez igazodva – fogja szolgálni – remélhetőleg évszázadokon át – a tömegközlekedés (buszok, villamosok), a személygépkocsik, valamint a gyalogosok, kerékpárosok mozgását a két part között, valamint a szigetre.

Köszönetnyilvánítás Megköszönöm technológusunknak, Jáger Károly úrnak az anyag összeállításához nyújtott segítségét.

MSZ EN ISO 13920:2000 Hegesztés. Hegesztett szerkezetek általános tűrései. Hossz- és szögeltérések. Alak és helyzet MSZ EN ISO 15614-1:2008 Fémek hegesztési utasítása és hegesztéstechnológiájának minősítése. 1. rész: Technológia vizsgálatok acélok ívhegesztésére MSZ EN ISO 17632:2008 Hegesztőanyagok. Töltött hegesztőhuzalok ötvözetlen és finomszemcsés acélok fogyóelektródás védőgázos és védőgáz nélküli ívhegesztéséhez. Osztályba sorolás (E) (E) – Jóváhagyó közleményes, angol nyelvű magyar szabvány ÚT 2-3.404:2002 Közúti hidak építése II. Acélhidak gyártása és szerelése ÚT 2-3.413:2005 Közúti hidak tervezési előírásai III Közúti acélhidak tervezése

17. ábra: A kerékvető toldóvarratának porbeles huzalos hegesztése

Irodalom

18. ábra: A szárnyhíd pályaszerkezete alulnézetben: hasonlóan a főági hídhoz ortotrop szerkezet, trapézbordás merevítéssel

56

[1] KÖBER József: A Margit híd felújítása Hegesztéstechnika 2010/2 29–32. old. [2] Dr. DOMANOVSZKY Sándor: Fényképes tudósítás a Margit híd rekonstrukciójáról MAGÉSZ Acélszerkezetek 2010/3 54–66. old. [3] XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferencia – 2011. május 11–12., Dunaújváros. Előadásgyűjtemény [4] LÜDDECKE, F.; MEHDIANPOUR, M.; GRASSE, W.: Schweissen ermüdungsbeanspruchter Altstahlkonstruktionen – Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten geschweißter Verbindungen aus Flussstahl Stahlbau 77 (2008), Heft 8 – S. 588–594 [5] PEIL, U. et al.; Schweissen unter dynamischer Einwirkung Stahlbau 77 (2008), Heft 10 – S. 721–727 [6] POZSONYI Iván et al: A Margit híd szárnyhídjának felújítása XI. Acélfeldolgozási és Acélépítési Konferencia – 2011. május 11–12., Dunaújváros. Előadásgyűjtemény 73–77. old.


Dési Attila okl. építőmérnök

MOZGATHATÓ GYALOGOS- ÉS KERÉKPÁROSHÍD TERVEZÉSE DESIGNING MOVABLE PEDESTRIAN AND CYCLE BRIDGES A cikk a diplomamunkám rövid összefoglalója, mely a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Hidak és Szerkezetek Tanszékén készült. A feladat tárgya egy mozgatható gyalogos- és kerékpároshíd tervezése volt Baján, a Duna egyik mellékcsatornája, a Türr István átvágás fölött. Az áthidalt távolság ~73 m. A feladat elején elkészítettem egy tanulmányt, melynek első fejezetében bemutattam a helyszínt, és mérlegeltem – a kapott adatok alapján – a fix és mozgatható hidak létjogosultságát jelen feladat megoldása kapcsán. A tanulmány további részeiben még bemutattam a mozgatható hidak alternatíváit egy ezzel a témával is foglalkozó könyv segítségével [1], majd a főbb típusok megépült példáit fotókkal illusztráltam. Hat ötlettervet mutattam be a tanulmány legvégén, azok főbb előnyeivel és hátrányaival, közülük kettőnek a részletesebb kidolgozására tettem javaslatot. Mindkét változatnál figyelemmel kísértem a mozgatáshoz szükséges feltételek teljesülését is. A kiválasztott két típus közül az első egy gördülő csapóhíd, a második pedig egy aszimmetrikus elrendezésű, forgó kábelhíd. Mindkét híd acélszerkezetű, nyitott keresztmetszetű, ortotrop pályalemezű híd. A változatok mérlegelése után a forgóhíd került kiválasztásra, melyet kiviteli terv szinten kidolgoztam. A statikai váz helyes felvétele érdekében javaslatot tettem a mozgatáshoz szükséges gépészeti berendezések megoldásaira is.

BEVEZETÉS A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem építőmérnöki karán végeztem levelező képzésben. A diplomamunka célja az volt, hogy egy olyan kihívásokkal teli munkát válasszak az egyetemi tanulmányaim befejeztével, melynek segítségével a lehető legtöbb tervezési tudást elsajátíthatom és a későbbiekben ezen megszerzett tudást a való életben kamatoztathatom. A feladat készítése során igyekeztem a szerkezet viselkedését nagyon alaposan, minden apró részletre kiterjedően megismerni, és a felmerült problémákat megoldani. E cikkben szeretném bemutatni a tervezés kiindulási adatait, a mozgatható hidak rendszereit megvalósult példákkal, a főbb lépéseket, melyekkel eljutottam a kiválasztott szerkezetig és azt, hogy a statikai számításban milyen különleges esetek fordultak elő. A diplomamunka során tapasztalat hiányában több olyan ellenőrzést végeztem el, melyet a szerkezet méretei nem indokoltak, de az ellenőrző számításokkal megbizonyosod-

This article is the abstract of my diploma thesis at the Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering. The objective of the thesis was to design a movable pedestrian and cycle bridge at one of the branchcanals of the river Danube, over the Türr István Waterway in the town of Baja. Traversed bank-distance: approx. 73 metres. As the first step of the project a study was carried out whereby the location has been introduced and, according to the acquired data, the necessity and validity of constructing either a fixed or movable bridge were evaluated within the scope of the project. In the next chapters of the study the different types of movable bridges were introduced as alternatives, using [1] as a reference followed by a set of photographic illustrations of the more significant types. At the very end of the study six design alternatives were introduced detailing their more important advantages and disadvantages. An in-depth planning of two of these were proposed. To ensure that the conditions enabling the movement of the bridge are fulfilled were ensured by close observation in both bridge alternatives. The first of the selected two bridges is a rolling bascule bridge, the second a bobtail cable-stayed swingbridge. Both of these are open section, orthotropic deck steel bridges. After careful consideration the swing bridge was selected to create the detailed working drawings and calculations for. To ensure that a correct statistical model is established suggestions were made as to what mechanical engineering apparatus and solutions should be used to work the bridge. tam, hogy a tönkremeneteli módok valóban nem mértékadóak.

ELŐTANULMÁNY 1. TERVEZÉSI KIINDULÁSI ADATOK 1.1. Tervezési helyszín Baja Budapesttől 167 kilométerre, délre található a Duna bal partján, a Mohácsi-szigettel szemben. A város három nagy tájegység, a Duna-ártér, a Kiskunsági homokhátság és a Felső-bácskai löszhát találkozásánál épült. A legfontosabb déli átkelőhely a Dunán. A Duna bal oldali mellékága a Sugovica (más néven Kamarás-Duna), amelynek keleti partján Baja belvárosa, nyugati partján pedig a kedvelt üdülőterület, a Petőfi-sziget fekszik; e kettőt híd köti össze. A Petőfi-sziget szomszédságában fekszik a Pandúr-sziget. A két sziget egy szigetet alkotott, mígnem a Ferenc-csatorna tápcsatornája, a Baja-bezdáni tápcsatorna építése során


57

1. ábra: Tervezési helyszín

(1870–1875) a csatorna vonalát folytató Türr István átvágással választották le róla a Petőfi-szigetet (más néven Kis-Pandúr-sziget). A Pandúr-sziget északi végén jelenleg üdülőterület és szántóföldek találhatók, a nagyobbik részén erdő- és vadgazdálkodás folyik. A Sugovica déli végén indul a Ferenc-csatorna. A feladat tárgya egy gyalogos- és kerékpároshíd tervezése, mely a Pandúr-szigetet kötné össze a Petőfi-szigettel és rajta keresztül az egész várossal. Az áthidalandó Türr átvágás hajózóforgalma jelentős, ez teremt kapcsolatot a Vízügyi igazgatóság hajójavító telepe és a Sugovica, illetve a dunai hajózóút között. A biztonságos hajózás és a város védelme érdekében a legmagasabb vízszint esetén is biztosítani kell egy 20 m széles és 9,5 m magas hajózási űrszelvényt, melyen át a város jégtörő hajói is ki tudnak futni egy esetleges jeges árvizes katasztrófa megelőzése érdekében.

1.2. Az ADUKÖVIZIG vízügyi vízállási adatai és feldolgozása

2–3. ábra: A Türr átvágás, tervezési helyszín

Az ADUKÖVIZIG szakaszmérnökei rendelkezésemre bocsátottak mederszintvonalas térképeket és mederszelvényeket a csatornáról. Továbbá adatszolgáltatásként megkaptam tőlük a mért vízállásokat napi lebontásban – 1901. január 1. és 2009. december 31. közötti időintervallumban (csak az 1919-es év hiányzik) – a bajai vízmérce rendszerében. Az észlelőhely 100 m-rel van lejjebb a torkolathoz képest, ezért az adatokat egy az egyben felhasználhattam, módosításra nem volt szükség. A kapott adatokból kiderült, hogy a választott mederszelvényben a partéltávolság 76 m és a várható legmagasabb vízszint magasabb, mint az átvágás koronaszintje. Ilyen vízállás mellett a kívánt 9,5 m magas űrszelvényt fix híd esetén csak nagyon hosszú és magas felvezető töltéssel lehetne biztosítani, ami nem illeszkedne bele a csatorna képébe. (Ha a jeges árvizet veszem figyelembe, akkor kb. 1,2 m + 9,5 m magasnak kellene lennie a felvezető töltésnek.) Mindezeket figyelembe véve, a mozgatható hídszerkezet alkalmazásának vizsgálata indokolttá vált. Mivel a tanulmány során a vízügyi adatokkal rendelkeztem, míg a hajózási szokásokról csupán alapinformációkat kaptam, a következőkben csak az előbbieket mutatom be néhány grafikon segítségével. Az 4. ábrán a vízállási adatok láthatóak évenkénti bontásban. A grafikonról minden év maximum, minimum és közép vízállásai leolvashatók. Jól látható, hogy a minimum

4.ábra: Vízállási adatok feldolgozása

58


vízállások évről évre egyre kisebbek és a közép vízállások is csökkenő tendenciát mutatnak. Ami ugyancsak érdekes, hogy a maximális vízállások egyre szélsőségesebbek az elmúlt évtizedekben. A grafikonon feltüntettem a legnagyobb jeges árvizet, a legnagyobb árvizet és a legkisebb vízállást ezen időintervallumban. A tervezés alapkoncepciója az volt, hogy a hídsarukat a létező legnagyobb vízszint fölött 20 cm-rel helyezzem el, valamint hogy a gépészet is védve legyen a víztől.

1.3. Az ADUKÖVIZIG hajóinak adatai és információi a hajózásról A bajai szakaszmérnököktől megkaptam az ADUKÖVIZIG hajóinak adatait, melyek bemutatásától jelen cikk keretei között eltekintek. Kiegészítő információként még a következőket tudtam meg a hajózási szokásokról: – 700 cm-es vízállás felett, csak indokolt esetben futnak ki a hajók. – 800 cm-es bajai vízszint felett csak a jégtörő fut ki jeges ár esetén, de előfordulhat olyan eset is, hogy a kitűző hajónak is ki kell futni. – 800 cm felett zárlat van és csak különleges engedéllyel futhatnak ki a hajók (kivéve a jégtörő hajókat jeges árvíz esetén). – Az ADUKÖVIZIG legmagasabb hajója a Jégtörő-XI-es, melynek árboca a víztől számítva 8 m magas. – A kitűző hajók, amelyek minden nap kifutnak, 6 m magasak.

ján. Ezek alapján a mozgó hídszakaszokat a következő csoportokba lehet sorolni: 1. forgatás egy rögzített, keresztirányú vízszintes tengely körül – Tengelycsapos csapóhíd vagy Billenőhíd; 2. forgatás egy keresztirányú vízszintes tengely körül, ami egyidejűleg hosszanti irányban mozgat – Gördülő/guruló csapóhíd vagy Gördülő billenőhíd; 3. forgatás egy rögzített függőleges tengely körül – Forgóhíd vagy Forgatható híd; 4. mozgatás egy rögzített függőleges tengely mentén – Felvonóhíd vagy Emelhető híd; 5. mozgatás egy rögzített vízszintes tengely mentén – Behúzható vagy Eltolható híd és Szállítóhíd; 6. forgatás egy rögzített, hosszirányú tengely körül – Pörgő híd; 7. forgatás több keresztirányú vízszintes tengely körül – Összehajtható híd vagy Repülőhíd. A fent említett forgási tengelyek általában merőlegesek a híd hosszanti tengelyére, de van olyan híd, amelynél szöget zár be azzal. Az említett elmozdulásokat elsődlegesnek nevezzük, mert néhány típus esetén vannak a biztosításhoz és kioldáshoz szükséges másodlagos kísérő elmozdulások.

2.2. Megvalósult példák

6. ábra: Lengőkarú csapóhíd – Kolenhaven bridge (Svédország – 2004) Közúti híd, fesztáv: 12 m, szélesség: 14 m 5. ábra: Az ADUKÖVIZIG hajói

2. MOZGATHATÓ HIDAK RENDSZEREI 2.1. Szerkezeti alternatívák A mozgatható hidak legfontosabb csoportosítása maga a mozgásmechanizmushoz való besorolás. Az összes mechanizmus visszavezethető az eltolás és a forgatás kombinációira. Egy angol szakirodalmi könyvben ([1] Gerard Parke and Nigel Hewson – ICE manual of bridge engineering – second edition) találtam meg a – véleményem szerint – leglogikusabb csoportosítási felsorolást. Még az egészen egyedi hidak is valamilyen csoportba sorolhatóak ezen felsorolás szerint. A könyv szerint az altípusok egyértelműen elkülöníthetők az elmozdulás fajtája, illetve az elmozdulás tengelye alap-

7. ábra: Egyszerű tengelycsapos csapóhíd – Puente de las Delicias (Sevilla, Andalusia, Spanyolország – 1991) Közúti híd, fesztáv: 50 m


59

8. ábra: Belidor csapóhíd – Forton Lake Bridge (Gosport, UK – 2000) Gyalogos- és kerékpároshíd, fesztáv: 18 m

11. ábra: Forgóhíd – Pont des Docks (Le Havre, Franciaország – 2005) Közúti híd, fesztáv: 49,1 m, szélesség: 13,3 m

9. ábra: Lengőkarú csapóhíd – Slauerhoffbrug (Leeuwarden, Hollandia – 2000) Közúti híd, fesztáv: 16 m, szélesség: 14 m

12. ábra: Forgóhíd – Samuel Beckett Bridge (Dublin, Írország – 2006–2010) Közúti híd, fesztáv: 123 m, magasság: 48 m, szélesség: 28–33 m, acélszerkezet súlya 2600 t, ballaszt súlya: 2800 t

10. ábra: Gördülő csapóhíd – Knapps Narrows Bridge (Tilghman Island, USA – 1998) Közúti híd, fesztáv: 21,884 m

60

13. ábra: Felvonó híd – Lowry Center Footbridge (Manchester, UK – 2000) Gyalogos- és kerékpároshíd, fesztáv: 92 m, biztosított magasság max. 16 m


14. ábra: Felvonó híd – Tower Bridge (Sacramento, California, USA – 1934-1936) Közúti híd, fesztáv: 61m, szélesség: 16 m, biztosított magasság max. 30,5 m

18. ábra: Pörgő híd – Gateshead Millennium Bridge (Gateshead – Newcastle, UK – 1998–2001) Gyalogos- és kerékpároshíd, fesztáv: 105 m, hossz: 126 m, szélesség: 8 m, acélszerkezet: 800 t

15–16. ábra: Szállító híd – Vizcaya Bridge (Vizcaya, Spanyolország – 1893) Fesztáv: 165 m, magasság: 50 m. A nap 24 órájában működik és 8 percenként jár

19. ábra: Összehajtható híd – Curling Bridge (Paddington Basin, London, UK – 2008) Gyalogos- és kerékpároshíd

17. ábra: Szállító híd – Royal Victoria Dock Bridge (London, UK – 1998) Funkció: gyalogoshíd, fesztáv: 127,5 m, a gondola még nincs felszerelve

20. ábra: Összehajtható híd – Hörnbrücke (Kiel, Németország – 1997) Autók és gyalogosok részére is alkalmas, fesztáv: 25,5 m, szélesség: 5 m


61

3. ÖTLETTERVEK A HELYSZÍNRE

A helyszínre a 21–26. ábrákon látható hat ötlettervet készítettem, melyeknél a főbb szempontok a következők voltak: – Mind a hajózási, mind a közlekedési áthaladás biztosítva legyen.

– A hajózási űrszelvény magassága lehetőleg korlátlan legyen. – A gépészet a legnagyobb vízszinttől védve, biztonságos helyen legyen elhelyezve. – A hídsaruk az eddig mért legnagyobb jeges árvíz magassága fölé kerüljenek. – A híd mozgatásakor semmilyen szerkezeti elem ne kerüljön az eddig mért legnagyobb jeges árvízszint magassága alá. (pl. csapó hidak ellensúly felőli szárnya), mert azok

gWOHWWHUY&VĘFVDSFVDSyKtG7UXQLRQEDVFXOHEULGJH

gtletterv 3.b. )orgyhtd (6Zing bridge) 2ldalnpzet

+DMy]iVLĦUV]HOYpQ\/19P%I HVHWpQ (20m x 9,5m)

mozgis irinya

3HWĘIL V]LJHW

3and~r sziget

partmenti ~t

t|ltps, ~t

13.00

C

10.00

7.00

D

E

F tervezett timaszvonal

13.00

B

ĥrszelvpny teteje +100,30 mBf.

jelenlegi partpl

jelenlegi partpl

tervezett partpl

ĥrszelvpn\ teteje +100,30 mBf.

3DQG~U V]LJHW

64.50 21.50

A

tervezett partpl

timasz vonal ...

E

hidpillpr tengely

14.50

D hidpillpr tengely

hidpillpr tengely

20.50

C retesz zir helye

timasz vonal ...

20.50

B

hidpillpr tengely

70.00 14.50

A

tervezett timaszvonal

2ldalnpzet

$lternattvik

hidpillpr tengely

3.1. Változatok bemutatása

+ajyzisi Ħrszelvpny LNV (+90,80 mBf.) esetpn (20m x 9,5m)

3etĘfi sziget

mozgis irinya

W|OWpV, ~W

partmenti ~t

0ircius 15. sptiny

0ircius 15. sptin\ +92,73 mBf.

+92,73 mBf. max jegeV irvtzVzint 195. mirc. 13.

LNV +981 +90,80 mBf. 195. j~n. 19. - j~n. 20.

-elmag\arizat

burkolat È9

libazati kĘVzyriV

zirykĘ

05

+92,73 mBf. +90,80 mBf.

libazati kĘVzyriV

-elmagyarizat

burkolat

tervezett rpzsĦ

ÈV

vb. szerkezet (npzet)

%ajai vtzmprFe 000 099m%I 1988.deFember 8ityl prvpn\eV

+89,90 mBf.

rpzsĦ

libazati kĘszyris

zirykĘ

+05

vb. szerkezet (metszet)

+85,10 mBf.

libazati kĘszyris

1901. jan. 1. - 2009. dec. 31.

meglpvĘ vb. szerkezet

LKV +51 +81,50 mBf. 2003. aug. 31. - szept. 1.

vb. szerkezet (npzet) meglpvĘ vb. szerkezet

LKV +51 +81,50 mBf. 2003. aug. 31. - szept. 1.

kĘszyris

Bajai vtzmprce 000 80.99mBf 1988.december 8-ityl prvpnyes

kĘszyris

Komokos kavics felt|ltps

homokos kavics felt|ltps

~j f|ldfelt|ltps

~j f|ldfelt|ltps

t|ltps felsĘ stkja

t|ltps felsĘ stkja

)ellnpzet

10.00

7.00

E

F

2,85 5%

D


13.00

C

mozgis irinya

hidpillpr tengely

13.00

B

2,85 5%

vb. ellens~ly

21.50

A

hidpillpr tengely

E timasz vonal ...

14.50

D hidpillpr tengely

timasz vonal ...

20.50

C retesz zir helye

20.50

B hidpillpr tengely

14.50

A

64.50

hidpillpr tengely

70.00


)ellnpzet

+92,73 mBf

+92,73 mBf

2,85 5%

o.n.

+92,73 mBf

o.n. mozgis irinya

21. ábra: 1. ötletterv: Két részben nyíló csőcsap csapóhíd

24. ábra: 3. b. ötletterv: Egy részben nyíló forgóhíd gtletterv 3.c. )orgyhtd (6Zing bridge)

gWOHWWHUY*|UGOĘFVDSyKtG5ROOLQJEDVFXOHEULGJH sarokpont Po]JisLrin\a

2ldalnpzet

t|ltps, ~t

3etĘIL s]Lget

3and~r sziget

partmenti ~t

t|ltps, ~t

13.00

7.00

E

F timaszvonal ...

13.00

D

hidpillpr tengely

13.00

C

retesz zir helye

13.00

B

G

jelenlegi partpl


tervezett partpl

jelenlegi partpl

+aMy]isLĦrs]elYpny/19P%I esetpn (20m x 9,5m)

3anG~r s]Lget

68.00 9.00

A

F tervezett timaszvonal

Kidpillpr tengely

sarokpont Po]JisLrin\a

20.00

E


tegely Po]gisinak Lrinya

tervezett partpl

13.00

D

Kidpillpr tengely

Kidpillpr tengely

13.00

C


10.00

B

hidpillpr tengely

68.00 12.00

A

timaszvonal ...

2ldalnpzet

2,85 5%

o.n.

2,85 5%

o.n.

2,85 5%

+92,73 mBf

+ajyzisi Ħrszelvpny LNV (+90,80 mBf.) esetpn (20m x 9,5m)

3etĘfi sziget partmenti ~t

0ircius 15. sptiny +92,73 mBf.

+92,73 mBf. max jeges irvtzszint 195. mirc. 13.

LNV +981 +90,80 mBf. 195. j~n. 19. - j~n. 20.

eredeti terepvonal

05

+92,73 mBf.

libazati kĘszyris

-elmagyarizat

burkolat

tervezett rpzsĦ


%ajai vtzmprFe 000 099m%I 1988.deFember 8ityl prvpnyes

+89,90 mBf.

rpzsĦ


ÈV +05 +85,10 mBf. 1901. jan. 1. - 2009. dec. 31.

libazati kĘszyris

zirykĘ


LKV +51 +81,50 mBf. 2003. aug. 31. - szept. 1.

libazati kĘszyris


LKV +51 +81,50 mBf. 2003. aug. 31. - szept. 1.

kĘszyris

Bajai vtzmprce 000 80.99mBf 1988.december 8-ityl prvpnyes

kĘszyris



~j f|ldfelt|ltps

~j f|ldfelt|ltps t|ltps felsĘ stkja

t|ltps felsĘ stkja

)ellnpzet A

13.00

13.00

7.00

B

C

D

E

F

G mozgis irinya

2,85 5%

mozgis irinya

13.00

timaszvonal ...

F

13.00

hidpillpr tengely

E

68.00 9.00

retesz zir helye

Kidpillpr tengely

D


C

20.00

2,85 5%

B

13.00

Kidpillpr tengely

A

Kidpillpr tengely

13.00


10.00

hidpillpr tengely

68.00 12.00

timaszvonal ...

)ellnpzet

+92,73 mBf

+92,73 mBf

+92,73 mBf

2,85 5%

o.n.

+92,73 mBf

o.n.

2,85 5%

mozgis irinya (akkor indul, amikor a mir a misik szakasszal

mozgis irinya

22. ábra: 2. ötletterv: Egy részben nyíló gördülő csapóhíd

25. ábra: 3. c. ötletterv: Két részben nyíló forgóhíd

gWOHWWHUYD)RUJyKtG6ZLQJEULGJH

gWOHWWHUY)JJĘOHJHVIHOYRQyKtG9HUWLFDOOLIWEULGJH 2ldalnpzet

68.00 15.00

3.00

F

G

13.00

13.00

C

D


W|OWpV, ~W

3HWĘIL V]LJHW

3DQG~U V]LJHW

partmenti ~t

W|OWpV, ~W

20.00

E

G


jelenlegi partpl

jelenlegi partpl

tervezett partpl


3DQG~U V]LJHW

68.00 22.00

A

Kidpillpr tengely

E

Kidpillpr tengely

hidpillpr tengely

15.00

D

tervezett partpl

15.00

C

hidpillpr tengely

15.00

B

retesz zir helye

5.00

A

2,85 5%

o.n. 2,85 5%

o.n.

2ldalnpzet


3HWĘIL V]LJHW

mozgis irinya

partmenti ~t


+92,73 mBf. max jegeV irvtzVzint 195. mirc. 13.

LNV +981 +90,80 mBf. 195. j~n. 19. - j~n. 20.

rp]VĦ

+92,73 mBf.

-elmagyarizat

libazati kĘVzyriV

+89,90 mBf.

rp]VĦ

-elmagyarizat

burkolat

tervezett rpzVĦ




È9 05 5,0 m%I 1901. jan. 1. - 2009. dec. 31.

libazati kĘVzyriV

zirykĘ

libazati kĘVzyriV


LKV +51 +81,50 mBf. 2003. aug. 31. - szept. 1.

kĘszyris


kĘszyris



~j f|ldfelt|ltps

~j f|ldfelt|ltps

t|ltps felsĘ stkja

t|ltps felsĘ stkja

)ellnpzet

68.00 15.00

3.00

F

G

22.00

A

mozgis irinya

13.00

C

13.00

D

2,85 5%

E

+92,73 mBf

+92,73 mBf

2,85 5%

o.n.

mozgis irinya

mozgis irinya (akkor indul, amikor a mir a misik szakasszal

23. ábra: 3. a. ötletterv: Két részben nyíló forgóhíd

62

+92,73 mBf

o.n.

2,85 5%

o.n.

G

26. ábra: 4. ötletterv: Felvonó híd


2,85 5%

o.n. 2,85 5%

htd pillpr ps gpppszet

+92,73 mBf

20.00

E

2,85 5%

15.00

D

Kidpillpr tengely

15.00

C

hidpillpr tengely

mozgis irinya

retesz zir helye

15.00

B

hidpillpr tengely

5.00

A

68.00

Kidpillpr tengely

)ellnpzet

5%

0 9, m%I

rpzVĦ

eredeti terepvonal


LKV +51 +81,50 mBf. 2003. aug. 31. - szept. 1.

max jegeV irvtzVzint 195. mirc. 13.

LNV +981 +90,80 mBf. 195. j~n. 19. - j~n. 20.


È9 05 5,0 m%I 1901. jan. 1. - 2009. dec. 31.

libazati kĘVzyriV

zirykĘ


+89,90 mBf.

burkolat

tervezett rpzVĦ

5%

0 9, m%I

kibel lehorgonyzisi pontok

rpzVĦ

eredeti terepvonal

5%

+101 +91,13 mBf.

rpzsĦ

eredeti terepvonal


5,0 m%I

1901. jan. 1. - 2009. dec. 31.

max. jeges irvtzszint 195. mirc. 13.

LNV +981 +90,80 mBf. 195. j~n. 19. - j~n. 20.

-elmagyarizat

burkolat È9

libazati kĘszyris

zirykĘ

0ircius 15. sptiny +92,73 mBf.

+89,90 mBf.

rp]sĦ

tervezett rpzsĦ

5%

0 9, m%I

rpzsĦ

5%

+101 +91,13 mBf.

rpzsĦ

eredeti terepvonal


5,0 m%I

1901. jan. 1. - 2009. dec. 31.

max. jeges irvtzszint 195. mirc. 13.

LNV +981 +90,80 mBf. 195. j~n. 19. - j~n. 20.

+89,90 mBf.

rp]VĦ

tervezett rpzVĦ

+92,73 mBf.

0 9, m%I

rpzVĦ

eredeti terepvonal

5%

védelmét csak költséges szekrény keresztmetszetű vasbeton pillér műtárgyakkal lehetne megoldani, melyeknél a felúszás miatti veszély még további gondot jelentene. – A hídon egy mentőautó áthaladása lehetőség szerint megengedett legyen – magasságilag elférjen. – A mozgatáshoz szükséges energiát – ahol lehet – ellensúlyok használatával csökkenteni lehessen. – A híd esztétikus legyen.

A kiválasztott két verzió előnyeit és hátrányait a 4.4 pontban részleteztem.

3.2. Konklúzió Az ötlettervek előnyeit és hátrányait mérlegelve, két változat lett kiválasztva továbbdolgozásra. Az egyik a 22. ábrán

4. KÖZELÍTŐ SZÁMÍTÁSOK 4.1. A kiválasztott két változat ismertetése

látható gördülő csapóhíd, a másik pedig a 24. ábrán látható aszimmetrikus elrendezésű forgó kábelhíd.

TERVEZÉS

1. változat – Gördülő csapóhíd

2. változat – Forgóhíd

A híd 2 főtartós nyitott keresztmetszetű, trapéz hosszbordákkal merevített ortotrop pályalemezű acélhíd. A híd 3 szakaszból áll és két keretállásból. Az I. szakasz egy 3 támaszú szakasz 12 m és 9 m-es támaszközökkel. A rövidebbik 9 m-es rész kapja meg a mozgatható hídszerkezet terheit nyitáskor egy fogazott sín közvetítésével, mely így vízszintes terheket is képes átadni a szakasznak. A II. szakasz a mozgatható híddarab, mely 24 m-es támaszközű. A szakasz végén egy vb. ellensúly található, mely a mozgatáshoz szükséges energiafelhasználást hivatott csökkenteni. Az I. és a II. szakasz találkozásánál kétoldalt a keretállások biztosítják azt, hogy a II. szakasz vízszintes forgástengelyét eltolva a gépház segítségével – mely a keret tetején található fogazott lécen hajtja hátra vagy előre magát – a II. szakasz felemelkedjen és biztosítsa az űrszelvényt a hajók számára. A III. szakasz egy fix kéttámaszú híd.

A híd 2 főtartós nyitott keresztmetszetű, laposacél hosszbordákkal merevített, ortotrop pályalemezű acél kábelhíd. A híd 2 szakaszból áll. Az I. szakasz, egy 2 támaszú fix hídszakasz, 21 m-es támaszközökkel. A II. mozgatható, kábelekkel merevített hídszakasz szerkezeti hossza 43,10 m, mely zárt állapotban 3 támaszú 25,50 m és 17,00 m-es támasz tengelytávolságokkal. Ez a szakasz nyitáskor a középső támasz függőleges tengelye körül fordul el, így a híd – ebben az állapotában – 1 támaszú, 2 irányba konzolos szerkezetté alakul. A mozgatást a süllyesztő-emelő végtámaszok és a forgástengelyre központosan, egy 3,5 m átmérőjű, acél hengerpalást alatti talp csapágy biztosítja.

Nyitás lépései: 1. A hajó várakozik, míg az I. és II. hídszakaszt lezárják a forgalom elől. 2. A hidat felemelik. Zárás lépései: 1. A hajó a mozgatási zónát elhagyta. 2. A hidat leengedik 3. A gyalogosforgalmat megnyitják. Mozgatás megkezdéséhez szükséges követelmények: – kezelőszemélyzet, aki felügyeli a folyamatot – jelzőrendszer a gyalogosok és a hajók számára – a hó letakarítása a mozgatás megkezdése előtt

Nyitás lépései: 1. A hajó mozgatási zónán kívül várakozik, míg a hídszakaszt lezárják a forgalom elől. 2. A végtámaszokat leengedik. 3. A hidat 90°-kal elforgatják. Zárás lépései: 1. A hajó a mozgatási zónát elhagyta. 2. A hidat visszaforgatják. 3. A végtámaszok kitolásával a hidat zárják. 4. A gyalogosforgalmat megnyitják. Mozgatás megkezdéséhez szükséges követelmények: – kezelőszemélyzet, aki felügyeli a folyamatot – jelzőrendszer a gyalogosok és a hajók számára – a hó letakarítása a mozgatás megkezdése előtt

1. változat – Gördülő csapóhíd

2. változat – Forgóhíd 23,00 m

Szabadnyílás középen: Szerkezeti hossz:

21,80 + 26,00 + 20,25 = 68,05 m

21,80 + 43,50 = 65,30 m 4,1m x 2,5m

Közlekedési űrszelvény:

2,5% (kétoldali)

Keresztesés: Hosszesés:

vízszintes

Alapozás:

Φ80-as fúrt CFA cölöpök, a hídpillérek alatt az alapozási sík: 68,00 mBf

Felszerkezet: Pilon: Kábelek:

két főtartós, nyitott keresztmetszetű, trapéz hosszbordás, ortotrop pályalemezű acélhíd

két főtartós, nyitott keresztmetszetű, laposacél hosszbordás, ortotrop pályalemezű acél híd

–

hosszanti irányban 60°-ban megdöntött, 2 helyen összekötött

–

3 pár, sugaras elrendezésű, St 1570/1770 minőségű PFEIFER PG40-es rendszer


63

A

B

C

D

E

C

D

F

27. ábra: 1. változat – Gördülő csapóhíd oldalnézete

A

B

28. ábra: 2. változat – Forgóhíd oldalnézete

64


E

4.2. A gördülő csapóhíd közelítő számítása A közelítő számítás során a híd főbb méreteit meghatároztam. A kézi számításokat az Axis VM statikai végeselemes programban síkbeli rúd modellek alkalmazásával ellenőriztem. A számításokban az ortotrop pályalemezben kialakuló „shear lag” hatást az együtt dolgozó szélesség segítségével vettem figyelembe.

hat ezen a szakaszon. Amikor a hidat elkezdem nyitni, ez a támasz megszűnik. Az I. szakasz egy folytatólagos 3 támaszú tartó. qx [kN/m] qz [kN/m] g [kN/m] 24000

Esetek

4 78 77

A híd három szakaszból áll. A II. szakasz méretezésénél a következő eseteket vettem figyelembe: 1. A híd zárt állapotban van és szabad az út a gyalogosforgalomnak. 2. A hidat éppen elkezdik nyitni. A friss havat nem takarították el és a híd üzemi zavar hatására vagy fagyás miatt a szerkezet ránt egyet, ami miatt dinamikus többlet alakulhat ki. 3. A hídnak a nyitását éppen befejezik – az ellensúly még pont nem fekszik le. Ekkor a szerkezetre a szélteher lehet a mértékadó, melyet az EC szerint kétféleképpen is felvettem. A szélteher nagyságát egyszer megvizsgáltam, mintha egy a szél ellenébe tett téglalap alakú test lenne, és egyszer, mintha egy tábla lenne. Az utóbbi esetben volt nagyobb a szélteher.

9500

3

2

1

30. ábra: II. szakasz: a híd zárt állapotban van (önsúly és hasznos teher terheli)

1/2 qz [kN/m] g [kN/m]

A II. szakasznál a 2. eset volt a mértékadó a vizsgált elemek esetén.

24000

4

Az I. szakasz méretezésénél: 1. A híd zárt állapotban van és szabad az út a gyalogosforgalomnak. 2. A II. szakasz nyitás közben terheli az I. szakaszt.

77 78

9500

1

14500

3

2

31. ábra: II. szakasz: a hidat éppen elkezdik nyitni (dinamikus tényezővel szorzott önsúly és hó teher terheli)

q [kN/m]

Az I. szakasznál a 2. eset lesz mértékadó. Mivel a II. szakasz egy íves felületen gördül az I. szakaszon, az érintkező felületek esetén vizsgáltam az érintkezési feszültségeket közelítőleg a Hertz-féle képlet segítségével, ez a vizsgálat mértékadó lesz. Az erőátadások miatt továbbá szükséges mind a két szakasz érintkező elemei mögött sűrű merevítőborda-hálózatot alkalmazni a fellépő stabilitási problémák elkerülése végett.

14500

g [kN/m]

29. ábra: II. szakasz: A ábrán az eredő alakváltozások láthatóak az Axis VM modell esetén a nyitás megkezdésekor

Közelítő statikai váz A II. szakasz bal oldali támaszánál elvágtam a tartót és befogást feltételeztem – ezt az ellensúly, a befutó ferde rúd és a megvastagított km-ek együttes hatásának tételezem föl. A ferde becsatlakozó rudat az első csomóponti hosszal vettem föl, mivel a jobb oldali szél hatására ez a rúd nyomottá válik, de a rúd tengelyéhez képest merőlegesen csatlakozó rudak megtámasztják, ezért elég csak ezen a hosszon vizsgálnom kihajlási problémákra. Végül a jobb oldali támaszt csuklós-görgős támasznak vettem föl, ha a híd zárt állapotban van, és a gyalogosforgalom megindul-

2

32. ábra: II. szakasz: a hídnak a nyitását éppen befejezik (önsúly és jobbról ható szél teher terheli)


65

Kritériumok: qz [kN/m]

A következő kritériumokat állítottam föl a II. szakasznál a mozgathatóság és zárhatóság érdekében.

g [kN/m]

A

Fz [kN] Fx [kN]

B 12000

C

9000 21000

33. ábra: I. szakasz: A II. szakasz az I. szakaszt nyitás közben a mértékadó helyen terheli (önsúly, hó és az I. szakasz dinamiuks tényezővel felszorzott súlya terheli)

4.3. Az aszimmetrikus elrendezésű forgó kábelhíd közelítő számítása A forgó kábelhíd közelítő statikai számítását az Axis VM végeselemes program segítségével végeztem el. A végeselemes programban egy síkbeli rúd és rácsrúd elemeket tartalmazó modellt alkalmaztam. A számítás során felvettem az I. és II. hídszakaszok merevítőtartóinak keresztmetszetét, a II. szakaszon az ellensúly elhelyezkedését és tömegét, a pilon keresztmetszetét, a kábeltípust és az alkalmazott átmérőjét. A szerkezeti acélok anyagminőségének az S235 minőséget választottam. A híd közelítő vizsgálatánál a következő terheket vettem figyelembe: önsúly jellegű terhek (szerkezet, korlát, világítás, ellensúly), feszítési teher, hóteher (szimmetrikus és aszimmetrikus elrendezésben is) és hasznos teher. A teherkombinációk képzésekor az EC előírásait követtem. A szerkezetet vizsgáltam zárt és nyitott állapotokban is.

Közelítő statikai váz A statikai váz egy kábelekkel merevített folytatólagos többtámaszú tartó. A merevítőtartónál figyelembe vettem a „shear lag” hatást az együtt dolgozó szélesség segítségével. A középső támaszt a 3,5 m átmérőjű acélhenger adja, mely a terheket a csapágyakon keresztül továbbítja a hídpillér felé. Ezt a hengerpalást alatti vonal menti támaszt, az átmérő távolságában elhelyezett két pontbeli támasszal közelítem. Ezen támaszok vízszintes irányú terheket is fel tudnak venni. A szélső támaszok csak zárt állapotban vannak jelen, nyitáskor eltűnnek, ekkor a szerkezet kétoldalt konzolossá válik, mely konzolokat a kábelek függesztik. A merevítőtartó–pilon kapcsolatot nyomatékbírónak tekintem. A kábelekben előfeszítést alkalmazok.

17 332

26 152

16 21 0

O

6 18 26

A

3500

3500

8000

14000 25500

C

B 14000 17000

42500

34. ábra: II. szakasz statikai váza zárt állapotban

66

3000

I. Forgatáskor – nyitott állapotban 1. A két szabad vég közül (A és C vég – lásd a 34. ábrát) a C vég mindig hajoljon le a vízszinteshez képest. 2. Az A végnek is le kell hajolni legkésőbb akkor, amikor a C véget záráskor felemelem. Ezzel tudom biztosítani, hogy pozitív (felfele mutató) támaszreakció keletkezzen a végeken záráskor, amikor a gépészet megemeli azokat. 3. Ne keletkezzen forgatáskor húzó támaszreakció (ne boruljon le a szerkezet). Közelítőleg a támaszt két fix csuklós támasszal vettem föl, melyek a körhenger átmérőjének távolságára vannak elhelyezve. A két támasz közötti szakasz feszültségeit fenntartásokkal kezeltem, mivel a pilon becsatlakozásánál a pilonról átadódó igénybevételek egy jóval erősebb szerkezetet fognak „megtámadni” ezen a szakaszon, melyet csak a részletes számítás során vettem figyelembe. II. Zárt állapotban 1. 400 MPa-ig legyenek megfeszítve a kábelek, ha a híd üres állapotban van. (Nyitáskor ennél nagyobb feszültségeket várok) 2. A szerkezet két végén pozitív támaszreakció keletkezzen (gépészettel biztosítom) – veszélyes csak az egyik nyílás terhelése. 3. A hasznos terheket is a csapágy viseli a középső körhenger alatt. 4. Alakváltozásra megfeleljen.

Eszközeim ezen szakasz kritériumainak betartásához: 1. 2. 3. 4.

Az ellensúly oldali kábel becsatlakozásának helye. A kábelmerevség változtatása az kábelméret módosításával. A pilon hajlítási merevsége. Az ellensúly méreteinek változtatása és elhelyezése.

Kritériumok teljesítéséhez elvégzett lépések: 1. lépés: Kábel nélkül kiegyensúlyoztam a szerkezetet az ellensúllyal (mérleg elve). 2. lépés: Zárt állapotban terheletlen híd esetén megfeszítettem a kábeleket 400 MPa-ig. 3. lépés: SLS teherkombinációkban, amikor a híd nyitva van a merevítőtartó alakváltozásait vizsgáltam, hogy tudom-e teljesíteni a zárás kritériumait. 4. lépés: ULS-EQU teherkombinációkban a középső támasz(ok) reakcióerőinek előjeleit vizsgáltam. 5. lépés: ULS-STR teherkombinációkban a kábelek feszültségeit ellenőriztem. 6. lépés: ULS-STR teherkombinációkban a merevítőtartó feszültségeit ellenőriztem. 7. lépés: SLS teherkombinációkban, amikor a híd zárva van a merevítőtartó alakváltozásait vizsgáltam. Ezeket a lépéseket addig ismételtem, amíg el nem jutottam a kiválasztott kábelig és kiválasztott pilon keresztmetszetig. A fokozatos közelítéshez a már előzőekben felsorolt eszközöket használtam. Kezdetben az ellensúly felőli oldal hosszát kellett növelnem, mert túlságosan egyenlőtlen volt a szerkezet, utána pedig a kábel és a pilon merevségét csökkentettem, mert az előzetesen felvett kábelek túlságosan megemelték a merevítőtartó két végét (nem voltak kihasználva és a zárás teljesíthetetlen volt.).


4.4. A két változat értékelése A kiválasztott két változat közül az első ugyan robusztus ipari megjelenésű, de talán jól illeszthető a kikötő és a hajójavító környezetébe. A forgóhíd ezzel ellentétben, a kábelek felhasználásával, esztétikus, karcsú szerkezetté formálható. A két változat közül egyik sem korlátozza a hajózási űrszelvény magasságát. A gördülő csapóhíd nagy előnye, hogy az emelést az ellensúly segítségével könnyíteni lehet. Ez a forgóhíd esetében nem igaz, sőt a forma miatt szükséges ellensúly még növeli is a szerkezet önsúlyát. Mindkét változat nagy előnye, hogy egy részben mozgathatóak, így a gépészeti berendezéseket nem duplán kell biztosítani. Igaz, hogy a gépeknek nagyobb teljesítményt kell tudniuk és a tartószerkezetek méretei is növekednek, a meghibásodás lehetősége viszont a felére csökken, továbbá nincs szükség a gépek összehangolására sem. Fontos tényező a gépészet egyszerűsítése, mert az ilyen hidaknál a gépészeti berendezések beszerzése, működtetése, karbantartása és javítása nagy költségeket jelent. A forgóhíd nagy hátránya, hogy a szerkezet elfordulása miatt a hídtengelyre merőlegesen is nagy teret kell biztosítani, ezzel szemben a gördülő csapóhíd nagy előnye, hogy a mozgatás a híd tengelyében megoldható. A merevítőtartó keresztmetszeti magassága a gördülő csapóhídnál magasabb és általában is több acélszerkezet szükséges a felszerkezethez, mivel a mozgatható hídszakaszhoz biztosítani kell a gördülési felületet, tartani kell az ellensúlyt, mozgatás közben az erőjátékok megváltoznak, és legvégül a mozgó hídszakasz súlyát is el kell viselni egy másik szakasznak. A fentieket mérlegelve az esztétikusabb és kevesebb acélszerkezettel járó forgóhidas változatot választottuk ki kidolgozásra.

5. ASZIMETRIKUS ELRENDEZÉSŰ FORGÓ KÁBELHÍD RÉSZLETES SZÁMÍTÁSA 5.1. A kiválasztott változat ismertetése A 4.1. pontban leírtakhoz képest a következőkben tértem el. A mozgatható szakasznál a pilonokat 5°-os szögben megdöntöm egymás felé és két helyen összekötöttem őket. A lábak megdöntésének feltétele volt, hogy egy teljes szélességű 3,5 magas űrszelvényt biztosítsak egy áthaladási engedéllyel rendelkező járműnek. A megengedett jármű súlya 120 kN.

5.2. A szerkezetre ható terhek A részletes számítások során a következőekben felsorolt terheket vettem figyelembe:

Állandó terhek ÖNSÚLY JELLEGŰ TERHEK Ebbe a csoportba tartozik az acélszerkezet önsúlya, a vasbeton ellensúly és az egyéb önsúly jellegű terhek, mint a korlát, a világítás és a gépészet. Az I. szakasz szerkezeti hossza 21,8 m, az acél tartószerkezet össztömege 16,9 tonna, ami négyzetméterre vetítve 173 kg/m2 anyagszükségletet jelent. Az II. szakasz szerkezeti hossza 43,1 m, az acél tartószerkezet össztömege 44 tonna, amiből a merevítőtartó tömege, a középső hengerpalásttal és diafragma hálózatával

együtt 38,6 tonna. Négyzetméterre vetítve az anyagszükségletet pilon nélkül 200 kg/m2, pilonnal együtt pedig 228 kg/m2. Az ellensúly tömege 6 tonna és erőkarja a középső henger alakú támasz középpontjától mérve 15,22 m. KÁBELFESZÍTÉSI ERŐ A kábelek elő vannak feszítve a híd zárt állapotában 400 MPa-ig.

Esetleges terhek HÓTEHER A szerkezet számításánál figyelembe vettem a hóterhet, melyre a szabvány azt írta, hogy a mechanikusan mozgatható hidak esetén aszimmetrikus hótehereloszlást kell figyelembe venni. A hóterhet, csak a II. szakaszon és csak nyitott állapotban vettem figyelembe, mert a többi esetben a gyalogosteherhez képest kisebb. A havat a mozgatás megkezdése előtt le kell takarítani, melyet az üzemeltetőnek figyelembe kell venni! Ennek ellenére feltételezek egy emberi hanyagságból származó, rajta felejtett havat a hídon mozgatás közben, és vizsgálom, hogy helyzeti állékonyságra, üzemi lehajlásokra és szilárdságilag/stabilitásra megfelel-e így a híd. A hóteher karakterisztikus értékét 50%-kal veszem figyelembe ebben az esetben, melyet szimmetrikusan és aszimmetrikusan is elhelyezek a hídon. A szimmetrikusan elhelyezett hó az ULS kombinációkban mértékadó, míg az aszimmetrikusan elhelyezett hó az SLS kombinációkban lesz mértékadó nyitott állapotban. SZÉLTEHER A mozgathatóságból adódóan a széltehernél is több lehetőség adott. Más és más a szélteher referenciamagassága az elemeknél, ha a híd zárt állapotban van, és ha a híd 90°-kal el van forgatva, mivel a meder felőli szél esetét a legkisebb vízszinthez mérten kell mérni, míg a part felőli szelek esetében a korona magasságától kell mérni a referenciamagasságokat. Az EC előírásai kizárólag állandó szerkezeti magasságú, a szabályzatban megadott keresztmetszetű egy- vagy többnyílású, egyetlen felszerkezetből álló hidakra vonatkoznak. Az EC felsorolása szerint az ívhidak, kábelhidak, ferde kábeles hidak, íves pályájú hidak, mozgó hidak külön vizsgálatot igényelnek, és szakértő segítségét kell kérni tervezésükkor. Mivel maga a híd méretei nem nagyok, és ha nem lenne mozgatható, akkor gerendahídként is megfelelne a szerkezet, emiatt egyéb előírás híján a pilonra a szabványból az „éles szélű szerkezeti elem”-re vonatkozó részt használtam. HŐMÉRSÉKLETI TEHER A szerkezet vizsgálata során vizsgáltam a hőmérsékleti terheket is. HATÁSOK A MEGVALÓSÍTÁS SORÁN Építés közbeni állapotok vizsgálatára nem terjedt ki a diplomamunkám. RENDKÍVÜLI HATÁSOK Az EC előírásai alapján az ütközési terhekre is ellenőrizni kell a hídpilléreket, illetve a hídszerkezetet, ha nincs meg a kellő hajózási űrszelvény. A hídpilléren az ütközési teher lehet frontális vagy oldallökő ütközés.


67

68


Az ADUKÖVIZIG hajóinak adatai szerint a csatornában közlekedő legnagyobb hajó 613 tonna tömegű és 506 tonna raksúlyt képes szállítani, ami alapján az EC előírásai szerint 4000 kN frontális ütközőerőt kellett figyelembe vennem mind a felszerkezeten és mind a hídpilléren. Oldallökő ütközés esetén a hajó haladási irányára merőlegesen 2000 kN és a súrlódás miatt a haladási irányban 800 kN erőre kellett méreteznem a pillért. A hídszerkezet a frontális ütközés hatását nem képes elviselni, ezért a híd élettartama során különös figyelmet kell szentelni a biztonságos üzemeltetésnek, ami a mozgóhidak esetén alapkövetelmény.

37. ábra: A kábel becsatlakozás kialakítása

HASZNOS TERHEK A gyalogosterhek mellett a hídon, egy a szabvány (MSZ EN 1991-2:2006 5.3.2.3. fejezete) által javasolt 120 kN súlyú kiszolgáló járműnek (mentőautó…) a megjelenését is vizsgáltam. A kiszolgáló jármű az ortotrop pályalemezre volt mértékadó. A pályalemez és a hosszbordák minőségét S355 minőségűre kellett növelnem.

5.3. Tehercsoportosítások Az MSZ EN 1990:2002/A1:2008 szabvány előírásai alapján végeztem el a tehercsoportosításokat. 38. ábra: A pilon becsatlakozása

5.4. Alkalmazott VEM program és a szerkezeti modell A részletes számításoknál a hazánkban leginkább elterjedt, magyar fejlesztésű AXIS VM építőmérnöki végeselemes programot alkalmaztam. A szerkezeti modell felépítése előtt mérlegeltem, hogy milyen számításokat kell végrehajtanom, majd ezeket figyelembe véve építettem föl a részletes modellt. A legfontosabb tényező a nemlineáris számítás kiküszöbölése volt, hogy a megnövekedő számítási időket elkerüljem. Az első

kérdéses rész a kábelek voltak, melyek feszítés nélkül a lineáris számítás során akár nyomottá is válhattak volna, és ez indokolttá tehette volna a nemlineáris számítást. A második ilyen pont a középső támasz volt, ahol a kezdetek során azt gondoltam, nem tudom biztosítani, hogy a támasz csak nyomást tudjon felvenni. Ezt az alkalmazott csapágy megismerésével tudtam kiküszöbölni, mely tud felvenni húzást is. Az AXIS VM program alapelemei közül a rácsrúd-, a borda- és a héjelemeket alkalmaztam. A modelleket többfajta végeselemhálóval futtattam, és figyeltem a különbségeket. A lehajlások jó egyezést mutattak a ritkább és a sűrűbb hálók összehasonlításánál. Gondot okozott, hogy a feszültségcsúcsoknál szükség van a sűrű hálóra, mely a modell futási idejét jelentősen megnövelte. Voltak olyan modellek is, ahol egy adott elemre koncentráltam és annak az elemnek a hálóját sűrűre vettem, a többit pedig ritkábbra. A legsűrűbb hálójú modell esetén a héjelemek száma 49 939, a bordaelemek száma 2770 és a rácsrudak száma 6 volt. Az I. és II. szakasz végső verziójú modelljeinek futtatása az összes mozgatási fázisban összesen 82 órába telt, amiből csak a stabilitási futtatások ideje volt 52 óra.

5.5. A kábelek 35. ábra: A II. szakasz szerkezetének modellje

A kábelek típusa a PFEIFER PG40-es rendszerű, St1570/1700 nagyszilárdságú acélból készült spirális sodronykötél.

Az effektív rugalmassági modulus

36. ábra: A középső támasz hengerpalástja és diafragma hálózata

A ferde kábeles hidak viselkedése, merevsége nagymértékben függ a kábelek húzási merevségétől. A beépített kábelek rugalmassági tényezője nem azonos a laboratóriumban mért kábel rugalmassági modulusával. A rugalmassági modulus értékeiben tapasztalható eltérés a két végén felfüggesztett kábel belógására vezethető vissza. Mindezek miatt van nagy szükség a kábelek megfeszítésére, hogy ezt a különbséget csökkenteni lehessen.


69

A [6] könyv alapján Ernst és Bleich adott analitikus képleteket az effektív rugalmassági modulus számítására. Ernst két képletébe behelyettesítve a rugalmassági modulus és az effektív rugalmassági modulus közötti eltérés a leghosszabb kábel esetén 0,151% és a pontosabb számítás esetén pedig 0,091%. A Bleich-féle képletekbe helyettesítve pedig 0,090% az eltérés. Ernst zárt képletei a másodrendű elméletek és a kísérleti eredmények értékelésére épülnek. Ernst első képlete figyelembe veszi a kábel rugalmassági modulusa mellett a kábel súlyát, a kábel hosszát, a kábel merevségét és a kábelerőt. Ernst második képlete figyelembe veszi a kábel rugalmassági modulusa mellett a kábel súlyát, a kábel hosszát, és a kábelben keletkező minimális és maximális feszültségek értékét is. Az általam kiválasztott kábel rugalmassági modulusa 160 GPa. A 39. ábrán az ehhez az értékhez tartozó effektív rugalmassági modulusok változását mutatom be adott feszültségek esetén, a kábel vízszintes vetületi hossza függvényében. A grafikonról is látszik, hogy csak nagyobb hidak esetén van jelentősége ennek a hatásnak.

5.6. Teherbírási határállapotok ellenőrzése (ULS) Szilárdsági vizsgálatok Mivel a keresztmetszetek túlnyomóan 3. osztályúak, ezért a számítások során használhattam a rugalmas méretezési elvet. Ezáltal a legkönnyebben az összehasonlító feszültségekkel tudtam kiértékelni a modellek eredményeit szilárdságilag. Az összehasonlító feszültségek mellett még nagy szerepe van a nyomófeszültségek és nyírófeszültségek külön figyelésének is, mivel ezek mutatják meg a modell azon részeit, ahol stabilitási problémák léphetnek föl.

Stabilitási vizsgálatok A számítások során a következő stabilitási vizsgálatokat végeztem el: – A kereszttartó gerincének horpadási (beroppanási) ellenőrzése a kerék terhének hatására. – A nyírási horpadás ellenőrzése a támaszok környezetében. – A támaszoknál lévő merevítőbordák kihajlásvizsgálata. – A II. szakasz esetén a középső támasz környezetében a főtartó övének kifordulás-vizsgálata (övmerevség-vizsgálattal) és az övlemez horpadása. – A kábelt bekötő lemezek horpadási és kihajlási ellenőrzése a kábelbekötési erőre. – A pilon gyenge tengely körüli kihajlásának és a pilonkeresztmetszet nyomott öv kifordulásának a vizsgálata. – A középső támasz fölötti diafragma-hálózat horpadási vizsgálata.

39. ábra: Effektív rugalmassági modulus változása adott kábelfeszültségek esetén

A kábelek dinamikai vizsgálata A kábelek dinamikai érzékenységét a szakirodalmi ajánlások alapján a Scruton-szám segítségével vizsgáltam. Amikor a Scruton-szám nagyobb mint 25, akkor nagyon kicsi a valószínűsége az eső és a szél okozta gerjesztésnek. Esetemben a Scruton-szám 40-re jött ki, így a Von Kármán-féle örvényleválás okozta gerjesztést nem kellett vizsgálnom.

40. ábra: Az Axis VM-ben a leghosszabb kábel rezgései

70

41. ábra: A pilon egyik lábának a nyomott övkifordulási tönkremenetele az Axis VM-ben

42. ábra: A pilon stabilitásvesztési alakjai az Axis VM programban Balról jobbra sorban: 1. Az egyik láb nyomott övének kifordulása héjelem esetén 2. A pilon gyenge tengely körüli kihajlása héjelem esetén 3. A pilon gyenge tengely körüli kihajlása rúdelem esetén


A szerkezeti elemek kihasználtsága az I. szakaszon

Szerkezeti elem

Anyagminőség

Kihasználtság

Ortotrop pályalemez Ortotrop pályalemez hosszbordái

97% S355 69%

Kereszttartók gerincei

16–38%

Kereszttartók övei Merevítőborda a támasz fölött

3–21% 87%

S235

Főtartók gerincei

81%

Főtartók övei

83%

A kereszttartók gerincei és övei nagyon gyengén vannak kihasználva, mivel a szerkezet kialakítása miatt a kereszttartó öve a főtartó övével azonos síkon van.

A szerkezeti elemek kihasználtsága a II. szakaszon

Szerkezeti elem

Anyagminőség

Ortotrop pályalemez Ortotrop pályalemez hosszbordái

Kihasználtság

mozgathatósági kritériumok betartására, amit már a 4.3 fejezetben leírtam.

A gyalogosforgalomból származó rezgésekkel kapcsolatos igazolások A gyalogosok áthaladása közben fellépő dinamikus erő gerjeszti a hidat, az emiatt létrejött rezgés során a dinamikából ismert módon a maximális kitéréskor jelentős gyorsulások léphetnek fel a szerkezeten. Ezeknek a gyorsulásoknak következtében a gyalogosokra ható erő jelentős kényelmetlenséget okozhat, ezért a fellépő gyorsulásokat ellenőriztem. A vizsgálatot a [14]-es tanulmány segítségével végeztem el először, de a szerkezet nem felelt meg, ezért még további ajánlásokat kerestem. Végül a [14], [15] és [16] szakirodalmi művekkel vizsgáltam meg az I. szakaszt. A II. szakasz ellenőrzésekor, idő hiányában, csak a [14] tanulmányban leírt módszert alkalmaztam. A három szakirodalom alapján a főbb elvégzendő lépések megegyeznek, ezért a három szakirodalmi ajánlást egymással párhuzamosan dolgoztam föl és végeztem el az ellenőrzéseket. Természetesen a számítások elve nem minden esetben azonos, és a [14] irodalom például nem határoz meg komfort osztályokat.

91% S355 62%

Kereszttartók gerincei

15–66%

Kereszttartók övei

10–66%

Merevítőbordák

36–77%

Főtartók gerincei

67%

Főtartók övei

87% S235

Kábelek

68–78%

Kábel és merevítőtartó kapcsolatánál

86%

Pilon

71%

Pilon és a merevítőtartó kapcsolatánál

88%

A középső támasz fölötti diafragmák

69%

5.7. Használhatósági határállapotok (SLS) Alakváltozások Az alakváltozások részletes ismertetésétől a jelen cikk keretei között eltekintek. A merevítőtartó lehajlásai mindkét szakasz esetén megfeleltek. A lehajlások az I. szakasz esetén éppen megfeleltek, a II. szakasz esetén meg figyelemmel kellett lennem a

43. ábra: Az ellenőrzés folyamatábrája a [16] tanulmányából


71

1. lépés: A sajátfrekvencia meghatározása

2. lépés: A sajátfrekvencia kritikus tartományának ellenőrzése Az MSZ EN 1990:2002/A1:2008 szerint a komfortérzettel kapcsolatos kritériumokat általában akkor kell igazolni, ha a felszerkezet alaprezgésszáma kisebb, mint 5,00 Hz függőleges rezgések esetén, 2,50 Hz vízszintes síkú (keresztirányú) és csavarási regések esetén.

45. ábra: Az előrehaladás sebességének grafikonja

Különböző szabványok

Kritikus frekvenciatartományok Vertikális

Japenese Footbridge Design Code (1979)

1,5–2,3 Hz

SBA (former East Germany)

1,0 Hz – 3,0 Hz

Austroads (Australia)

1,0 Hz – 3,0 Hz

American Guide Spec.

< 3,0 Hz

Horizontális

1,6 Hz – 2,4 Hz

DIN-Facbericht 102

3.5 Hz – 4.5 Hz

SIA 260 (Switzerland) BS 5400 (Great Britain)

1,6 Hz – 4,5 Hz

< 1,3 Hz transzv. < 2,5 Hz longit.

< 5,0 Hz

3. lépés: A tervezési szituációk meghatározása 44. ábra: A mozgatható hídszakasz sajátfrekvenciái üres híd esetén Sajátfrekvenciák különböző gyalogosforgalmak mellett a II. szakaszon (Axis Vm eredményei)

Üres híd

d = 0,2 P/m2 d = 0,5 P/m2 d = 1,0P/ m2 d = 1,5 P/m2

1. alak

1,88

1,88

1,88

1,88

1,88

2. alak

3,74

3,59

3,40

3,13

2,92

3. alak

4,24

4,14

4,01

3,81

3,64

4. alak

6,12

6,04

5,91

5,67

5.alak

6,39

6,33

6,25

6,11

Forgalmi osztály

Gyalogosok sűrűsége

5,42

TC1

15 P; d=15 P/(B*L)

5,97

TC2

d = 0,2 P/m²

gyenge forgalom

TC3

d = 0,5 P/m²

sűrű forgalom

TC4

d = 1,0 P/m²

nagyon sűrű forgalom

TC5

d = 1,5 P/m²

rendkívül sűrű forgalom

A II. szakasznál a merevítőtartó sajátfrekvenciái a 2. és 3. alaknál estek kritikus tartományba.

72

Abban az esetben, ha a merevítőtartó sajátfrekvenciáinak valamelyike a kritikus tartományba esik, akkor a [15] és [16] szakirodalmak alapján, meg kell határozni a szerkezet komfort osztályait, más és más gyalogosintenzitás mellett. Az így kapott komfort osztályokat a megrendelő igényei szerint értékelni kell. Az alábbi táblázatokban a [16] ajánlása szerinti forgalmi osztályok és minősítési komfort osztályok láthatóak.


Leírás nagyon gyenge forgalom

Komfort osztály

Komfort mértéke

Vertikális alimit

Laterális alimit

CL1

maximum

< 0,50 m/s²

< 0,10 m/s²

CL2

közepes

0,50–1,00 m/s²

0,10–0,30 m/s²

CL3

minimum

1,00–2,50 m/s²

0,30–0,80 m/s²

CL4

elfogadhatatlan

> 2,50 m/s²

> 0,80 m/s²

5.8. A támaszok vizsgálata Emelő végtámaszok A hídszerkezet mozgathatósága érdekében, hogy a végtámaszok működőképesek legyenek, a maximális megengedett véglehajlást 150 mm-ben korlátoztam. Ennek a lehajlási értéknek a betartása biztosítja, hogy a görgős végtámaszok az öntött hídsaruval ne ütközzenek a híd beforgatásakor a zárás előtt. A zárás elvi folyamatát lásd a 46. ábrasoron.

Vertikális amax

Laterális amax

0,70 m/s²

0,20 m/s²

156

Az MSZ EN 1990:2002/A1:2008 szerint:

4. lépés: Csillapítási tényezők meghatározása Az I. szakasz esetén a szerkezeti csillapítást kifejező logaritmikus dekrementum értéke 0,040-re, a kábelekkel merevített II. szakasznál 0,060-ra adódott.

5. lépés: A maximális gyorsulás meghatározása A vertikális gyorsulások a kritikus frekvenciatartományokban 0,70 m/s2-nél minden számítási módszer esetén nagyobbra adódtak.

6. lépés: A beragadás ellenőrzése (lock-in effect) Mivel a merevítőtartó laterális rezgései nem estek 0,5–1 Hz közé, ezért ezt a hatást nem kellett vizsgálnom.

7. lépés: A komfort osztály ellenőrzése Esetemben a szerkezet gyorsulásai nem feleltek meg! Ilyenkor a szabvány megengedi a különféle rezgéscsillapítók beépítését, melyek kiválasztása a hídszerkezet elkészülte után helyszíni mérésekre támaszkodik. A javaslatom az volt, hogy a valós mérések után egy TMD típusú csillapítórendszert építsenek be, melyből kettőt kellene szimmetrikusan elhelyezni az I. szakasz nyílásának közepénél (itt a leghatékonyabbak), illetve, ha szükséges (a II. szakasz esetében nem vizsgáltam meg a komfort osztályokat) a II. szakasz nagyobb nyílásának közepén a szomszédos kereszttartók között. A rögzítés egyik lehetséges megoldása egy fiókgerendás kiváltás alkalmazása. Mindezek mellett, a középen elhelyezett rezgéscsillapítók súlya miatt, a szerkezet állandó terhei megnövekednek, ami mellett már az SLS határállapotokban a lehajlási kritériumok nem fognak teljesülni, vagyis a tartó keresztmetszetének hajlítási merevségét meg kell növelni, ami sajátfrekvenciák növekedését eredményezi. A feladat keretébe már nem fért bele egy csillapító előzetes kiválasztása, ezért csak felsorolom, hogy a szerkezet megfeleltetése érdekében a következő lépéseket kell végrehajtani: 1. Az alkalmazott rezgéscsillapítókat a megrendelővel a teljesíteni kívánt komfort osztályokhoz mérten ki kell választani Æ megismerjük a megnövekedett tömegek nagyságát és helyét. 2. A tartószerkezetet meg kell erősíteni. 3. Újra kell ellenőrizni az ULS és SLS állapotokat. 4. Újra ki kell számolni a sajátfrekvenciákat és újra meg kell vizsgálni a komfort osztályok teljesülését. 5. A szerkezet elkészülte után – ha már minden állandó jellegű; teher felkerült a hídra (korlát...) – mérésekkel igazolni kell a számított értékeket és ehhez mérten kell behangolni a rezgéscsillapítókat.

1.

3.

2.

46. ábra: Az emelő végtámasz működése

A középső forgótámasz A középső forgótámasz kiválasztása előtt a feltételeim a következőek voltak: a csapágy tudjon továbbítani függőleges húzó- és nyomóerőket a hídpillérnek, továbbá radiális irányban is tudjon erőt közvetíteni. A kiválasztott csapágy az előbb felsoroltakat tudja, és ezen kívül gyárilag fogazva van a belső felülete, ami alapja annak, hogy a villanymotorokkal hajtott kis fogaskerekek forgassák a hidat. A VEM modellben a támaszt vonal menti támaszként modelleztem a csapágy és a hengerpalást találkozásának vonalában. A csapágy sűrű csavarkiosztásos kapcsolata miatt ezt a megtámasztást reálisnak vélem. Nem modelleztem a sűrű diafragma hálózatot itt, ami a reakcióerők egyenletességét még jobban biztosítaná. Véleményem szerint a megtámasztási viszonyokat helyesen vettem föl, a csapágyat ebben a formában elvi szinten megfelelőnek tartom, de a megvalósításhoz gépészeti kiviteli tervek szükségesek, melyek összhangban vannak a csapágy beszerezhetőségével, amit a kivitelezővel és üzemeltetővel szükséges egyeztetni egy ilyen feladat esetén. 47. ábra: Az acélpalást és a csapágy kapcsolatának térbeli felülnézete és alulnézete

Cölöpalapozás közelítő felvétele a hídpillérek alatt A számításokat elvégeztem, a jelen cikk keretein belül nem részletezem.

Ã 48. ábra: A forgótámasz alatti hídpillér modellje az Axis VM-ben


73

6. ÖSSZEGZÉS A cikkem terjedelme nagy lett, de remélem, hogy voltak olyan olvasóim, akiknek hasznos információkkal szolgálhattam egy jövőbeli tervezési feladat elvégzéséhez. A diplomamunkámban a feladatot igyekeztem valós műtárgyként értelmezni és a tervezés során felmerülő minden problémát alaposan körüljárni. A híd felszerkezetén idő hiányában a következő számítások és hatások ellenőrzésére nem volt lehetőségem, amelyeket még szerettem volna elvégezni: 1. A mozgatható hídszakasz fáradásának ellenőrzése – a számítás elvégzéséhez a híd nyitásának a gyakoriságát a forgalom és a vízállások függvényében statisztikai módszerekkel becsülni kellett volna. 2. A szerkezet forgatásakor fellépő gyorsulások indításkor és leálláskor, továbbá a hirtelen leállás üzemzavar esetén. Ezen hatásokat a gépészeti berendezésekben elhelyezett biztonsági eszközök segítségével és a forgatás maximális sebességének meghatározásával szinte teljesen ki lehet zárni. 3. Földrengésvizsgálat. 4. Az építés közbeni állapotok ellenőrzése.

51. ábra: A kábelek és a merevítőtartó kapcsolata (az ortotrop pályalemez nem látszik)

52. ábra: A merevítőtartó metszete a kábelbekötés mellett

Végezetül néhány térbeli rajzot mutatnék meg a 49–53. ábrákon. 53. ábra: Középső forgótámasz metszete

7. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

49. ábra: A II. szakasz tartószerkezetének térbeli alulnézete

Ezúton is szeretném megköszönni konzulenseimnek, dr. Dunai Lászlónak (BME – Hidak és Szerkezetek Tanszéke) és Pál Gábornak (Speciálterv Építőmérnöki Kft.) a kitartó, fáradhatatlan munkájukat és segítségnyújtásukat, nélkülük a diplomám nem jöhetett volna létre. Köszönettel tartozom továbbá: családomnak, Hunyadi Lászlónak (Speciálterv Építőmérnöki Kft.), dr. Jakab Gábornak (BME – Hidak és Szerkezetek Tanszéke) dr. Vigh László Gergelynek (BME – Hidak és Szerkezetek Tanszéke), Kaltenbach Lászlónak (BME – Hidak és Szerkezetek Tanszéke), dr. Kozma Mihálynak (BME – Gép- és Terméktervezés Tanszék), Papp Sándornak (ADUKÖVIZIG), Körmöci Jánosnak (ADUKÖVIZIG) és nem utolsósorban szeretnék köszönetet mondani dr. Zalka Károly egyetemi tanárnak, aki az egyetemet megelőző főiskolai éveim során oly nagyon megszerettette velem a statikát a magas szintű, színvonalas előadásaival.

8. FELHASZNÁLT IRODALOM

50. ábra: A II. szakasz tartószerkezetének térbeli felülnézete

74

[1] Gerard Parke and Nigel Hewson – ICE manual of bridge engineering – second edition) [2] Ádány S. – Dulácska E. – Dunai L. – Fernezelyi S. – Horváth L. – Acélszerkezetek 1.Általános eljárások [3] Ádány S. – Dulácska E. – Dunai L. – Fernezelyi S. – Horváth L. – Acélszerkezetek 2.Speciális eljárások [4] Fernezelyi S. – Acélszerkezetek méretezése példatár [5] Deák Gy. – Erdélyi T. – Fernezelyi S. – Kollár L. – Visnovitz Gy. – Terhek és Hatások, 2006 [6] Medved G. – Goshy B. – Ferdekábeles hidak, 1990 [7] Iványi M. – Hídépítéstan, 1998 [8] Iványi M. – Táblázatok acélszerkezetek méretezéséhez az EC3 szerint, 2009


[9] Kollár L. – Nédli P. – Tartószerkezetek tervezése, 2002 [10] B. Johansson, R. Maquoi, G. Sedlacek, C. Müller, D. Beg – Commentary and worked examples to EN 19931-5 "Plated Structural elements" [11] Designers guide to EN 1993-2, EUROCODE 3: Design of steel structures. part 2 : Steel Bridges [12] Kollár L. – A szél dinamikus hatása az építményekre [13] Györgyi J. – Szerkezetek Dinamikája, 2006 [14] fib CEB-FIP Bulletin fib 32: Guidelines for the design of footbridges [2005]

[15] Sétra (service d'Études techniques des routes et autoroutes) [october 2006] – Technical guide – Footbridges – Assessment of vibrational behaviour of footbridges under pedestrian loading [16] JRC Scientific and Techniacal Report [2009] (alapja: HiVoSS (Human induced Vibrations of Steel Structures) – Design of Footbridges (2007) – Guidline and Background Document) [17] Szepesházi R. – Geotechnika, 2010 [18] Szepesházi R. – Geotechnikai példatár II., 2005 [19] Farkas J. – Czap Z. – Alapozás

HAZAI KÍNÁLATI PIAC JÖTT LÉTRE AZ IPARI ROZSDA ELLENI VÉDELEMBEN Elkészült 2011 egyik legnagyobb hazai ipari beruházása Ócsán, a NAGÉV CINK Kft. telephelyén. Az ország legkorszerűbb tűzihorganyzó üzeme a NAGÉV vállalatcsoport közel hatmilliárd forint értékű zöldmezős fejlesztése, amely részben uniós támogatással valósult meg. A 2011. június 9-én átadott új létesítményben a korábbiaknál lényegesen nagyobb, akár 15 méter hosszú acélszerkezeteket is el lehet látni a korszerű felületvédelemmel. – Előremenekülünk, hogy versenyben maradhassunk – ezt a stratégiát követi húsz éve a ma már hat tagvállalatból álló, főként tűzihorganyzással, ipari járdarácsok és acélszerkezetek gyártásával foglalkozó NAGÉV csoport tulajdonosa, Nagy Antal János, hajdúböszörményi vállalkozó. Az ország közepén, kereskedelmi útvonalak mentén megépített új üzem ipari csarnokok vagy hídszerkezetek elemeinek több évtizedes rozsda elleni védelmét is képes megoldani, a ma Magyarországon elérhető legmagasabb technikai színvonalon. Nagy Antal János tulajdonos az átadó ünnepségen azt hangsúlyozta, hogy az elmúlt évek saját tapasztalatai és a partnerek igényei alapján felmerült valamennyi elképzelés megvalósult az ócsai üzemben. – Nem állunk meg a fejlesztésekkel, már megjelentünk Romániában, Belgiumban és Luxemburgban, s keressük a további lehetőségeket, hogy fel tudjunk zárkózni az európai piacon legjelentősebb német vállalkozások mellé – tette hozzá. A legszigorúbb uniós környezetvédelmi előírásoknak is megfelelő új csarnokban a ter-

Balról Nagy Antal János, a NAGÉV cégcsoport tulajdonosa és ügyvezetője, középen Dr. Nagy Judit résztulajdonos, jobbról Dr. Szűcs Lajos, a Pest Megyei Közgyűlés elnöke

ÓCSA – az új épület

melést teljes egészében számítógép vezérli. Az automata gyártósor egyben a leginkább költséghatékony ipari technológiát is kínálja, hiszen a rendszer a gyártás során keletkező hulladék hőt is újrahasznosítja. Az acélszerkezeteket szállító kamionoknak az M5-ös autópályától pár percre megépített üzemben csak a technológiai folyamathoz szükséges időre kell megállniuk, vezetőik kulturált körülmények között pihenhetnek, majd néhány óra múlva már a felületvédelemmel ellátott elemekkel folytathatják útjukat. A NAGÉV ócsai üzemének átadó ünnepségén Dr. Szűcs Lajos, a Pest Megyei Közgyűlés elnöke kiemelte, hogy – a régió támogatását élvező beruházás már indulásakor majdnem száz új munkahelyet teremt a térségben. Mostantól a sorsunk közös – fogalmazott a FIDESZ országgyűlési képviselője, aki maga is a főváros közeli település lakója, majd hozzátette: – az erős és elismert magyar vállalat ter vei a további fejlesztésekre reményeink szerint újabb családok megélhetését lesznek majd képesek biztosítani a jövőben. A közel hatmilliárdos beruházáshoz szükséges hitelt a Magyar Fejlesztési Bank adta, emellett több mint 320 millió forintot nyert a cég uniós pályázaton is. Dr. Lukovich Tamás, a Pro Regio Nonprofit Közhasznú Kft. ügyvezető igazgatója az átadó ünnepségen az iparfejlesztéssel kapcsolatos pályázati lehető-


ségekről beszélt, a NAGÉV csoport fejlesztéseihez hasonló beruházásokra biztatva a hazai vállalkozásokat. Az építkezés jogi hátterét biztosító ügyvédi iroda vezető jogásza, Dr. Nagy Judit avató beszédében kiemelte, hogy a közismerten szigorú és hosszú hazai környezetvédelmi engedélyezési folyamat valamint a pénzügyi válság miatt négy évig tartó beruházás kínálati piacot teremt Magyarországon, ami minőségi változást hoz ebben az ágazatban, emellett csökkenti a tulajdonosok tiszacsegei horganyzóüzemének túlterheltségét is. A cég résztulajdonosa úgy fogalmazott: – Amit csak lehet, azt érdemes is lesz a korszerű, több évtizedig ellenálló felületvédelmemmel ellátni. Ez forradalmi változásokat hozhat az építőipari tervezésben, kivitelezésben, amit már a kezdeti érdeklődés is alátámaszt. A NAGÉV csoporthoz tartozó NAGÉV Cink Kft. ócsai tűzihorganyzó üzemét görög katolikus szertartás szerint Dr. Nagymihályi Géza, Sási Péter és Kocsis Imre esperes szentelte fel. NAGÉV Sajtótájékoztató

75

Román Zsolt okleveles építőmérnök

ACÉLSZERKEZETŰ IRODAÉPÜLET KÜLSŐ ROBBANÁSTEHERRE TÖRTÉNŐ TERVEZÉSE BLAST RESISTANT DESIGN OF A STEEL OFFICE BUILDING A rendkívüli terhekre történő tervezés eddig itthon elhanyagolt részét képezi a robbanásterhekre történő méretezés. Diplomamunkám és jelen cikk keretein belül egy irodaépület külső robbanásteherre történő ter vezésével foglalkoztam. Röviden ismertetem a robbanási terhek jelenségét, a keletkező lökéshullámok modellezését és azok egyszerűsített – tervezésben jól alkalmazható – helyettesítő tehermodelljét. A vizsgálat alapjául vett szerkezet hagyományos terhekre tervezett épület, mely közel helyezkedik el az utcához – mint lehetséges robbanási ponthoz – és egy várható szcenárió esetén a külső robbanás a szerkezet összeomlásával fenyeget. Építészeti és szerkezeti megfontolások alapján több lehetséges szerkezeti alternatívát dolgoztam ki közelítő számítással. Az energiaelnyelési képesség pontosabb vizsgálatával, nemlineáris statikai – ún. pushover analízis – segítségével hajtottam végre a végleges variáns méretezését.

Structure design for external explosions caused by terrorist attacks is quite an unusual and new part of structural engineering. In my thesis (and in this article), I dealt with large scale blast effects on an office building having steel structure. I briefly introduce the blast phenomena, how to model the blast wave, and how to convert it to easy-to-use loads acting on our structures. The design is based on a conventionally designed building, which is located close to a street (representing a possible explosion point), This case, the explosion, which is based on risk assessment, carries the possibility of structural collapse. Architectural and structural considerations – applied in a simplified calculation – leaded to three different structural alternatives. I carried out the design of the final version with using nonlinear static calculation called pushover analysis, which offers a way to monitor the energy dissipation capabilities of the structure.

1. BEVEZETÉS

A vizsgált épület egy 30x36 m alapterületű, 6x6 m raszterű, 5 szintes irodaház, melyben a födémek a szerkezettel nem dolgoznak együtt, de tárcsahatás vehető figyelembe (1. ábra). A már megvalósult robbanásbiztos épületek egyébként jellemzően egyszerű és átgondolt alaprajzúak, ez lényegesen megkönnyíti a méretezést. A diplomamunkában egy rövid kockázatelemzés során meghatározásra került egy számottevő terrorista cselekménykor figyelembe vehető robbanóanyag-mennyiség (W = 2300 kg). Megjegyzendő, hogy ez a mennyiség szinte az elképzelhető legrosszabb esemény, kisebb kockázatú létesítményeknél, itthoni viszonyok között valószínűleg elég volna kisebb volumenű, illetve baleset jellegű robbanásteherre méretezni.

A rendkívüli terhekre történő tervezés eddig itthon elhanyagolt részét képezi a robbanásterhekre történő méretezés, ezen belül is kifejezetten a terrorista támadásokat képviselő külső robbanások problémaköre. A témának nyugaton ugyan van már szakirodalma, de jellemzően csak néhány nagy cég tudhatja profiljában a robbanásterhekre történő méretezést. Ennek megfelelően a szabványok sem adnak iránymutatást, még a teherfelvétel szintjén sem. Az Eurocode 1-7 fejezete a beltéri gázok, porok belobbanásáról ír, a nagy erejű robbanóanyag teherfelvételéről nem szól, csakúgy, mint a dinamikus terhekre történő méretezésről sem. A robbanások modellezése és a belőle származó igénybevételek a megszokottól lényegesen eltérő eljárásokat és megközelítéseket igényelnek. A komplex tervezésben a robbanásveszély figyelembevétele befolyásolja a helyszínrajzi kialakítást, az alaprajzi elrendezést, gondos típusválasztást követel a nyílászárók terén, speciális igényt fogalmaz meg az épületgépészettel szemben. Mindezek figyelembevétele mellett a statikusnak a szerkezettervezés jelenti a legnagyobb kihívást, egyrészt mert több méretezési eljárásból kell választania, melyek mögött nincs nagy nemzetközi tapasztalat, nincsen biztos módszer, szabványok híján növekszik a mérnöki felelősség, másrészt azért mert a teherbírási határállapot megállapítása szubjektív (mi az elvárás a szerkezettel szemben: ne dőljön össze, korlátozott károk követelménye, vagy „csak” az emberi élet védelme?). E cikk keretein belül a diplomamunkámból [1] az acélszerkezetű változat méretezési lépéseit kívánom bemutatni. A robbanásteher egyéb vonatkozásairól írtak a Magyar Építőipar 2010/4. számban találhatók [2].

76

2. A ROBBANÁSTEHER SAJÁTOSSÁGA A robbanást úgy fogalmazhatjuk meg, mint hirtelen történő, nagy mennyiségű energiafelszabadulást. A robbanáskor keletkező forró gázok tágulni kezdenek, mely tágulás lökéshullám formájában következik be. A lökéshullámok viselkedése a hullámokéhoz hasonló, nagyban befolyásolja a környezet beépítettsége és a visszaverődések. Egy komplex környezetben előre szinte megjósolhatatlan helyeken jelentkezhetnek a visszaverődések által felerősített hullámok, melyek a vártnál nagyobb igénybevételeket okozhatnak. A lökéshullámban túlnyomás uralkodik, mely túlnyomás a hullám távolodásával lényegesen csökken. Ennek megfelelően kijelenthető, hogy a robbanásteher legfőbb jellemzője az időbeni, tranziens hatás. E jellemző a szokásostól eltérő, dinamikai méretezést követel [3]. A robbanásból egy adott pontban kialakuló túlnyomás függ a robbanóanyag mennyiségétől, minőségétől, és kö-


1. ábra: Az épület metszete

bösen függ a távolságtól. A robbanási paraméterek empirikus meghatározása az ún. arányosított távolság (Z) alapján történik, ez a mennyiség magában foglalja a robbanóanyagmennyiséget és a távolságot is.

ahol R a robbanás helyétől mért effektív távolság m-ben, W pedig a TNT-re átszámolt robbanóanyag tömege kg-ban. [4]. A távolság jelentős hatása adja az alapját az amerikai katasztrófavédelmi szabványokban a biztonsági távolságok megalkotásának, melyek szükségességét a diplomamunka során is igazoltam. Az 2. ábra egy adott vizsgált pont robbanási időtörténetét mutatja be. Az ábrán alkalmazott jelölések jelentése:

PSO, PS P0 ta to, tn

pozitív túlnyomási csúcsérték, negatív túlnyomási csúcsérték a robbanástól független környezeti nyomás – légköri nyomás –, értéke: 1.014 bar a robbanás pillanata és a lökéshullám vizsgált ponthoz érkezése közti időtartam a pozitív túlnyomás lecsengési ideje, a negatív túlnyomás lecsengési ideje

A méretezés során a pozitív fázis hatása jelentős, a kb. egytizednyi negatív túlnyomás csak akkor játszik szerepet, ha a pozitív fázis alatt oly mértékű károsodás jött létre a szerkezeti elemben, hogy ellentétes értelmű hatásokkal szembeni ellenállása a töredékére csökkent. Továbbá figyelembe lehet venni, hogy az épület ellentétes oldalán a pozitív fázis hatását is erősíti. Az ilyen dinamikus terhekre történő méretezés eltér a megszokott vizsgálati módszerektől, és gyakran az sem

2. ábra: Robbanásteher nyomás–idő története [1]

szolgál kielégítő pontossággal, ha a vizsgált szerkezet, szerkezeti elem lengésideje alapján helyettesítő statikai terhekkel számolunk. A bevett kézi számítások közé a gerjesztett rezgőmozgást leíró differenciálegyenletek nomogrammos megoldásai, illetve az energia-egyensúlyi szemléleten alapuló eljárások tartoznak. [3][4]

3. AZ EREDETI SZERKEZET VIZSGÁLATA A munkám során érintőlegesen megvizsgáltam a szabványos terhekre (önsúly, hasznos teher, metorológiai terhek, földrengés) tervezett épület viselkedését a meghatározott erejű robbanásra. Az épületekkel szemben támasztott legfontosabb elvárás az emberélet védelme, így a vizsgálat is ebből a szemszögből történt. A közelítő számítás alapján felvett szerkezetre normál városi környezetet feltételezve, 9 m-es távolságból (3. ábra) működtettem csökkentett rob-


77

banásterhet (személyautó kategória). Robbanásteher esetén a teher útjának vizsgálata lényeges, hiszen a fő szerkezeti elemekre jellemzően a másodlagos és nem szerkezeti elemek (pl. szelemenek, héjazat, nyílászárók) közvetítik a terheket és azok tönkremenetele lényegesen csökkentheti a főtartóra jutó és az esetleges teljes épület összeomláshoz vezető erőhatásokat. Hagyományos nyílászárók esetén feltételezhetjük, hogy azok a lökéshullám hatására azonnal betörnek, így a homlokzaton a terhelési felület a teherhordó szerkezet felülete. Ez a felület oly kicsi (övszélesség), hogy az eredeti szerkezet kismértékű beavatkozással (anyagminőség növelése) a teherbírási követelményeknek megfelel.

1. táblázat: Dobhártyaszakadás valószínűsége az arányosított távolság függvényében

Z (m/kg1/3)

pSO (kPa)

Dobhártyaszakadás (%)

5.63 4.88 3.93 3.13 2.54 2.14

35.6 45.4 67.7 105 163 243

5 10 25 50 75 90

3.1. Építészeti és biztonságtechnikai módosítások Az emberi élet védelmének követelménye miatt az épületen/ingatlanon jelentős biztonságtechnikai módosításokat kell végrehajtani. Megállapítottam a robbanásálló nyílászárók szükségességét. A homlokzat vizsgálata során a nyílászárókat, valamint azok keretét és teherközvetítő elemeit tökéletesen merevnek tételezem fel, elhanyagolva ezzel a nagy képlékeny alakváltozásuk általi energiaelnyelést. A vizsgálatok alapján igazolni láttam a biztonsági távolságokra vonatkozó védelmi előírásokat. Ennek megfelelően a helyszínrajzot úgy módosítottam, hogy a legközelebbi robbanási pont 45 m-re legyen. További biztonságtechnikai megoldásokat is alkalmaztam, így pl. ütközésbiztos sorompók és biztonságikamera-rendszer kiépítését írtam elő, speciális forgalomirányítás-technikai megoldásokra tettem javaslatot (4. ábra). Ki kell hangsúlyozni, hogy a távolabbi robbanási pont közterületen helyezkedik el, így a figyelembe veendő robbanóanyag-mennyiség megnövekedett (teherautó kategória).

3. ábra: A kezdeti helyszínrajz

Az emberélet-védelmi vizsgálat (lásd [1]) azonban azt mutatta, hogy még 45 m biztonsági távolság esetén sem kerülhető el a katasztrófa: a dobhártya-szakadási valószínűség 40% (1. táblázat), a repeszhatás-vizsgálat pedig azt mutatta, hogy a legkisebb tömegű repeszek is halálos sérüléseket okoznának az emberi testbe csapódáskor. Következésképpen a nyílászárókat robbanásnak ellenállóra kell cserélni, ami azonban a homlokzat terhelési felületét jelentősen megnöveli. A megnövelt terhelési felület miatt globális vizsgálatot végeztem, melyre a hagyományos módon tervezett szerkezet nem felel meg. (A globális vizsgálati eljárás a 4. pontban kerül kifejtésre.) 4. ábra: A módosított helyszínrajz

78


4. A SZERKEZET VIZSGÁLATA MÉRTÉKADÓ ROBBANÁSTEHERRE 4.1. A tervezési teherfüggvény Figyelembe véve tehát a helyszínrajzi, emberélet-védelmi követelményeket valamint a kockázatelemezést és a lökéshullám visszaverődéseit, meghatároztam egy mértékadó terhelési esetnek számító idealizált nyomás–idő történeti diagramot. A szerkezetre ható robbanásteher időmodelljét mutatja az 5. ábra (részletekért lásd [2]). A TM5-1300 [1] előírásai szerint, itt nem részletezendő megfontolásból, csupán a szürkével jelzett diagramrészt kell vizsgálni, mint pozitív szakaszt, majd külön működtetni a negatív szakaszt. Az így előállt félháromszög terhelési diagram nem más, mint egy 161 kPa-os túlnyomás 22 ms-os lecsengési idővel.

7. ábra: A teherfüggvény és a DLF érték

4.2. Lokális vizsgálat A homlokzati oszlopok lokális vizsgálata azért szükséges, mert a globális vizsgálat arra a feltételezésre alapul, hogy az oszlopok nem mennek tönkre és részt tudnak venni a globális teherviselésben. Az egyszerűség kedvéért feltételeztem, hogy minden homlokzati elem az oszlopokra van rögzítve, és megoszló erőként közvetítik a dinamikus terhet az oszlopra.

8. ábra: A helyettesítő statikus teher időfüggvénye és deriváltja

5. ábra: A homlokfalra mértékadó teherfüggvény

Ha erre a statikusan megoszló teherre vizsgáljuk a szerkezetben lévő HEB 400 oszlopot, azt kapjuk, hogy csupán 77% a kihasználtság, azonban ha elvégzünk egy ellenőrző számítást a tranziens terhelés differenciálegyenletét megoldva, azt kapjuk vissza, hogy az oszlop közel 99%-os kihasználtsággal dolgozik! Megfigyelésem szerint tehát a helyettesítő statikus teher módszere alábecsüli a kis lecsengési időknél a terheket.

4.3. Globális vizsgálat 4.3.1. Egyszabadságfokú rendszerré konvertálás

6. ábra: A tervezés végeredménye (merev keretek sárgával)

4.2.1. Az ekvivalens statikus teher összehasonlítása az analitikus megoldással Az alkalmazott oszlopszelvényre kiszámoltam a helyettesítő statikus terhet, felhasználva a félháromszög teherfüggvény esetén a szakirodalomban kiintegrált alakú összefüggéseket [5]. A 7. ábrán látható a dinamikus tényező (DLF) számítása, majd a 8. ábrán a helyettesítő statikus teher függvénye az időben, melynek a maximumát keressük, ezért lett ábrázolva kékkel a deriváltfüggvény is.

A számítás első lépéseként a nyomatékbíró – és ezáltal vízszintes terhek felvételére hivatott – keretet egyszabadságfokú rendszerré konvertáljuk. A jelentős számítási igény (nemlineáris vizsgálat) miatt a térbeli szerkezet vizsgálatát a merevített keretmező síkbeli modelljével hajtottam végre. Ezzel az egyszerűsítéssel elhanyagoljuk a csavarási hatásokat, azonban ez az épület szabályossága miatt elfogadható közelítés. A síkbeli modellnek tartalmaznia kell a merevített keretállást és az arra vízszintes értelemben háruló tömegrészeket. Utóbbiakat az ún. vezető oszlop segítségével modellezhetjük. A modálanalízis megmutatta, hogy a szerkezet dominánsan az első, hajlító lengésalakja szerint mozog. Az ekvivalens teher kiszámításához egyenlővé kell tenni az eredeti teher munkáját az eredeti szerkezeten és az ekvivalens teher munkáját az ekvivalens rendszeren. Ez megoszló tehernél a teherfüggvény és alakfüggvény szorzatintegráljából


79

9. ábra: A kezdeti szerkezet síkbeli modelljének első lengésalakja

számítható, ahol az alakfüggvény a lehajlásfüggvény és a max. lehajlás hányadosa. Koncentrált terhek esetében ezt vektoros formában tehetjük meg, olyan módon, hogy az alakfüggvény:

nem disszipatív zónák kerültek kijelölésre. A disszipatív zónák a robbanás során elszenvedett deformációk miatt cserélendő elemek lesznek. A megfelelően átlátható viselkedés és a globális mechanizmus elérése a cél: az oszlopokban a globális állékonyság megőrzése miatt nem alakulhatnak ki képlékeny csuklók: a tervezés célja, hogy a képlékeny csuklók a gerendavégeken alakuljanak ki. Az itt bemutatásra kerülő méretezési eljárás azon az elven alapul, miszerint a külső teher által kiváltott kinetikus energia legyen egyenlő a tartó belső, „X” alakváltozásig kialakuló alakváltozási energiájával. A kinetikus energia úgy származtatható, hogy egy kezdetileg nyugalomban lévő rendszert a rá működtetett

gyorsít. Ebből a rendszerbe bevitt kinetikus energia:

ahol: kifejezésből nyerhető. Az ekvivalens és valós mennyiségek hányadosa a tehertényező és tömegtényező. Szokásos még ezt a kettőt is egymással elosztva egybevonni, így eljutva a későbbi formulában használt teher-tömeg tényezőhöz. A 4.3.3. pontban ismertetett képletben való felhasználással ez a mennyiség konvertálja át a szerkezetet egyszabadságfokúvá. Ez azért megengedhető, mert a szerkezet szabályos kialakítású, és az első domináns rezgésalak alapján számolunk.

impulzus sebességre

M x0 I

a szerkezeti tömeg, az elmozdulás, a ható impulzus.

A belső alakváltozási energia, mely ezzel egyensúlyt kell tartson, nem más, mint a szerkezet teherbírás–alakváltozás függvénye – kapacitásgörbe – alatti terület. E kapacitásgörbe már nem csak kézzel, bilineárisan, hanem a mai szoftverekkel nemlineáris analízis során nagyon pontosan is meghatározható. A kapacitásgörbét F(x)-nek jelölve az energia-egyensúlyi egyenlet:

4.3.2. Három változat Három különböző kerettípust vizsgáltam (10. ábra): – csuklós váz, hagyományos terhekre tervezve, – merev keret képlékeny csuklók nélkül, – merev keret képlékeny csuklókkal.

Az egyenlet jobb oldalán a teherbírás szerepel, itt előny, ha a szerkezet duktilis, vagyis szerkezeti tönkremenetel nélkül is képes legyen nagy elmozdulásokat produkálni, ezáltal minél nagyobb energiát elnyelni.

10. ábra: A három variáns

Egyszerű, központos „X” rácsozást használtam mindegyik verzióban. Előre megjósolható módon az első két megoldás nem felel meg, mert a szilárdsági teherbírásuknál a kapacitásgörbe megszakad. A harmadik verzióban a képlékeny csuklók beiktatása mellett jelentős szelvényméretnövelés is történt.

4.3.3. Az energia-egyensúlyi egyenlet A harmadik vázszerkezeti típus vizsgálatánál a képlékeny alakváltozást elősegítő tervezés alapszabályai a szeizmikus tervezésből vehetők fel, ennek megfelelően disszipatív és

80

ahol az integrálási tartomány felső határát (x-et) keressük, mely az a legnagyobb vízszintes elmozdulása a szerkezetnek, ahol beáll az energia-egyensúly (másképp fogalmazva felemésztődik a robbanás energiája). Az egyenlet bal oldalán a tömeg szorzójaként megjelent KLM az ún. tehertömeg tényező, melynek használata szükséges, hisz a kapacitásgörbe is az SDOF rendszeren kerül meghatározásra. (Kiszámítása az 4.3.1. pont szerint.) A szerkezetre ható kinetikus energia csökkentése szempontjából az egyenlet bal oldala alapján előnyös: – ha a robbanás rövid lecsengési idejű, – ha a szerkezet tömege nagy (ellentétben a földrengés esetével), – ha a szerkezet merevsége, és tömegeloszlása olyan, hogy az alakfüggvény miatt KLM nagy.

4.3.4. Az anyagszilárdságok változása Dinamikus terhelésnél az anyagok másképp viselkednek, mint statikus terhelésnél. Különböző anyagokra, igénybevételekre, terhelési, alakváltozási sebességre különböző szilárdságnövekedés mérhető. A növekedés mértékét a DIF (Dynamic Increase Factor) tényezővel vesszük figyelembe, a statikus folyási szilárdságot a DIF-fel szorozva kapjuk a dinamikus folyási szilárdságot. Meghatározása igen bonyolult feladat; a tervezés során – az alakváltozási sebesség pontos ismeretének hiányában – egy általános esetre elkészített táblázatot használtam (2. táblázat)


2. táblázat: Építőanyagok DIF értékei

Feszültség típusa

Beton

Betonacél

Szerkezeti acél

fdcu / fcu

fdy / fy

fdu / fu

fdy / fy

fdu / fu

Hajlítás

1.25

1.17

1.05

1.20

1.05

Nyírás

1.00

1.10

1.00

1.20

1.05

Nyomás

1.15

1.10

–

1.10

–

4.3.5. A kapacitásgörbék Az elnyelt energia meghatározásához szükséges kapacitásgörbe a földrengéstervezésből ismeretes eltolásvizsgálat (pushover analízis; nemlineáris statikus analízis) segítségével számítható. Ennek során geometriai és anyagi nemlinearitást is figyelembe véve egyparaméteres vízszintes erőrendszert működtetek a szerkezetre. Az erőrendszer a magasság mentén tükrözi a robbanásteher eloszlását. A diplomamunkában az AxisVM 9-es verzióját használtam. A programban a képlékeny csuklók helyét előre kell definiálni a határnyomatéki értékkel együtt, a képlékeny anyagmodellje nagyon egyszerűsített, eképpen egy tökéletesen rugalmas-képlékeny M-ϑ karakterisztikájú csomópontot modellezünk. Húzott-nyomott elemek nemlineáris karakterisztikája is megadható, tehát a nyomott rácsrudak kihajlási ellenállása lett beállítva határnyomóerőnek. A megoldás erővezérelt, konvergenciakritérium 0,001, iterációk maximális száma: 40. Az oszlopok kifordulási ellenállása alapján meg lett határozva egy „szilárdságilag lehetséges teherszorzó”. Erre azért volt szükség, mert a szoftver ennél tovább terheli a szerkezetet.

12. ábra: A 26cm-es eltolódáshoz tartozó egyensúlyi állapot

– a harmadik változatban megfigyelhető egy folyási felület, ebben a régióban alakulnak ki a képlékeny csuklók, innentől kezdve kis tehernövekmény is nagy elmozdulást okoz. Az elnyelt energia a görbe alatti terület, ez a terület gyorsan növekszik a folyási plató elhagyásával, ami mutatja, hogy az igazi energiaelnyelés a képlékeny szakaszban történik. 3. táblázat: A kiindulási és végleges keret szelvényei

Kiindulási szerkezet

Végleges szerkezet

Oszlopok

HEA300 - S235

HEM450 - S460

Gerendák

IPE450 - S235

HEB300 - S355

Rácsrudak

SHS120 - S235

HEA140-HEA260 - S355

4.3.6. A számítási eljárás ellenőrzése Az előbb bemutatott energia-egyensúlyi egyenletet akkor lehet használni, ha rendkívül kicsi lecsengési idejű terhekkel foglalkozunk, különben nem ad megbízható eredményt. A szakirodalom a „rendkívül kicsi lecsengési idő” fogalmát úgy határozza meg, hogy a robbanás lecsengési ideje és a szerkezet alakváltozásához szükséges idő milyen arányban állnak egymással. Amennyiben ez az arány nagyobb 3-nál, az energia-egyensúlyi egyenlet használata igazolt. A szerkezet elmozdulásához szükséges időt a

képlettel kapjuk, ahol: az xm alakváltozáshoz szükséges időtartam tm I a teher impulzusa F(x) a kapacitásfüggvény az energia-egyensúlyhoz szükséges eltolódás xm

11. ábra: A három változat kapacitásgörbéi

A 11. ábrán a három keret kapacitásgörbéi láthatók (pirossal a csuklós váz, kékkel a merev keret, lilával a képlékeny csuklós modell). A zöld pöttyök jelzik a szilárdságilag lehetséges értéket (ahol még az oszlopok állékonyak). Az Xm jelölésnél áll be az energiaegyensúly, azonban kimutattam ennek 168%-os túllépésének a lehetőségét is. A 26 cm-es tetőszinti eltolódáshoz tartozó tönkremenetelt a 12. ábra mutatja, melyen pirossal a kialakult képlékeny csuklók is láthatók. A 3. táblázatban foglaltam össze, milyen szelvény- és anyagminőség-változtatásokat kellett végrehajtanom a szerkezeten. A 11. ábra alapján kijelenthető, hogy: – a csuklós keret teherbírása rendkívül alacsony, – a merev keret sokkal erősebb, de az elmozdulási képessége igen csekély,

Ez az érték a 22 ms-os lecsengési idővel 9.4-es arányszámot ad, tehát helyes volt az energia-egyensúlyi egyenlet használata.

4.3.7. A biztonság kimutatása A sajátos tervezési feladat miatt nem szokványos biztonsági szempontok teljesítése válik szükségessé. Elsősorban a szerkezet célelmozdulása 150%-os biztonságot kap, tehát 50% biztonsági tartalék van a rendszerben. Ennek megfelelően a csomópontokat is a ~150%-os értékre terveztem. Továbbá a következő feltételek teljesülését vizsgáltam még: – A TM5-1300 [1] előírás szerint vizsgálni kell a rácsozott keretállások duktilitását (rugalmas és képlékeny alakváltozás hányadosa), ami a


81

képlettel számolva az előírások szerinti 10-es értéknél kisebbet ad, tehát megfelel. A képletben: μ a rácsozott duktilitási tényező, δ az X rácsozású téglalap torzulása következtében kialakuló vízszintes elmozdulás, γ a rácsrudak és a vízszintes által bezárt szög, E rugalmassági modulus, L rácsozott keretállás szélessége, rácsrudak folyási feszültsége. fy Kimutattam ugyanakkor, hogy a húzott rácsrudak nem érik el a szakadónyúlásukat. – A TM5-1300 [1] szerint a maximális tetőponti elmozdulás H/25, (H az épület magassága) ami a vizsgált épületnél 68 cm-es kilengést engedélyezne, ennek a meghatározott 26 cm-es célelmozdulás bőven megfelel. – Az anyagszilárdságok DIF értékei a lehető legkisebbre lettek felvéve, pontosabb számításokkal nagyobb dinamikus anyagszilárdságok is kimutathatóak volnának. – Az alkalmazott robbanásterhek 1.2-es biztonsággal lettek alkalmazva. Ezzel vettem figyelembe a robbanási paraméterek empirikus képleteinek bizonytalanságát, és a robbanóanyag elrendezésének (töltet formájának) nyomásnövelő (kumulatív) hatását.

A talplemez méretezése amerikai ajánlások szerint képlékeny lemezelmélet szerint történt [6]. A hajtűvasak száma és a nagy nyíróerő egy egyedi nyírási tuskót igényelt, melyen nyírási csapok segítik a nyíróerő közvetítését.

Ã 13. ábra: Merev oszlop–gerenda kapcsolat a képlékeny csuklónál 4. táblázat: Mértékadó húzó reakcióerők a különböző terhelésekből

Szél

Földrengés

Robbanás

140 kN

450 kN

5100 kN

5. CSOMÓPONTOK TERVEZÉSE Bár léteznek kifejezetten a nagy vízszintes terhekre idealizált csomóponti kialakítások, a diplomamunkában a hagyományos eljárások alkalmazásával mutatom be a követelmények teljesülését. Ez egyúttal szemlélteti is a terhek monumentalitását. A fő teherviselő keretben az oszlop–gerenda kapcsolat kialakítása a kritikus. A merev és teljes szilárdságú kapcsolat létrehozása komoly anyagszilárdságot és pontos kivitelezést igényel, a homloklemez esetén érdemes teljes beolvadású tompavarratot létrehozni a biztos teherviselés érdekében. A kapcsolatkialakítást uraló egyéb szempontok szinte mind a képlékeny csukló zavartalan kialakulását szolgálják, ezek a teljesség igénye nélkül: – a gerendák 1. keresztmetszeti osztályúak, – az oszlop számítása S355 minőséggel történik, de S460 minőséget írtam elő, – a csukló helyét messzebb érdemes tenni a kapcsolattól, ezt az övek lokális kigyengítésével szokták elérni, vagy használhatunk szimmetrikus kiékelést is, – a képlékeny csuklóban minimum 25 mrad elfordulási képességet kell biztosítani, – a képlékeny csukló nem alakulhat ki a húzott rácsrudak megfolyása előtt, – az oszlopon gerincmerevítőket kell alkalmazni, – nyíróerővel ne legyen interakció a gerendavégen. A másik kritikus kapcsolat a merevített keretállások oszloptalpa. Ezekbe a talpcsomópontokba több ezer kN húzó-, ill. nyomóerőt kell levezetni (lásd 4. táblázat), mely teljesen egyedi alapozástervezést igényelt. A CFA cölöpök megbirkóznak ekkora teherrel, ám az acéloszlop lekötéséhez végül S460-as 50 mm vastag talplemez, M64-es horgonycsavarok, és kellő mennyiségű hajtűvas kellett.

82

14. ábra: Több ezer kN húzóerő felvételére méretezett talpcsomópont „A”

Ã 15. ábra: Több ezer kN húzóerő felvételére méretezett talpcsomópont „B”

6. ÖSSZEGZÉS A diplomamunka során szakirodalmi kutatást végeztem a robbanásterhekre történő szerkezettervezés témakörében. Ennek keretein belül a lökéshullámok terjedésének és paramétereinek szemiempirikus leírásmódját ismertem meg, valamint azt a közelítő eljárást, mellyel ezeket az épületeken terhekké alakíthatjuk. Amerikai szakirodalmi ajánlások alapján emberélet védelmi szempontokat is vizsgáltam, amellyel kimutatható volt a biztonsági távolságok szükségessége. Szintén megmutattam, hogy a hagyományos úton tervezett épület hagyományos üvegezéssel bár statikailag megfelelhet, az emberi élet védelme szempontjából nem felel meg. Robbanásálló homlokzat esetén a rugalmas szerkezet statikai állékonyságát csak jelentős erősítéssel biztosíthatjuk,


így célszerű disszipatív, duktilis szerkezettervezést alkalmazni. A globális és lokális vizsgálatok lehetővé tették a dinamikus terhelések kézi számításainak összehasonlítását. Az eredeti formájában önálló szerkezeti elemekre közölt energia-egyensúlyi feltételt sikerrel alkalmaztam a globális szerkezetre is az általánosított egyszabadságfokú rendszer analógiája alapján. Pontosabb számítási eljárások CFD (Computational Fluid Dynamics – Numerikus Áramlástan) alapokon léteznek, ezek az eljárások, merev testként kezelve az épületet, modellezik a lökéshullám terjedését, és minden pontban meghatározzák a terhelés–idő történetet, melyre time-history analízist végezhetünk. Még pontosabb eljárás a lokális vizsgálatokra egyre gyakrabban alkalmazott, áramlástani–szerkezeti kapcsolt modell.

Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretném megköszönni konzulenseimnek a munkám felügyeletét, türelmes segítőkészségüket és szakmai tanácsadásaikat: Dr. Vigh László Gergely – BME Hidak Szerkezetek Tanszék Dr. Kiss Rita – BME Hidak Szerkezetek Tanszék Dr. Lukács László és Dr. Padányi József – ZMNE Műszaki és Katasztrófavédelmi Tanszék

Felhasznált irodalom [1] Román Zsolt – Épületen kívüli robbanások modellezése és vázas épület esetén való alkalmazása – DIPLOMAMUNKA, 2009 BME – ZMNE [2] Román Zsolt – Kiss Rita – Vigh László Gergely: Az épületeken kívüli robbanások tervezési következményei (2010) – Magyar Építőipar [3] U.S. Department of Defense Structures to resist the effects of accidental explosions (1990) [4] G. C. Mays, P. D. Smith Blast effects on buildings (1995) [5] Dr. Goschy Béla Építmények tervezése rendkívüli terhekre és hatásokra (1984) [6] JOURNAL OF THE AUSTRALIAN STEEL INSTITUTE VOLUME 36 NUMBER 2 SEPTEMBER 2002 – Design of Pinned Column Base Plates

Felhasznált szoftverek ConWep AxisVM 9 PowerConnect MathCAD

Cím: Postacím: Telefon: Telefax: E-mail: Honlap:

Budapest, 1106 Akna u. 2-4 H-1475 Budapest, Pf.254 +36 (1) 4 333 666 +36 (1) 4 333 660 [email protected] www.BIS.bilfinger.hu

Ügyvezetés:

Aszman Ferenc, Csiszár Csaba

Kivitelezési Igazgatóságok: Nyugat-Magyarország BIS Duna Igazgatóság/ Százhalombatta Kelet-Magyarország BIS KeMont Igazgatóság/ Tiszaújváros Külföldi tevékenység BIS Export Igazgatóság/ Budapest

Tevékenységi kör

Ipari létesítmények kivitelezése fĘvállalkozásban Ipari létesítmények acélszerkezeteinek, csĘvezetékeinek, tartályainak és egyéb berendezéseinek elĘgyártása és szerelése Ipari meleg- és hidegszigetelések kivitelezése, fémlemezburkolása, korrózióvédelem és állványozás

A BIS Hungary Kft kitĦzött célja az ipari üzemek teljes életciklusának lekövetése, a tervezéstĘl az építésen és karbantartáson át a bontásig. Ennek érdekében a társaság a “mindent egy kézbĘl” kivitelezési formát kínálja.

We are BIS we are Best In Solutions


83

Dr. Gáti József kancellár Dr. Horváth Sándor dékán Óbudai Egyetem

TÉSZTAHÍDÉPÍTŐ VILÁGBAJNOKSÁG AZ ÓBUDAI EGYETEMEN WORLD CHAMPIONSHIP IN SPAGHETTI BRIDGE BUILDING AT ÓBUDA UNIVERSITY Az Óbudai Egyetem – Dr. Réthelyi Miklós miniszter és Tarlós István főpolgármester fővédnöksége, valamint Dr. Szabó Gábor, a Magyar Innovációs Szövetség elnökének védnöksége mellett – május 20-án „RECCS 2011” címmel rendezte meg a hagyományos Tésztahídépítő Világbajnokságot. A minden korábbit túlszárnyaló érdeklődéssel kísért versenyen, amelyre első alkalommal került sor az egyetem aulájában, idén sem maradt el a világcsúcs: Márkos Szilárd Attila, az Óbudai Egyetem hallgatójának száraztésztából készített 999 gramm tömegű tartószerkezete 578,2 kg terhelésig tartotta magát.

On May 20 Óbuda University organized the annual World Championship in Spaghetti Bridge Building, branded „RECCS 2011”, for the first time in the Main Hall of the university. The event was held under the chief patronage of Minister Miklós Réthelyi and Mayor István Tarlós and under the partonage of Dr. Gábor Szabó, President of the Hungarian Association for Innovation. In the competition, attracting unparalleled interest, Attila Márkos of Óbuda University set a new world record at 578.2 kilograms with his 999 gram heavy spaghetti structure.

ELŐZMÉNYEK

hogy a RECCS a világ legszínvonalasabb tésztahídépítő bajnokságává nőtte ki magát. E tapasztalatok birtokában és a nagyszámú külföldi érdeklődő támogatásával ez évben az egyetem Tésztahídépítő Világszövetséget alapítva Tésztahídépítő Világbajnokságot rendezett két kategóriában. A Világszövetség célja a mérnöki képzésben részt vevő, vagy arra készülő diákok tervezői és kivitelezői képességeinek fejlesztése, a csapatmunka erősítése, a különböző intézményekben és országokban tanuló diákok közötti kapcsolatok építése. A szövetség a jövőben minden év májusában Budapesten szervezi meg a RECCS Tésztahídépítő Világbajnokságot, melyre meghívja a szövetség tagjait, illetve a tagintézmények diákjait. A világbajnokság híd- és tartószerkezet kategóriában kerül meghirdetésre, amelyek szabályait az alapító nyilatkozat melléklete tartalmazza. A Világszövetséghez már eddig számos hazai és külföldi intézmény csatlakozott.

Tésztahídépítő versenyt több európai és tengerentúli mérnökképző felsőoktatási intézményben rendeznek, a versengés több évtizedes hagyományokkal rendelkezik. A versenyzők szigorú szabályok alapján saját tervezésű hídszerkezetet készítenek száraztésztából, és azokat terhelési próbán eltörik. A versengés élményén túl az eredményes részvétel szakmai kihívást is jelent, hiszen egy maximális teherbírású szerkezet megépítése komoly mérnöki feladat, függetlenül annak anyagától. Az Óbudai Egyetem Bánki Karának Gépszerkezettani és Biztonságtechnikai Intézete mintegy tíz évvel ezelőtt kapcsolódott a versengéshez, és 2004 óta szervezi RECCS márkanéven a tésztából épített hidak Kárpát-medencei, majd Közép-európai Bajnokságát. Az eddigi versenyeken született eredmények alapján nem szerénytelenség azt állítani,

1. kép: A Tésztahídépítő Világbajnokságra nevezett szerkezetek

84


A VERSENYFELTÉTELEK A RECCS versenyen használt terhelőberendezést az egyetem Gépszerkezettani és Biztonságtechnikai Intézete fejlesztette ki. A korábban hegesztett zárt szelvényből készült keretszerkezetet megújítva egy formatervezett, megfelelő merevséggel és a szükséges állítási lehetőségekkel rendelkező, a terhelendő tésztahidak gyors és precíz elhelyezését biztosító terhelőkeretet állt a versenyzők rendelkezésére.

2. kép: A megújult terhelőkeret

A terhelőegység kettős csavarorsós rendszerű, a szabályozott egyenáramú hajtás állandó 50 mm/perc terhelési sebességet valósít meg. A 120 W teljesítményű egyenáramú hajtóműves motor fogasszíjon keresztül mindkét vonóorsót meghajtja. A rendszerbe integrálásra került a 0–20 000 N méréstartományú Hottinger U2B erőmérő cella és a 100 mm-es útadó, a jeladók pontossága ±0,05%. Az elektronikus jelfeldolgozást Spider 8 jelfeldolgozó végzi, melynek eredményeit CATMAN 4.5 rendszerprogram jeleníti meg a számítógép monitorján, pontos erő–út diagramot, valamint kijelzi rögzített értékkel az adott mérési ciklusban a maximális terhelőerőt digitális formában is. A rendszer jelfeldolgozási sebessége 2000 mérés másodpercenként. Az adatfeldolgozó rendszer a Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH terméke. A pillanatnyi terhelési érték, illetve az erő–elmozdulás diagram nagyméretű monitoron követhető, s a törést követően a rendszerhez csatlakoztatott színes nyomtatón kinyomtatható. A maximális terhelési értéket a rendszer rögzíti. A terhelőberendezés rádiófrekvenciás távvezérlővel működtethető. A verseny kezdetekor a mérőberendezést egy hitelesített súly segítségével a zsűri hitelesíti. A továbbfejlesztett berendezés hiba nélkül működött. Az 500 kg-ot is meghaladó teherbírású hidak megbízható terhelésén túl a rendszer a verseny jelenlévő és internetes nézőit maximálisan kiszolgálta, a rögzített videofelvételek és a terhelési diagram pedig a hídépítők számára tette lehetővé az utólagos kiértékelést, segítve ezzel a további fejlesztőmunkát.

Mindkét – híd, illetve tartó – kategóriában a szerkezet kereskedelmi forgalomban levő, vagy kizárólag búzalisztből és tojásból házilag előállított száraztésztából készülhet, csak kötőelemként használható tetszőleges ragasztó (pl. nem lehet a tésztaelem teljes hosszán végigfolyatni, a párhuzamos szálakat tilos hosszában egymáshoz ragasztani). A terhelőelem mérete 100x50x10 mm. A tartó legmagasabb és legalacsonyabb pontja közötti távolság nem haladhatja meg a 600 mm-t, a legalacsonyabb pontja nem lehet 100 mm-nél alacsonyabban a feltámasztási pontoktól. A két feltámasztási pont távolsága 1000 mm, a tartó nem lehet hosszabb 1300 mm-nél és nem lehet szélesebb 130 mmnél, a tartó tömege a terhelőelemmel (és csavarral) együtt legfeljebb 1000 g lehet. A „híd” kategóriába a szigorú szabályok alapján megépített, maximum 1 kg tömegű, 1 méter fesztávú hidakat lehet nevezni, melyeket középen terhelnek. A hídon lennie kell egy folytonos, 50 mm széles tésztából készült útfelületnek a híd teljes hosszában, melyen nem lehetnek hosszanti hézagok. Emiatt a híd csak alul, az útfelület alatt terhelhető. További követelmény, hogy az út a híd feltámasztási pontjaitól magasságban legfeljebb 50 mm-rel térhet el, és egy 50x50 mm2 keresztmetszetű, 100 mm hosszú hasábot akadálymentesen lehessen végigtolni rajta. A tartó kategóriában a szerkezet ugyancsak kereskedelmi forgalomban levő, vagy kizárólag búzalisztből és tojásból házilag előállított száraztésztából készülhet, csak kötőelemként használható tetszőleges ragasztó. Tartó eseté-

1. ábra: A „híd” kategória szabályai szerinti kialakítás

A VILÁGBAJNOKSÁG NEVEZÉSI FELTÉTELEI A I. Tésztahídépítő Világbajnokság (a RECCS 2011) május 20-án került lebonyolításra minden eddigit meghaladó érdeklődés mellett. A hagyományos „nehézsúlyú spagettihídverseny” idén a „tartó” kategóriával bővült.

2. ábra: Vázlat a „tartó” tésztahídépítő verseny szabálykönyvéből


85

ben az útfelület nem követelmény, így a szerkezet felül is terhelhető. A tartó terhelése középen, függőleges erővel történik, a terhelőerő folyamatosan nő addig, amíg a tartó el nem törik, a terhelés során a terhelőelem függőleges elmozdulásának sebessége 50 mm/perc.

RECCS 2011 A I. Tésztahídépítő Világbajnokságra a hazai tésztahídépítő fellegvárak (Óbudai Egyetem, Dunaújváros, Győr, Nyíregyháza) csapatain kívül Marosvásárhelyről, Szabadkáról, Kolozsvárról, Iránból (két városból), Lettországból és Németországból is érkeztek versenyzők mindkét meghirdetett kategóriában. Az Óbudai Egyetemen – dr. Réthelyi Miklós miniszter és Tarlós István főpolgármester fővédnöksége, dr. Szabó Gábor, a Magyar Innovációs Szövetség elnöke védnöksége mellett – első alkalommal megrendezett a „World Championship in Spaghetti Bridge Building” versenyt dr. Jávor András, a Nemzeti Erőforrás Minisztérium közigazgatási államtitkára és dr. Horváth Sándor, az egyetem Bánki Karának dékánja nyitotta meg. Köszöntötte a résztvevőket Csomós Miklós főpolgármester-helyettes is.

5. kép: A tartó kategória győztes szerkezete a törés pillanatában

6. kép: Qazvin-i Iszlám Egyetem tartó kategóriában harmadik helyezést elért csapatának szerkezete a törés pillanatában

3. kép: Dr. Jávor András közigazgatási államtitkár megnyitója

A töréstesztek során híd kategóriában I. díjat nyert Varga Mátyás, a győri Széchenyi Egyetem hallgatója, hídszerkezete 382,2 kg terhelés mellett tört el. II. helyezést Sándor Péter, a Nyíregyházi Főiskola hallgatója szerzett a 354,1 kg terhelést elviselő hídjával, míg a III. díjat a Botka Balázs és Kurucz Sándor összetételű Óbudai Egyetem csapata vihette haza, 333,7 kg terhelés mellett károsodott tésztahídjával.

Tartó kategóriában az I. helyezést fantasztikus világcsúcsot felállítva Márkos Szilárd Attila érte el az Óbudai Egyetemről, 578,2 kg terhelést bíró hídjával. A II. díj a Khoy-i Iszlám Egyetem (Irán) hallgatóit, Hossein Kianoush-t és Seyyedreza Hosseini-t illette 416,5 kg teherbírású hídjukkal. A III. helyezett szintén iráni csapat lett, a Qazvin-i Iszlám Egyetemről. Tagjai: Jamshid Baghdadi, Melika Naderi, Shaghayegh Nasertorabi, Mostafa Amedi. Hídjuk 385,3 kg terhelés mellett tört el.

7. kép: Márkos Szilárd Attila, a tartó kategória világbajnoka

Híd kategóriában a Szépség- és az Innovációs díjat is a Borsos Sándor és Goór Krisztián alkotta páros kapta a Szabadkai Műszaki Főiskoláról. Tartó kategóriában pedig mindkét díjat Péntek Máté nyerte el a Kolozsvári Egyetemről. A Gyermelyi különdíjat a Kolozsvári Egyetem hallgatói kapták, míg az Izsáki Házitészta Kft. különdíját a marosvásárhelyi Sapientia Egyetem szerezte meg. További információk és képek a I. Tésztahídépítő Világbajnokságról a www.reccs.uni-obuda.hu honlapon érhetők el.

4. kép: Gondos „illesztés” a terhelőkeretbe

86

Az 1–4. és a 7. képeket Kiss Gergely, az 5–6. képeket dr. Domanovszky Sándor készítette.


Kerítés. Benedek-rendi kolostor, Németország


87

88


TÖKÉLETES HEGESZTÉS

Fronius hegesztőgépek, MicroStep és Hypertherm vágógépek magyarországi képviselete TransSteel 3500/5000 Tökéletes hegesztés, egyszerű kezelés, hosszú élettartam. FROWELD Kft. H–1239 Budapest, Grassalkovich út 225. Tel.: +36 1 287 8477 • Fax: +36 1 287 8476 • [email protected] • www.froweld.hu

Linde kézi ívhegesztő gépek A Linde a hegesztési eszköz palettáját versenyképes árfekvésű és megbízható minőségű kézi ívhegesztő gépek termékcsaládjával bővítette. A Mach-Tech 2011 kiállításon nagy sikerrel bemutatott Linde MMA 130 és 170, valamint a Linde DC TIG 185 típusú hegesztőgépeinket most piaci bevezető akciónk keretében – a készlet erejéig – 20%-os árkedvezménnyel megvásárolhatja. LINDE MMA 130 és 170 Az inverter-technikán alapuló bevontelektródás kézi ívhegesztő gépek (MMA) alkalmasak érintéses gyújtással, a pisztolyba történő közvetlen gáz hozzávezetéssel AWI hegesztésre is. A „W”-elektróda sérülésének elkerülését a „LIFT-ARC” funkció biztosítja, amely a gyújtáskor kis áramerősségről indulva fokozatosan emelve éri el a beállított értéket. LINDE DC TIG 185 3 A berendezés a bevontelektródás kézi ívhegesztésre is alkalmas. 3 Az áramforrás magas bekapcsolási idő mellett biztosítja a megnevezésében szereplő hegesztőáramot (60%-nál 200 A). 3 Speciális nagyfrekvenciás gyújtással alakul ki a hegesztő ív. 3 Impulzustechnológia megvalósításának lehetősége egy kis (kb. 2-3 Hz), illetve egy nagyobb frekvenciával (kb. 200 Hz).

! tő akció Beveze Linde DC TIG 185

, 170 és MA 130 ztőgépek Linde M heges

énnyel!

20%

edvezm -os árk

Bővebb információért forduljon munkatársainkhoz vagy keresse fel a www.hegesztesieszkoz.hu web áruházunkat, ahol a hegesztőgépek mellett egyéb hegesztési eszközöket és hegesztési hozaganyagokat is vásárolhat. E-mail: [email protected] Linde Gáz Magyarország Zrt. Alkalmazástechnikai központ 1097 Budapest, Illatos út 17. , Tel.: (1) 347 4747 www.lindegas.hu, [email protected]


89

Vajas Attila hegesztési felelős Schwarzmüller Járműgyártó és Kereskedelmi Kft. Orosz Csaba termékfelelős ESAB Kft. Gyura László hegesztés és szolgáltatás menedzser Linde Gáz Magyarország Zrt.

HÁROMKOMPONENSŰ VÉDŐGÁZOK ALKALMAZÁSÁNAK GYAKORLATI TAPASZTALATAI EXPERIENCES USING THREE COMPONENT WELDING SHIELDING GAS Az alábbi cikk a „Hegesztéstechnika” folyóirat XXII. évfolyam 2011/1 számában jelent meg eredetileg.

BEVEZETÉS Napjainkban a gyengén ötvözött szerkezeti acélok fogyóelektródás ívhegesztéséhez védőgázként általában a 8–20% CO2-tartalmú argon bázisú, kétkomponensű keverékeket használják. Kétségkívül a legelterjedtebb az ún. „82/18”-as gáz (18% CO2-tartalommal), amelyet a hegesztett szerkezetet gyártók széles teljesítménytartományban általában megbízhatóan, ma már rutinszerűen alkalmaznak. Megoszlóak azonban a vélemények a szakemberek körében az oxigéntartalmú védőgázok felhasználását illetően. Az oxigénnek köszönhetően az ív stabilitása javul, a cseppátmenet finomabb lesz ugyan, de bizonyos esetekben fennállhatnak porozitási, beolvadási és oxidációs problémák, amelyek a CO2-tartalmú gázoknál kevésbé jelentkeznek. A kötések, a technológiák minőségének javításához egy lehetséges megoldást jelenthet a két aktív komponens (CO2, O2) együttes alkalmazása, azaz egy-egy háromkomponensű keverék felhasználása. Ma már több acélszerkezetet gyártó cég vezetett be, ill. próbált bevezetni ilyen jellegű gázt, többkevesebb sikerrel. Az alábbi cikk a háromkomponensű védőgázok tulajdonságainak ismertetését követően az alkalmazás során a Schwarzmüller Kft. első féléves tapasztalatait, valamint a bevezetést megelőző vizsgálatokat, kísérleteket mutatja be.

A HÁROMKOMPONENSŰ VÉDŐGÁZOK Háromkomponensű védőgázt szerkezeti acélok aktív védőgázos hegesztéséhez 1958-ban alkalmaztak először (15% CO2 / 5% O2), miután a kezdetekben a technológiához 1950-től tiszta argont (S.I.G.M.A eljárás – „Shielded Inert Gas Metal Arc”), majd néhány százalék (1–5%) oxigéntartalmú keveréket használtak [1]. Abban az időben az argon magas gyártási költsége miatt az USA-ban és az akkori Szovjetunióban végezték az első kísérleteket a szén-dioxid védőgázként történő alkalmazásához. A szén-dioxid elterjedéséhez áttörő megoldást a dezoxidáló elemeket (Mn, Si) tartalmazó hegesztőanyagok (huzalok) megjelenése jelentette, amelyekkel a kezdeti porozitási problémák megszűntek. Európában gyakorlatilag az 1970-es évek közepéig (hazánkban még 10–15 évvel későbbig) kizárólag csak CO2-ot alkalmaztak ehhez a technológiához, majd a kétkomponensű Ar/CO2 keverékek kezdtek elterjedni. A „82/18”-as Ar/CO2 keverék lényegében egy kompromisszumot jelent a tiszta CO2 előnyei (mély beolvadás, poro-

90

zitásmentesség stb.) és a kezdetekben alkalmazott csekély fröcsköléssel járó Ar/O2 (95/5%) keverék között. Ahogy a bevezetőben már említettük, jelenleg tulajdonképpen ezt a „82/18” összetételt tekinthetjük az eljárás „alapgázának”, de ugyanakkor ma már a felhasználó meglehetősen széles palettából válogathat az O2 és O2/CO2 tartalmú gázok közül is [2]. A tisztán oxigénes keverék – elsősorban a nagy porozitásérzékenysége, a kisebb elérhető hőbevitel miatt – nagyobb lemezvastagságokhoz, nem teljesen fémtiszta felületű munkadarabok hegesztéséhez nem javasolt. A háromkomponensű keverékeknél a CO2 összetevő megtartása mellett, az oxigéntartalom korlátozásával (max. 4– 5%) azonban gyakorlatilag elenyészőek lehetnek a negatív hatások, viszont a pozitívumok a kötés minőségének javulásához vezethetnek. Az 1. táblázat az eljárás szempontjából az oxigén legfontosabb tulajdonságait, és annak hatásait foglalja össze. Amíg a CO2-os keverékeknél a szerkezeti acélok hegesztéséhez a gázszállítók meglehetősen azonos termékportfólióval rendelkeznek (döntően 18%, 10, ill. 8% CO2) a háromkomponensű gázoknál már korántsem ilyen egységes a kép. Az 1. ábra a hazai gázforgalmazók CO2/O2 tartalmú fogyóelektródás hegesztéshez javasolt háromkomponensű gázainak standard (palackos kiszerelésben elérhető) kínálatát mutatja be. Az ábrán a színes területek az MSZ EN ISO 14175 szabvány szerinti besorolásra utalnak, a védőgáz aktív komponens arányainak függvényében. Az egyes mezőknél a „határvonalak” mindkét komponens esetében „felülről zártak”, „alulról nyitottak”, azaz például az M24-es besorolás az 5% < CO2 ≤ 15%, és 0,5% ≤ O2 ≤ 3% összetételre értelmezhető.

1. ábra: A hazai gázforgalmazók háromkomponensű védőgáz kínálata, valamint a kísérletekhez alkalmazott keverék összetétele, az MSZ EN ISO 14175 szabvány csoportosítása szerint [3-8]


1. táblázat. Az oxigéntartalmú védőgázok tulajdonságai

Az oxigén hatása / tulajdonság

Pozitív hatás

Negatív hatás

Ívstabilizálás

• kisebb fröcskölés • stabilabb cseppátmenet (kisebb leolvadó cseppek) • vegyes-durvacseppes (átmeneti) anyagátmenet-tartomány „szélessége” csökken • finomszemcsés varrat • impulzus- és egyéb szabályozott anyagátviteli hegesztésekhez jól alkalmazható

Csökkenti az olvadt acél felületi feszültségét – hígfolyósabb ömledék

• kisebb fröcskölés, finomszemcsés varrat • hegesztési sebesség növelhető

• pozícióhegesztésnél kötéshibák (pl. PE pozíciónál előre folyhat az ömledék)

Csekély ionizációs potenciál – kisebb ívfeszültség igény, kisebb hőbevitel

• kisebb áramfelvétel • résáthidaló képesség javul • kisebb deformációk

• rosszabb beolvadási viszonyok – kötéshibák veszélye • edződésre hajlamos anyagoknál hidegrepedési veszély

Gyengébb hővezetés

• résáthidaló képesség javul

• rosszabb beolvadási viszonyok – kötéshibák veszélye • léghűtéses hegesztőpisztolyok hűtési viszonyai romlanak – pisztoly túlhevülése

Erős oxidáló hatás (aktív gáz)

• ötvöző kiégés, mechanikai tulajdonságok romlása • nagyobb felületi salakképződés

Porozitásérzékenység

• gázérzékeny, erősen „szennyezett” felületű anyagoknál nem alkalmazható

Amint az ábrából is kiderül, a lehetőségek száma nagy, amely a felhasználókat a legtöbb esetben inkább elbizonytalanítja, mintsem támogatná. Gyakorlati tapasztalatunk alapján a 2–3%-nál magasabb O2-tartalmú gázoknál a fenti táblázatban bemutatott hátrányos tulajdonságok már markánsan megjelennek (porozitás, pisztoly túlhevülése, üvegszerű salakfoltok stb.). Elsősorban a finom cseppátmenet, valamint az impulzustechnológiák alkalmazhatósága miatt a CO2-tartalmat célszerűnek tartjuk 12–13% alatt tartani, a porozitásmentesség, beolvadás szempontjából viszont 5–6% fölé állítani. Eddigi, korábbi tapasztalataink alapján a 2/8% O2/CO2 tartalmú keveréket találtuk a legideálisabbnak, így a bevezetőben említett Schwarzmüller Kft. központi gázellátó rendszerénél is ezt a keveréket állítottuk be.

A SCHWARZMÜLLER KFT. TÖRTÉNETE, TEVÉKENYSÉGE Az osztrák Schwarzmüller cég magyarországi leányvállalata a Schwarzmüller Járműgyártó és Kereskedelmi Kft. 21 éves múltra tekint vissza. Termékpalettája nagyon széles. A magyarországi leányvállalatot az osztrák Schwarzmüller GmbH alapította 1989-ben. A mai Schwarzmüller GmbH konszern alapjait 1870-ben fektette le Josef Schwarzmüller kovácsmester Ausztriában, Schärding közelében. Jelenleg a legnagyobb üzeme a felsőausztriai Hanzingban található, ami egyben a haszonjárműgyártó és termelőközpont is. Jelenleg a nemzetközileg is elismert konszern 14 telephellyel rendelkezik Európa 9 országában, aminek teljes alapterülete 640 000 m2. A családi vállalkozásként induló cég a kezdeti időszakban állati erővel vontatott szállító járművek, „lovas kocsik” gyártásával foglalkozott. A gépi meghajtású járművek technikai fejlődésének hatására pótkocsik és különböző szállító járművek felépítményeinek gyártására szakosodott (2. ábra). Az állandó fejlesztések és a szigorú minőségi

2. ábra: A Schwarzmüller Kft. jellemző „termékei” – félpótkocsik, pótkocsik (oldalponyvás, nehézgépszállító, nemesacél tartály, alumínium szegmens billenő, rönkszállító)

követelmények eredményeként a XX. század közepére Európa egyik vezető jármű- és felépítménygyártó vállalatává nőtte ki magát. A Schwarzmüller Kft.-nél 2001-ben már kb. egy évig használtak háromkomponensű védőgázkeveréket, de a telephelyek technológiáinak egységesítése miatt 2010. augusztusáig visszaálltak a kétkomponensű 82/18-as védőgázra. Az ismételt bevezetést a korábbi pozitív tapasztalatok alapján, a kötésekkel szemben támasztott minőségi követelmények fokozódása (esztétikus, fröcskölésmentes varrat), kopóalkatrészek mennyiségének redukálása, vala-


91

mint a hegesztéshez felhasznált energia csökkentésének lehetősége vetette fel. A tényleges bevezetés előtt kísérleteket végeztünk, melyek elsődleges célja (a varratok összehasonlítása mellett) az új technológiai paraméterek, valamint az energiaigény meghatározása volt.

Az előkísérletekhez használt áramforrások, paraméterek A vizsgálat szempontjából fontosnak tartottuk a különböző rendszerű hegesztőgépekkel történő mérést, hiszen az elektronika fejlődésével, az invertertechnika energiaigénye teljesen más, mint egy hagyományos fokozatkapcsolós egyenirányítóé. A kft., mint a hazánkban működő vállalkozások többsége, ma még mindkét elven működő géptípust használja.

3. ábra: Berendezés a hegesztőpisztoly egyenletes mozgatásához

A vizsgált áramforrások: – ESAB LAN 315 (transzformátoros fokozatkapcsolós hegesztőgép), – FRONIUS TPS 4000 (inverteres hegesztőgép). A vizsgálat során géptípustól függetlenül azonos (az üzemben általában leggyakoribb) varrattípust készítettük el, melyhez a gyakorlatban alkalmazott beállításokat és az érvényes hegesztéstechnológiai utasítás (WPS) szerinti paramétereket használtunk (82/18-as védőgázhoz). A varratok készítéséhez a cég által jelenleg is gyakran feldolgozott, a pótkocsik egyik alapanyagát a QSTE380 TM minőségű, s = 5 mm vastagságú anyagot, G4Si1 minőségű 1 mm átmérőjű hegesztőanyagot (ESAB Autrod 12.63) alkalmaztunk. A leggyakoribb varratfajta (kb. a = 5 mm-es sarokvarrat) PB pozícióban történő elkészítése, a 2. táblázatban látható hegesztési paraméterekkel történt. [A paraméterek a cseppátmenet szempontjából nem tekinthetők ideálisnak (vegyes-átmeneti és a permetes ív határa), de az üzemi felméréseink alapján a cég legtöbb hegesztője ezekkel az értékekkel dolgozik.] A hegesztőfej mozgatása során az egyenletes hegesztési sebességet, és az állandó szabad ívhosszt egy ESAB Railtrac FWR 1000 „kocsi” segítségével biztosítottuk (3. ábra). A varratok hosszúsága kb. 500 mm volt.

Az előkísérletek eredményei – varratprofil, varrat esztétikai vizsgálata A 82/18-as védőgázzal, a már említett vegyes anyagátmenetű ív miatt, a hegesztés közben mindkét géptípusnál jelentős fröcskölést, nem túl sok felületi salakot és általában nem egyenletes koronaoldalt kaptunk. A gázterelő és az áramátadó erősen szennyeződött, ami folyamatos tisztítást igényelt. A kétkomponensű védőgázhoz tartozó

a)

b)

4. ábra: 82/18-as kétkomponensű gázzal készített varrat (erős fröcskölés, egyenetlen szegély) és annak beolvadási profilja

a)

b)

5. ábra: Háromkomponensű gázzal (90/8/2 – Ar/CO2/O2) készített varrat (fröcskölésmentes, egyenletes szegély, kisebb felületi salakfoltokkal) és annak beolvadási profilja

jellemző varratképet és annak beolvadási profilját a 4. a) ill. a 4. b) ábra mutatja. A háromkomponensű gáznál (90/8/2) a vizsgálat során azonos huzal-előtolási sebesség mellett az ívfeszültséget 0,8–1,0 V-tal csökkenteni lehetett. Az ömledék hígfolyósság növekedésnek köszönhetően a hegesztés sebességét kismértékben növelhettük (50–52 cm/min-re). Az ív nyugodttá, egyenletessé vált, a fröcskölés gyakorlatilag megszűnt (permetes anyagátmenet), a beolvadási profil kismértékben megváltozott, kissé növekedett, de néhány apró salakfolt megjelent a felületen (5. ábra).

2. táblázat: A kísérletekhez alkalmazott hegesztési paraméterek

Huzal-előtolási sebesség [m/min]

Hegesztőáram [A]

Hegesztési feszültség [V]

Szabad huzalhossz [mm]

Hegesztési sebesség [cm/min]

Gázáramlás [l/min]

10–10,2

245–250

26–26,5 (25,2–25,7*)

15

45 (52*)

12

alapanyag: QSTE380 TM (s = 5 mm) huzal: G4Si1 (d = 1 mm) sarokvarrat: (a = 5 mm) PB pozíció védőgáz: M21 (82/18) * a megadott értékek az M24 (90/8/2) háromkomponensű gázra történő átálláshoz tartoznak

92


a)

b)

6. ábra: Két- (a), ill. háromkomponensű (b) gázzal történő hegesztés (a fotók a háromkomponensű védőgáz első bevezetésének időszakában készültek)

A kísérletek során a háromkomponensű gáz ívstabilizáló (fröcsköléscsökkentő) hatása a hegesztési folyamat közben az „ív fényén” is megfigyelhető volt (6. ábra).

Az energiafelvétel vizsgálatának eredményei A villamos energia ipari hálózaton történő felhasználása valamint a pillanatnyi csúcsfogyasztások értéke a Schwarzmüller Kft. egyik kulcsfontosságú kérdése az éves felhasznált energia és a lekötött maximalizált energiaszint, valamint annak túllépése szempontjából. Így kísérleteink során a bemutatott vizsgálatokon túl a primer oldali energiafelhasználásokat is megmértük. A villamosenergia-fogyasztást egy speciális berendezéssel – MAINS MONITORING SYSTEM FRM 0222 – (7–8. ábra) és a hozzá csatlakoztatott 1000 A-ig terhelhető lakatfogókkal ellenőriztük. A fázisonkénti áramfelvételt mértük az idő függvényében (9. ábra). A kísérlet alatt elsősorban a kétkomponensű gáz hatását a háromkomponensű kevert gázzal történő hegesztéshez viszonyítva vizsgáltuk. Mindkét géptípusnál megállapítottuk, hogy a primer oldali energiafelvétel az oxigénes keverék alkalmazásakor 5–7%-kal kevesebb volt.

7. ábra: A teljesítményfelvétel mérésének eszközei

8. ábra: Az áramfelvétel mérésének regisztráló szoftvere (RMS)

9. ábra: A primeroldali teljesítményváltozás másodpercenként regisztrált mintavétel során, fázisonként

Üzemi próba, az első néhány hónap tapasztalata A bemutatott vizsgálatok eredményei azt bizonyították, hogy az üzemi teszt megkezdhető. A védőgáz átállítása 2010. augusztus 24-én megtörtént. A váltás „pszichológiai” hatása, ill. az emberi tényező kiküszöbölése miatt, a védőgáz összetételének átállítását nem jelentettük be előre (a cég rendelkezett üzemképes háromkomponensű keverővel, melynél az oxigénbemenet az átállásig zárva volt.) Kíváncsiak voltunk a hegesztők reakcióira, egyáltalán érzékelik-e munkájuk során, hogy valami megváltozott. A próbaüzem a várt eredményeket hozta, a nap folyamán egyre több hegesztő állította a berendezésén a paramétereket. A hegesztők többsége (kb. 60%-a), akik az összeállítást és a kisebb, egyszerűbb hegesztéseket végzik, csökkentették az ívfeszültséget (kisebb fokozatra állítva a hegesztőgépet). Az ún. „aktív kihegesztők” (készrehegesztők) a huzalelőtolás kismértékű emelésével inkább a hegesztési sebesség növelését alkalmazták. A nap végére lassan mindenki számára ismertté vált az összetételváltás, és a többség véleménye pozitív volt. Gyakorlatilag a változás emberi „ellenállás” nélkül végrehajtható volt. Megállapíthatjuk, hogy az átálláskor a hegesztő szakmunkásnak kézi hegesztésnél paraméter-módosításra van szüksége, mivel azonos paraméteréknél csak a védőgázcserével nem javul a varrat minősége jelentősen. Ahhoz, hogy hasonló varratgeometriát kapjunk, mint a 82/18-as védőgáz előzetes használatával, valamint realizáljuk az oxigénkomponens pozitív hatásait, a következő módon kell eljárni: 1. Növelni kell a huzal-előtolási sebességet, melynek következtében azonos varratméret érdekében a hegesztési sebesség is emelhető. Ebben az esetben relatíve csökken az ívfeszültség, a technológia a megfelelő varratképet adja, és értelemszerűen nő a termelékenység, tapasztalataink alapján kb. 4–5%-kal (javasolt változtatás). 2. Csökkenteni kell a szekunder oldali feszültséget (10 m / min-es huzalelőtolásnál kb. 0,8–1 V). Ekkor a hegesztési sebesség nem változik, de a primer oldali teljesítményfelvétel csökken kb. 4–5%-kal (a termelékenység nem változik). A cikk elkészítéséig eltelt néhány hónapos folyamatos üzem igazolta az előzetes kísérletek eredményeit. A készre hegesztés termelékenysége nőtt (normaidő-csökkentést lehetett bevezetni!), a fogyó- és kopóalkatrészek (elsősorban áramátadó, gázterelő) felhasználása a korábbi időszakhoz képest jelentősen (kb. 30%!) csökkent. Egy-egy hasonló


93

leterheltségű hónapot figyelembe véve az energiaszámla (áramszámla), átlagosan 22 000 Ft/hó összeggel csökkent (kb. 40–45 hegesztőgép üzemel, műszakonként átlagosan 1,8–2 óra tiszta hegesztési főidővel). A varratokon megjelenő salakfoltok átlagos mennyisége nem mutatott jelentős változást a korábbi időszakhoz képest. Mivel a kft.-nél döntően vízhűtéses gépek működnek, pisztoly-túlhevülési problémák gyakorlatilag nem jelentkeztek. Hasonlóan nem tapasztaltunk porozitási problémákat sem. Érezhetően csökkent a szükséges egyengetési feladatok mennyisége, azaz kisebbek a deformációk, elhúzódások. A kismértékű fajlagos hőbevitel-csökkenés miatt – a cégnél alkalmazott anyagok és lemezvastagság-tartományoknak köszönhetően – hidegrepedési problémákkal nem találkoztunk. Az előkísérletben bemutatott méréseket robotosított hegesztésnél már az üzemszerű termelés közben is elvégeztük. Folyamatos robotizált gyártás mellett az említett előnyök a kézi hegesztéshez képest még erősebben jelentek meg. A gépesített hegesztésnél a termelékenység növekedése (a hegesztési sebesség növelése révén) elérte a 20%-ot, és méréseink során a primer oldali energiafelvétel-csökkenést is közel 20%-ban realizáltuk. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy a védőgáz összetételének változása miatt a gáz fajlagos ára 6% növekedéssel járt (a drágább Ar-komponens aránya 82%-ról 90%-ra nőtt), de az egyéb költségek csökkenése kompenzálja, sőt meghaladja az ebből várható növekedést. A váltás után tapasztalatainkat a következőkben összegezhetjük: • primer oldali teljesítményfelvétel csökkenése 5–6%, • növelhető hegesztési sebesség 10–12%, • fogyó-kopó alkatrész élettartam-növekedése 25–30%, • kopóalkatrészek cseréjére fordított idő csökkenése ~35%, • 1 méterre eső hegesztési varrat költségcsökkenése 15% • kisebb hőbevitel, csökkent deformáció.

Az átállás beruházási költségei Említettük, hogy a Schwarzmüller Kft.-nél 2001-től már egy háromkomponensű keverő „üzemelt” (10. ábra), rövid ideig argon–oxigén–szén-dioxid gázkeverék, majd hosszú évekig csak szén-dioxid-tartalmú keverék előállítására. Esetünkben tehát a váltás jelenleg többletberuházást nem igényelt.

gadására”.) Továbbá az oxigénellátó rendszer kiépítésére (palack-, palackköteg-lefejtő, oxigéntartály) is szükség van a harmadik összetevő érdekében. Azoknál az üzemeknél, ahol egyébként is van oxigénfelhasználás (pl. lángvágás, lézervágás munkagázaként) általában rövid csővezeték-építéssel az utóbbi probléma megoldottnak tekinthető. Palackos védőgáz felhasználása esetén a fenti gondok nem jelentkeznek. Ahogy már említettük, a hazai gázforgalmazók termékpalettájában megtalálhatók a háromkomponensű keverékek, melyek beszerzési ára általában csak néhány százalékkal magasabb, mint a hagyományos kétkomponensűeké. Ebben az esetben természetesen az összetétel-választás rugalmasságát (saját keverőnél a beállítás tetszőleges) a felhasználó elveszíti.

ÖSSZEFOGLALÁS Magyarországon még mindig nagyon sok olyan kisebb gyártó cég van, ahol nem dolgozik hegesztőmérnök, hegesztőtechnológus. Bízunk abban, hogy a bemutatott vizsgálati eredmények, tapasztalatok segítséget nyújtanak a védőgáz és a hozzá tartozó technológia megválasztásban. A gáz cseréje önmagában nem elég, az optimális munkapont eléréséhez a hegesztés paramétereit is változtatni, korrigálni kell. Az eredmények azt mutatják, hogy mind műszakilag, mind gazdaságossági szempontok alapján érdemes oxigéntartalmú háromkomponensű gázokat szerkezeti acélok fogyóelektródás hegesztésekor alkalmazni. A cikkben bemutatottakat különösen figyelmébe ajánljuk azoknak az üzemeknek, amelyek a jövőben tervezik a központi gáz kiépítését, hiszen a beruházás során még abban az esetben is háromkomponensű keverőt célszerű beépíteni, ha jelenleg, ill. a közeljövőben nem tervezik a védőgáz összetételének módosítását. A háromkomponensű keverő alkalmas kétkomponensű védőgáz előállítására is, és esetleges váltáskor, továbblépéskor már nincs szükség újabb beruházásokra. A jövőben tervezzük, hogy a bemutatott két védőgáz esetén a varratok mechanikai tulajdonságainak összehasonlítását is elvégezzük. A mérések során továbbá megfogalmazódott bennünk egy újabb kísérletsorozat, amelyben a hegesztőgépek szerepét a primer oldali áramfelvétel céljából fogjuk megvizsgálni. A méréseket üzemi és laborkörülmények között is tervezzük elvégezni, hogy egy átfogó képet kapjunk, és reális összehasonlítást tudjunk végezni a különböző elven működő hegesztőgépek esetén. A tervezett vizsgálatsorozatok eredményeit egy-egy külön összefoglalóban kívánjuk megjelentetni, a téma összetettsége és terjedelme miatt.

Felhasznált irodalom 10. ábra: A kft.-nél üzemelő háromkomponensű keverő

Abban az esetben, ha nincs az adott üzemnek ilyen funkciójú keverője, természetesen annak beszerzése szükséges. Összességében elmondhatjuk, hogy a kétkomponensű keverőhöz képest 10–15%-kal nagyobb a háromkomponensű keverők beszerzési ára. (Már üzemelő kétkomponensű keverők sajnos nem alakíthatók át három komponens „fo-

94

[1] S. Trube: A Choice of Shielding Gases for Welding the Variety of Steel Grades – Sonderdruck 04/1999, Linde AG [2] Mohácsi G. – Gyura L.: Hazai hegesztési gázok az EU csatlakozás szemszögéből. A hazai hegesztési gáz helyzet és az EU csatlakozás, Hegesztési Konferencia – Budapest, 2004 [3] www.lindegaz.hu [4] www.messer.hu [5] www.airliquid.hu [6] www.siad.hu [7] www.sol.it [8] MSZ EN ISO 14175:2008 „Hegesztőanyagok. Gázok és gázkeverékek ömlesztő hegesztéshez és rokon eljárásokhoz” szabvány



95

MÉRETRE SZABOTT SZOLGÁLTATÁSOK Jelentős műszaki fejlesztés a DUTRADE Zrt.-nél A DUTRADE Acéltermék Feldolgozó és Kereskedelmi Zrt. működésében kiemelt szerepe van a megrendelői igények minél teljesebb körű kielégítésének. Ennek érdekében folyamatosan fejlődik a cég szolgáltatási infrastruktúrája. Ezen az úton fontos mérföldkőhöz érkezett a vállalat: a napokban megkezdődtek az első próbavágások a budapesti fióktelep területén újonnan üzembe helyezett, THERMOCUT 2060 típusú, CNC vezérlésű láng- és plazmavágó berendezéssel.

Az új gép még gyorsabbá és kényelmesebbé teszi az acéltermékek kiszolgálását. A beruházás műszaki hátteréről Lantai Miklós műszaki igazgatót kérdeztük: – Az utóbbi években rendszeresen felmerült az igény vevőink részéről a méretre vágott táblalemezek iránt. Korábban egy kis teljesítményű, kézi berendezéssel oldottuk meg a vágási feladatokat, és úgy gondoltuk, hogy most elérkezett azt idő ezen a területen egy jelentősebb műszaki fejlesztésre. A berendezést a magyar Totálgép Kft. gyártotta számunkra, a gép egy MESSER típusú lángvágófejjel és egy HYPERTHERM típusú plazmavágófejjel rendelkezik. Mindkét eszköz csúcsminőséget képvisel manapság a vágófejek között. Plazmával 30 milliméteres, lánggal 250 milliméteres lemezvastagságig kivitelezhető a vágás, ebbe a tartományba már szinte minden olyan termék belefér, amelyet ér-

96

tékesítünk a vevők számára. A csővágás mérettartománya 200–1000 milliméteres átmérőig terjed. Kiemelném még, hogy a berendezés úgynevezett rotációs fejjel rendelkezik, amely lehetővé teszi a 0–45 fokos szögeltéréssel a vágást, így gyökkiképzésre alkalmas, ez a hegesztés előkészítése szempontjából fontos információ a felhasználóknak. Az új berendezés 3 x 12 méteres munkaasztallal rendelkezik, a plazmavágó fej vágási sebessége 1200 milliméter percenként. Működtetéséhez két fős, szakképzett személyzet áll rendelkezésre a budapesti telephelyen. Az acélipari szolgáltatások bővülése minden bizonnyal tovább erősíti az eddig is jól működő üzleti kapcsolatokat a vállalat és a vevők között. A szakemberek a beruházás megkezdése előtt igyekeztek minél szélesebb körben felmérni az igényeket, mondta el Németh Zsóka üzletfejlesztő. – Manapság a piacon úgy tudunk sikeresek lenni, ha az acéltermékek értékesítéséhez kapcsolódó szolgáltatásokat bővítjük. Ennek fontos szegmense a vágási munkálatok elvégzése is, hiszen így a felhasználónak nem kell új feldolgozó berendezést vásárolni, vagy a régire költeni, és lényegesen kisebb a nála jelentkező anyagveszteség is. A vágóberendezés megvásárlását megelőzően, az elmúlt hónapok során alapos piackutatást folytattunk, és a vevők megkérdezése után nyilvánvalóvá vált, hogy valós igény van a vágási szolgáltatások bővítésére. Cégünk hatalmas vevőbázissal rendelkezik, naprakész információink vannak mindegyikük tevékenységi köréről. Elsősorban acélszerkezet-gyártók, alkatrészgyártók, mezőgazdasági gépgyártók és vágási kapacitással nem rendelkező kereskedők számára lehet hasznos az új szolgáltatásunk. Nyilvánvalóan öröm számunkra, hogy bizalmat szavaznak a régi üzleti kapcsolatunk új szolgáltatással történő bővítéséhez. Már most számos megrendelésünk van, igyekszünk valamennyit minél hamarabb kielégíteni. Miután sok acélpiaci szereplő tevékenységében szerepelnek továbbfeldolgozási, ezen belül méretre vágási szolgáltatások is, tisztában vagyunk vele, hogy a DUTRADE-nek továbbra is a már megszokott, kiváló minőségben kell szolgáltatnia, hogy piaci pozícióit megőrizhesse, ennek minden bizonnyal fontos eszköze lesz a jövőben ez az új berendezés. (X)



97

Pál Gábor igazgató Hunyadi László tervező Dési Attila Speciálterv Kft.

A GYULAI FEHÉR-KÖRÖS-HÍD FELÚJÍTÁSA ÉS MEGERŐSÍTÉSE RECONSTRUCTION AND STRENGTHENING OF THE FEHÉR-KÖRÖS BRIDGE AT GYULA 2010 őszén adták át a forgalomnak a felújított Gyulai Fehér-Körös-hidat. A korróziós károkat szenvedett vasbeton pályalemez ortotrop acél anyagúra történő cseréjével és a szerkezet megerősítésével a híd teherbírása növekedett és további évtizedekig alkalmassá vált a forgalom átvezetésére. Az egyedi szerkezetű híd átépítésének tervezését és építését mutatjuk be cikkünkben.

ELŐZMÉNYEK A Gyulai Fehér-Körös-hidat 1912ben kezdték el építeni és 1914-ben adták át a forgalomnak. Az acélszerkezet jelentősebb károsodás nélkül átélte a világégéseket, azonban a közel százéves szerkezetnek időszerűvé vált a felújítása. A Speciálterv Kft. a Magyar Közút Állami Közútkezelő Fejlesztő Műszaki és Információs Kht. által kiírt nyílt közbeszerzési eljáráson nyerte meg a híd pályalemezcseréjének és a szerkezet megerősítésének a kiviteli tervezésére kiírt pályázatot. A tervezett átépítés a meglévő vasbeton pálya teljes elbontását irányozta elő, új keresztbordás ortotrop acél pályaszerkezet építésével és a meglévő főtartók erősítésével.

The renovated Fehér-Kőrös-bridge at Gyula was opened to traffic in the autumn of 2010. The corrosion-damaged reinforced concrete deck was replaced by a new ortotropic steel deck. The structure was strengthen by this self-weight reduct intervention so the load bearing capacity of the bridge increased. The renovated bridge became suitable for the traffic for decades. The design and construction works of the unique bridge structure’s reconstruction are presented in our article.

A MEGLÉVŐ HÍD ISMERTETÉSE A híd a folyót merőlegesen keresztezi. A két hídpillér közötti szabad nyílás 40,20 m, a hídfők és a pillérek között 19,90 m. A híd támaszközei: 21,0 m + 42,00 m + 21,00 m. A teljes felszerkezet hossza 84,40 m és a szélessége pedig 6,48 m. A szerkezet négytámaszú, háromnyílású, két főtartós, alsópályás, szegecselt, rácsos felszerkezetű, Gerber-tartós közúti híd. A Gerber-csuklók a szélső nyílásokban kerültek kialakításra, vagyis a határozott rácsos tartó konzolosan kinyúló végeire és a hídfők közé volt befüggesztve a híd végeinél egy-egy 4,20 mes gerendaszakasz, felsőpályás gerinclemezes tartóként kialakítva.

1–2. kép: A Gyulai Fehér-Körös-híd a felújítás megkezdése előtti állapotában

98


A két rácsos főtartó egymástól 6,3 m távolságra helyezkedik el. A rácsos tartó változó magasságú, a belső pilonok felé növekedő szerkezeti magassággal, a felső övlemezben a csomópontoknál keletkező iránytöréseket az övlemez íves meghajlításával oldották meg. Az eredeti híd pályalemeze megépültekor különleges kialakítású volt: a korra jellemző zórés vasas „típusszerkezet” helyett sűrű bordás vasbeton pályalemezt építettek, melyet eredetileg 5 darab hossztartó támasztott alá. A hossztartók terheit a szegecselt gerinclemezes kereszttartók közvetítették a rácsos főtartók felé. A híd Gerber-tartós statikai rendszere statikailag határozott. Ez a kor számítási lehetőségeihez jól igazodott, a híd erőjátékát grafoanalitikus mód-

3. kép: Az eredeti híd alulnézete a közel 100 éves sűrűbordás vasbeton pályalemezzel

szerekkel egyszerűen meg lehet határozni. Az alkalmazott statikai rendszer további előnye, hogy a csatlakozó földmunkák elhelyezkedését még a felszerkezet tervezésekor nem ismerték, ezért a befüggesztett szélső szakasz maximális–minimális hosszával a kivitelezőnek nagyobb mozgásteret biztosítottak. A meglévő híd erőjátéka a speciális alakjának megfelelően kiegyensúlyozott, önsúly jellegű terhekre a híd közepén az övrudakban szinte nem ébred erő. A közbenső nyílás belső szakaszán a nyomott övet kihajlással szemben erősített, nyitott kapuzatok támasztják meg oldalirányból, a tervező a biztonság növelése érdekében ezeken a helyeken nem is rácsos, hanem tömör gerincű kialakítást alkalmazott. A pilonok ezzel szemben zárt kapuzattal készültek, hiszen a pilon jelentős nyomóerőt szenved, ugyanis a ferde felső rácsrudak ezekre vannak felfüggesztve. A kapuzat a felső rácsos keresztkötés segítségével lett zárttá téve.

1. ábra: Az eredeti tervekből egy híd keresztmetszeti részlet: pályalemez, hossztartó–kereszttartó és keresztartó–főtartó kapcsolata – Eredeti terv

Az alkalmazott statikai rendszer hátránya, hogy a rácsos tartó konzoljai közel akkorát mozogtak függőleges értelemben, mint a hídközép, mely azt jelentette, hogy a több centiméteres nagyságrendű elmozdulások a hídfőtől 4,2 m távolságra következtek be! Ez a használat közben rendkívül kellemetlen dinamikus hatást okozott. A rácsos tartó raszteréhez igazodva minden rácsoszlophoz kereszttartó csatlakozott, ezekbe a kereszttartóba kötötték be a hossztartókat, amelyek gerincét a kereszttartóknál megszakították és szegecselt szögvaspárral illesztették. Az 5 darab hossztartó a kereszttartókkal ily módon tartórácsot alkotott. A tartószerkezet anyaga folytacél, amely az 1994-ben a BME Acélszerkezetek Tanszéke által elvégzett vizsgála

tok szerint megfelel a jelenlegi szabályozás szerinti S235 minőségnek. A hídfők és pillérek facölöpökön elkészített beton alaptesteken állnak, felmenő falazatuk faragott mészkő. A konzolos acélszerkezet fix saruja a Sarkad felőli pilléren, a görgős saru pedig a Gyula felőli pilléren van.

TERVEZÉS A híd felújítása során a szükséges teherbírás-növekedés a vasbeton pályalemeznél jelentősen könnyebb acél ortotrop pályalemez beépítésével és a statikai rendszerbe történő beavatkozással valósult meg a szükséges szerkezeti részek lokális erősítése mellett. A cél, a meglévő 20 tonnás teherbírásnak 40 tonnásra, ÚT 2-3 401 szerinti közúti „B” jelű teherre történő erősítése volt.

2. ábra: A híd átépítésének oldalnézeti és keresztmetszeti tervei


99

3. ábra: A hídszerkezet végeselemes modellje az Axis VM programban

4. ábra: A rács és övrúderősítések vázlata

A híd statikailag határozatlanná tétele a mai számítási lehetőségek felhasználásával minden nehézség nélkül végrehajtható. A számításhoz Axis VM 9.0 általános térbeli végeselemes programot alkalmaztuk. A szerkezet határozatlanná tétele mellett a szükséges teherbírás biztosítása csekély lokális beavatkozásokat igényelt. A megerősítendő rács- és övrudak vázlata a 4. ábrán látható. A híd belsejében a rácsos tartó övek szelvényei nem szorultak erősítésre. Az övrácsrudak közül egyedüliként a közbenső nyílásban lévő felső övrácsrúd lett a belső négy raszterben kismértékben megerősítve. A statikailag határozatlanná tételt a jelentős mozgásokat produkáló és kényes vízelvezetési problémákkal bíró Gerber-csukló megszüntetésével valósítottuk meg. A megoldás külsőleg nem annyira szembeötlő, ugyanis „csak” annyi történt, hogy az új szegélybordás ortotrop pályalemez megszakítás nélkül van a hídon átvezetve, illetve a hídfőn letámasztva. Ennek következményei, hogy a rácsos tartó konzol alakváltozásának megakadályozása jelentős járulékos igénybevételeket okoz a pályalemez „kinyúló” szakaszán, ezért a szélső hossztartó borda az első két raszteren jelentős mértékben erősített (az övlemezek 12 mm-ről 40 mm-re erősítettek). A rendszer további következménye, hogy a pályalemez szélső hossztartójának a régi rácsos szerkezet utolsó (konzol végi) kereszttartójára való csatlakozásánál jelentős mértékű húzóerő ébredhet, illetve a belső nyílás terheléséből a hídfősaruk húzottá

100

válhatnak. E korábban nem kialakuló hatások elviselésére kellett a kapcsolatokat és a saruhelyeket alkalmassá tenni. Az első hossztartó lekötés a 16. képen jól látható. A pályalemez mind a négy hossztartója saruk segítségével alá lett támasztva a hídfőnél. Húzást csak a szélső hossztartók alatti saruk szenvednek, ezek lényegében a híd közepének lehajlása ellen dolgoznak. A statikai vázba történő beavatkozás a rácsos tartó erőjátékát is jelentősen befolyásolta. A beavatkozás következtében a rudak jelentős részében most már a korábbi korábbiakkal ellentétes igénybevételek is ébredhetnek. A legjelentősebb változás a szélső nyílásokban történt, hiszen az erőjáték korábban itt volt a legtisztább a konzolos kialakítás következtében. Az átalakítás során a szélső nyílás nyitott kapuzatainak a nyomottá vált felső övrácsrudait oldalirányú megtámasztásra is alkalmassá kellett tenni. A nyitott rácsos gerincű kapuzatok esetében, a felső övrácsrúd megtámasztásához biztosítandó oldalirányú erők felvételére az egyszeres rácsozás önmagában nem bizonyult alkalmasnak, mind a laposvasak kihajlási, mind bekötési teherbírása szempontjából, ezért pót-keresztrácsozás segítségével erősítettük az oszlopokat alkalmaztunk (13. kép). A pályalemez végkereszttartója a rendelkezésre álló kis szerkezeti magasság miatt alsó öv nélkül készült, a lehetséges sarucsere ezért a szélső hossztartóvég fölötti emelőfülek segítségével valósítható meg (7. kép).


KIVITELEZÉS A híd kivitelezési munkáira kiírt nyílt közbeszerzési eljárást 2010 tavaszán a Közgép Zrt. nyerte el. A kivitelezési munkák 2010 júniusában kezdődtek és 2010 novemberéig tartottak. A híd pályacseréje és erősítése, csak a híd autóforgalom előli teljes lezárása mellett történhetett, azonban az előkészítő és befejező munkálatok félpályás terelés mellett készülhettek. A felújítási munkák során a híd alsó öveire függeszthető ideiglenes állványt terveztünk (4. kép). Az ideiglenes függesztett állvány a híd felújításának idején a kerékpáros- és gyalogosforgalom átvezetése is szolgált. Az állványzatra telepített zárható sátor a Körös vizének védelmét is biztosította a festési és felület-előkészítési munkák idejére (5. kép). A tervezett állványzatot a híd rácsos tartójának alsó öveire, valamint a híd közepén haladó hossztartóra függesztették fel.

4. kép: Az állványzat függesztése és a híd csuklós-görgős saruja

5. kép: Állványzattal beburkolt híd

A bontási munkák megkezdésekor elsőként az aszfaltburkolatot, a hídszegélyeket, a vasbeton pályalemezt és a 4,20 m-es befüggesztett szakaszokat távolították el. A vasbeton pályalemez bontását a híd egyik végétől indulva végezték el, és a konzolvéget, amely felé a bontás haladt, máglyázással alátámasztották. A kivitelezés második lépésében elbontották a hossztartókat a középső kivételével, mely építés közben az állványzatot és későbbiekben a szélrácsokat tartja (6. kép). A meglévő hossztartókat a bekötő szegecseik kifúrásával tudták eltávolítani. A helyszíni munkákkal párhuzamosan a Közgép Zrt. budapesti gyárában készültek az előre gyártott pályatáblák. Az új, ortotrop pályaszerkezetet két szélső hajlított lemezből álló főtartóborda, az azokat összekötő keresztirányú laposvas bordákkal merevített acél pályalemez és két közbenső hossztartóborda alkotja. A szélső, hajlított

lemezek egyben a kiemelt szegély funkcióját is betöltik. Vizsgáltuk a hossz- és keresztbordás ortotrop pályalemez kialakításokat. A keresztbordás pályalemezzel minimalizálni lehetett a szerkezeti magasságot, és a hídhoz csatlakozó utak átépítése nélkül lehetett a szerkezeti átalakítást végrehajtani. Fáradási és gyártási szempontból kedvezőbb hosszbordák alkalmazása a szerkezeti magasság növekedése miatt nem jöhetett szóba. Az átvezetett út forgalma nem igényelte a kedvezőbb fáradási tulajdonságú kialakítás alkalmazását és az ebből adódó költséges útcsatlakozás kiépítését. A hídszerkezet felújításának tervezésekor cél volt, hogy a pályabeosztást 0,60 m + 4,80 m + 0,60 m-ről 0,50 m + 5,00 m + 0,50 m-re módosítsuk, melynek az új kialakítás megfelel. A kereszttartók felső övén a hossztartók alatt 4–4 szegecs helyére csavarok kerültek, melyekkel a pályalemez

rögzítése megoldhatóvá vált. A híd hosszeséséből adódóan a főtartók változó magasságúak, a szélső szegéllyel közös bordák 62–70 cm, a közbenső hossztartók 25–33 cm magasak. Az alsó övük 250–16 illetve 200–20 méretű, gerincük 12, ill. 16 mm vastag. A pályalemez és a szegélylemez 12 mm vastag. A szélső 10–10 méteren a szélső hossztartó erősített, az alsó öv 250– 40, a felső öv 400–40 méretű, a gerinc 16 mm vastag. Az ortotrop pályalemez keresztbordáinak kiosztása igazodik a rácsos tartó kereszttartóinak kiosztásához, 300 mm-enként vannak elhelyezve, méretük 160–10. A középső hossztartók alatt a meglévő kereszttartók gerinceit szögvasak felcsavarozásával merevítettük. Továbbá vízelvezetési problémák okán a dilatáció fölötti kereszttartónak a gerincét is erősíteni kellett. A többi kereszttartó esetében, a pályalemez-cserés hídfelújítások esetében szinte „szokásosnak” tekinthető felső övlemez cseréje mellett. A következő lépésben az új, ortotrop acél pályalemezt rögzítették a hídszerkezeten (7–8. kép). Az új, acél ortotrop pályalemez szélső hossztartóját megszakítás nélkül vezettük végig a teljes hídon, ebből kifolyólag a szerkezet statikai vázát megváltoztatva, a korábban statikailag határozott Gerber-tartós vázat határozatlanná tettük. A statikailag határozatlanná válás a híd teherbírását növelte, azonban a nyílásközépen a rúderőket esetenként jelentősen megváltoztatta, vagyis az igénybevételek előjele is változott: korábban tisztán húzott rudakban egyes parciális hasznos teherállások esetén ezután nyomás is felléphet. Mindezek miatt a felújítási munkák következő lépése az oszlop-, rács- és övrudak megerősítése volt.

6. kép: A csupasz megtartott szerkezet


101

7–8. kép: A keresztbordás ortotrop acél pályalemez rögzítése és illesztése

Elsőként az oszlopokat, majd a rácsés övrudakat lehetett erősíteni, de egyszerre mindig csak egy rudat erősíthettek. Több rácsrúd esetében szükséges volt a rudak bekötésénél a meglévő szegecseket NF-csavarra cserélni (10. kép). Némely rúd esetén a hevederlemezeknél is cserélni kellett a kapcsolatokat. A cserét minden csomópont esetében egyesével kellett végrehajtani, a terveken megadott sorrendben. Minden csomópont-átalakítás esetében statikai számítások alapján mérlegeltük a lépésenként eltávolítható kapcsolati elemek számát, figyelembe véve a szerkezet aktuális állapotát, vagyis az adott építési fázisnak megfelelő statikai vázát és önsúlyterhelését (pl. vasbeton lemez eltávolítása stb.). A kapuzat felső átkötésének megerősítése az oszlopokhoz hasonlóan a ferde rácsok pótátlózásával történt. Az új laposvasak rögzítése a szögvasakhoz, illetve a meglévő laposvasakhoz alátétlemezek közbeiktatásával NF-csavarral történt. A közúti űrszelvény átvezetése érdekében a kapuzat vízszintes rúdját meg kellett emelni. A két kapuzat megemelése külön építési ütemben kellett, hogy történjen, a felső keresztkötések elbontása előtt az oszlopokat segédszerkezettel egymáshoz kellett merevíteni. A meglévő és új kapuzat közötti különbségek a 14. és 15. képen jól láthatóak.

11. kép: Csomóponti részlet

9. kép: Az osztott szelvényű oszlop megerősítése

10. kép: A szegecsek helyettesítése NF-csavarokkal

12. kép: A híd fix saruja

13. kép: A hossztartó és kereszttartó kapcsolata

A pályalemez végleges burkolatként 4 cm mZMA-11 kopóréteget, 4 cm mÖA-11 védőréteget és 1 cm műanyag bázisú, szórt szigetelést kapott. Az elkészült hídszerkezet újjáfestett zöld színével jól illeszkedik a felújított Békés megyei hidak sorába (16–19. kép). 14–15. kép: A rácsos kapuzat felújítás előtt és után, ütközés elkerülésére magasabbra helyezve

102


18. kép: A kész híd, tervezői konzultáció és minőségellenőrzés a hídfőnél

16. kép: A kész híd rácsos főtartójához kapcsolódó utolsó kereszttartó

19. kép: A kész híd

20–21. kép: A hídavatás anno és most. Gyulai Hírlap, 2010. december 3-ai lapszám (21. kép) 17. kép: A kész híd alulnézete

ÖSSZEFOGLALÁS A Gyulai Fehér-Körös-híd pályalemezcseréje jól mutatja, hogy a vasbeton pályalemez ortotrop acél szerkezetűre történő cseréje lehetőséget ad a teherbírás növelésére, illetve a felszerkezet főtartó-geometriájához alkalmazkodva az átvezetett pálya korszerű kialakítására és a geometriai kötöttségeknek megfelelő szélesítésére. A közel 100 éves egyedi hídszerkezet átalakítása után kedvezőbb statikai állapotban,

megnövelt teherbírással további évtizedekig szolgálhat. A hazánkban több, mint fél tucat alkalommal tervezett és megépített ortotrop pályalemezcserék sora már bizonyította e kialakítás kedvező tulajdonságait. Megjegyezzük, hogy a jelen esetben alkalmazott, tervezett és kivitelezett beavatkozás még belül esett azon a határon amit a gazdaságos élettartam-növelés jelent. Ez az erősítési módszer alsóbb rendű utak esetében széles körben használható, minden esetben mérlegelni kell


azonban a ráfordításokkal arányban álló nyereséget. Nagyobb forgalmú vagy fejlesztendő útvonalon például nem elegendő a meglévő, közel elhelyezkedő főtartók közötti távolság, tehát ezzel a módszerrel a geometriai igény nem kielégíthető. A teherbírás növelhetősége minden esetben a meglévő szerkezet állapotának és geometriájának függvénye, melyet a meglévő főtartószerkezet állapotának statikai vizsgálata dönt el, hogy alkalmas-e az erősítés végrehajtására.

103

Dr. Dulin László (IWE) ügyvezető igazgató DLT Hegesztéstechnikai Kft. Koronczai László (IWT) hegesztési felügyelő Stadler Szolnok Vasúti Járműgyártó Kft.

ALUMÍNIUMÖTVÖZETEK HEGESZTÉSE (2. rész) A szerzők a cikksorozat első részében az alumíniumötvözetek hegesztésének legfontosabb alap- és irányelveit foglalták össze. A sorozat e második részében a gépesített hegesztés eszközeiről (automaták, robotok, készülékek) írnak, összegezve a legfontosabb ismereteket, amelyek a tervező és gyártó szakemberek számára egyformán fontosak. A magyarországi gyártók termelési rendszereinek elemzése azt mutatja, hogy a gépesítéshez akár sok száz tonna/hónap anyag feldolgozását végző cégeknél is hiányzik az akarat. A kézi hegesztést kiváltó egyszerű célgépekkel alig, a bonyolult, összetett, esetleg többfunkciós célgépekkel csak

elvétve, jó hegesztőkészülékekkel pedig szinte soha nem találkozhatunk. Ha a gépesítés elkerülhetetlen, a cégek – gyakran indokolatlanul – a hegesztőrobotokat részesítik előnyben, közbenső megoldásokra nem alakult ki igény, a vonatkozó műszaki kultúra szinte teljesen hiányzik.

1. A GÉPESÍTÉSRŐL A gépesített hegesztés a kézi eljárásokkal összehasonlítva jobb és állandó varratminőséget eredményez, minden esetben alacsonyabb termelési költséggel (1. ábra). Az áttérés nem egyszerű. A folyamatos és hibamentes gépi hegesztésnek objektív akadályai vannak.

1. ábra: Balra gépi, jobbra kézi varratok (131)

2. ábra: Balra gépi, jobbra kézi horizontál varrat (131)

3. ábra: Vastagfalú szerkezetek gépi varratai (131)

104


A leggyakoribbak: az előgyártmányok tűrésértékeinek be nem tartása, az élelőkészítés pontatlansága, a munkadarab pozicionálásának hibája, a bevitt hő hatására bekövetkező elhúzódások. Ezeket egyenként is nehéz kezelni, összességükben pedig a varrathely tervezetthez képesti elmozdulását okozzák, akadályozva ezzel a hegesztés gépesítésének bevezetését. Kézi hegesztés esetén a hegesztő a hibaforrások okozta varrathely-eltéréseket a hegesztőpisztoly vezetésével kompenzálja (2. ábra). A varrathelyeltérések követésére gépesített és automatizált hegesztéseknél szükség van egy beavatkozó rendszerre (szenzorra), amely a peremfeltételek figyelésével a programozott értékekhez képesti változásokat folyamatos beavatkozással helyesbíti, megkeresi a varrat tényleges helyét. Nyugodtan kimondhatjuk, hogy mára azokat a hegesztési feladatokat (egyenes, kör, horizontál, haránt, hengerpalást mentén tetszőlegesen lerakott, V, sarok-, átlapolt, felrakó stb. varratok készítése), ahol a hozzáférés biztosítható, gépesíteni tudjuk (3. ábra). A sokféle feladathoz egymástól különböző, célorientált berendezések építhetők. A gépesített hegesztés néhány szabadságfokú, egyszerű hegesztőállvánnyal alacsony beruházási költségszinten lehetséges (4. ábra). A gépesítés egyedi célgépekkel és robotokkal tíz-tizenkét szabadságfokig, közepes és kifejezetten nagyméretű gyártmányokhoz is rövid megtérülési idővel megoldható (5. ábra). A hegesztőpisztolyokat – a pisztolytartó konzolok motoros keresztszánjait – a varrathely-kereső/követő szenzorok tizedmilliméteres tartományban képesek a kívánt helyzetben vezetni. A gépesített hegesztés/(vágás) elemei a pisztolyvédő kapcsoló, a hegesztő/ (vágó)pisztoly, az azt vezető szenzor és a hegesztés/(vágás) közben keletkező füstök elszívásához az elszívófej a keresztszánokra szinte minden esetben felszerelhetők. Mindez természetesen lehetséges a fogyóelektródás, önvédő (11), fedett ívű (12), fogyóelektródás, védőgázos

(13), volfrám-elektródás, védőgázos (14), plazmaív (15), lézersugár (52), keményforrasztás (91), lágyforrasztás (94) eljárásokra, továbbá a láng- (81), plazma- (83), lézer- (84) és vízsugárvágási technológiák alkalmazásánál is. A hegesztő célgépek, a robotos hegesztőcellák továbbá a hozzájuk rendszertechnikai szempontok szerint illesztendő hegesztőkészülékek tervezését csak nagy gyakorlattal és referenciákkal rendelkező szakcégre szabad bízni. A munka a szakmai követelmények szerinti technológiai tervezéssel kezdődik és a feladatorientált elrendezési tervek elkészítésével, a biztonságtechnikai és környezetvédelmi szempontok érvényesítésével folytatódik. A beruházó a rendszerkövetelmények kialakításánál használja ki a tervező tapasztalatait. A megrendelő és tervező a követelményeket (ilyenek: az előgyártmányok és a késztermékek hegesztéséhez alkalmazandó hegesztési eljárások, ciklusidők, méret, méretpontosság, hegesztési feszültségek kezelése, gyártási költségek, próbahegesztés, átadás-átvétel feltétele stb.) rögzítse egy szállítási szerződésben. A tervező tartsa be az ide vonatkozó szabványokat, előírásokat (ilyenek: az MSZ EN 294, 349, 574, 775, 811, 953, 982, 1037, és 60204-1, MSZ EN ISO 4063:2000, 15614-1:2004, 5817, 288-8, 15084: 2007 szabványok, a 143/2004 (XII.22) GKM rendelet. Az alkalmazott elszívó–szűrő berendezésekre vonatkozó, pl. az EN ISO 15012-1:2005 előírásokat). A gyártás során a tervező még be tud avatkozni a folyamatba. Munkáját a próbahegesztések minősítik.

2. CÉLGÉPEK ÉS ROBOTOS CELLÁK FELÉPÍTÉSE A nagyméretű szerkezetek gyártásához tervezendő célgépek és robotok rendszerint három szabadságfokú, hoszszú, állványos pályán mozgó konzolokon utaznak (6. ábra). A főmozgásokat szabályozott villamos motorokkal hajtott kocsik és keresztszánok valósítják meg. Ezekre kerülnek a három– hat szabadságfokú célgépek, vagy a hattengelyes robotok. Velük együtt utaznak a rendszer vezérlőszekrénye, a hegesztőhuzal, a pisztolytisztító rendszer, a hegesztő-áramforrás, a nagyvákuumú elszívó–szűrő berendezés, a programozó készülék (7. ábra). A célgép/robot mozgásterébe telepítik a vezérlésbe integrált forgatókat, amelyek emelő–süllyesztő feladatot is elláthatnak. A forgatók veszik fel hegesztőkészülékeket. Ezek a készülékek lehetnek cserélhetőek is. A csere meggyorsítását szolgálják az univerzális adapterek. A mindenkori munkadarabok méretéhez igazodva a három fő tengely biztosítja, hogy a pisztolyokat és a lézeres varrathelykövető szenzorokat hordozó, a finommozgásokat megvalósító motoros szánok és tengelyek programozottan a szabályozási tartományon belüli hegesztési helyzetbe kerüljenek (8. ábra). A mozgó elemeket nagy pontosságú, lineáris vezetékek vezetik. Az egyes tengelyeket hajtóműves szervomotorok hajtják, a mozgásokat inkrementális jeladók mérik. A lézeres varrathelykövetők a hegesztőpisztolyok mozgását – ahogy ezt már leírtuk – a pontatlanságok kiküszöböléséhez a programozott moz-

5. ábra: 30x5, 5x4 méteres mozgásterű hegesztőrobot

6. ábra: Kétpályás, 70 méter hosszú hordozórendszer szerelése

4. ábra: Hosszvarrathegesztő célgép és hegesztőkészülék AL-kazetták sorozatgyártásához

Ã 7. ábra: Utazó konzolrendszer szerelése


105

8. ábra: Öttengelyes pisztolymozgató rendszer, lézerszenzorral, elszívócsövekkel

gáshoz képest folyamatos beavatkozással helyesbítik. Egy érintőképernyős kezelőfelületen lehet a célgépek öszszes paraméterét programozni, tárolni, módosítani. Innen lehet behívni a hegesztőgépek aktuális paraméterrendszerét is. Innen lehet a portálokat joystick-okkal a hegesztési alaphelyzetbe mozgatni. Itt, az irányító pulton kapnak helyet az indító, a vészleállító gombok és valamennyi egyéb kezelőegység is. A működtető szoftverek egyedi igényekre készülnek. A készülékek kiszolgálása, a be- és kirakás történhet forgó- vagy portáldarukkal. A munkahelyeket többsugaras fénysorompók és fényvédő kerítések biztosítják. A kezelőfelületeket a védőfalakon kívül helyezik el. A berendezések távdiagnosztikai rendszeren keresztül vizsgálhatók.

3. A HEGESZTŐKÉSZÜLÉKEKRŐL A szerzőpáros egyik tagja Hegesztőkészülékek szerkezeti kialakításának legfontosabb alapelvei címmel az Acélszerkezetek 2008. évi 3. illetve Hegesztőkészülékek címmel a 2010. évi 1. számában már írt. Olvasóink figyelmébe különösen az első cikket ajánljuk. A 21. században a gyártó cégeknek tudomásul kell venni, hogy a hegesztőkészülékek alkalmazása elkerülhetetlen. A működőképes készülék nem csak a szériatermékek gyártásához kell. A mai technikai, technológiai, anyagfelhasználási, közgazdasági feltételeket – akár egyedi darabok esetében is – csak készülékek alkalmazásával lehet kielégíteni. Különösen igaz ez

106

az alumíniumtermékekre (9. ábra). A hegesztést követő vetemedés és varrathiba javítása csak további hőbevitellel lehetséges, ami a szerkezet terhelhetőségét rontja (lásd még cikksorozatunk első részében). Az Al-alapanyag az előéletéből hozza magával a kistályszerkezetét és feszültségállapotát. Ezek a megmunkálás/ alakítás (pl. préselés) következtében változnak. A másodlagos átkristályosodás szemcsedurvulással jár, az anyag magával hozott belső feszültsége növekszik. Hegesztéskor a varrat környezetében az anyag feszültsége ugyan csökken, de a hegesztéssel bevitt hő térbeli zsugorodást okoz, ami a feszültségek növekedésének irányába hat. Ezek a folyamatok alakváltozást okoznak. Az alakváltozás hatását a készülék tervezőjének ismernie kell (10. ábra). A megelőzés/csökkentés érdekében a tervezőnek ismernie és alkalmaznia kell az előfeszítés, előhajlítás, merev

9. ábra: Hegesztőkészülék mechanikus leszorítással, előfeszítő elemekkel

befogás, az elmozdulás lehetőségének biztosítása, változó illesztés módszereit, egyben különös gonddal kell a hegfürdő biztosítását megterveznie. A tervezőnek ismernie kell a készülék bázisfelülete megválasztásának szempontjait, a hozzáférhetőség feltételeit, gyakorlott kell legyen a befogó-leszorító elemek feladatorientált kiválasztásában (11. ábra).

10. ábra: Hegesztőkészülék pneumatikus leszorítással, előfeszítő elemekkel

11. ábra: Készülék nagyméretű előgyártmányok hegesztéséhez


Ügyelnie kell a gyártástechnológiai követelmények (készülék szerkezete és teherbírása, pontosság, egyszerű és akadálymentes be- és kirakás, megfelelő áramvezetés, legkedvezőbb hegesztési helyzet, forgathatóság, az elkészült varratok egy részének javítása, hegesztés előtti előmelegítés, méretellenőrzés, munkadarab átadás-átvétel stb.) továbbá a karbantartás–javítás, az élettartam, a munka- és környezetvédelem, a költségtényezők stb. megoldásaira. Be kell tartania a vonatkozó szabványokat előírásokat (ilyenek: az MSZ EN 4063, az MSZ EN 288, az MSZ EN 30042, az MSZ EN 25817, a Hegesztési Biztonsági Szabályzat). (Folytatás következik.)

Ã 12. ábra: Hegesztőkészülékekben gyártott elemekből épített vasúti kocsi a szemcseszóró kabinban


107

Lavicska Ferenc acélszerkezeti termelési főmérnök Sipos Kinga vállalkozási mérnök H-Promax Kft.

HÍD ÉS ACÉL – BEMUTATKOZIK A H-PROMAX KFT. BRIDGE AND STEEL – INTRODUCTION OF H-PROMAX LTD. Komló – egykori bányászváros a Mecsek zöldellő lankái között – ad otthont a H-Promax Kft. telepének. A cég 1998-ban alakult és fokozatosan nyerte el mai formáját apa és fia, Hoffmann György és Hoffmann Balázs vezetésével. A főleg speciális hídépítési technológiák alkalmazásában, különböző acélszerkezetek gyártásában és helyszíni szerelésében nagy tapasztalatokkal rendelkező, közel 50 fős gárda nevéhez kötődik többek között a szegedi Móra Ferenc híd, a Dulácska völgyhíd, a Margit híd, a nyitrai és az M0 Déli Duna-hidak speciális (zsaluzókocsi mozgatása, különböző tolási és emelési műveletek) és acélszerkezeti munkáinak jelentős része.

Komlo the former miner’s town is situated between the smooth and green hills of Mecsek mountain, Hungary. This is the hometown of H-Promax Ltd. and its steel production business. The company was established in 1998 and got its present structure step by step led by father and son, Gyorgy Hoffmann and Balazs Hoffmann. The company is specialized for particular bridge building technologies like cable stressing, hydraulic movements on giant structures as Mora Ferenc bridge-Szeged, Margit bridge-Budapest, Nitra bridge-Slovakia. The professional team of HPromax with a number of almost 50 people is making various steel structures and doing professional on site installations as well.

FŐBB TEVÉKENYSÉGEINK

Az üzemben 16 fő minősített hegesztő és lakatos dolgozik az üzemvezető irányításával. Különféle acélszerkezetek gyártásával foglalkozunk, mint például: hídkorlátok, víznyelők, kábelburkoló csövek, iránytörők, védőhálók, indítózöm-állványzatok, stabilizáló jármok, zsaluzatok, rácsrudak. Itt készült Szendrőre a provizórikus acélhíd is, amely az árvíz által elsodort híd helyére került. A gyártási és a szerelési munkálatoknál a hegesztést hegesztő szakmérnök is folyamatosan ellenőrzi. A gyártásban anyag és termékkövetési rendszer került bevezetésre, ami elősegíti a precíz nyomon követhetőséget. A szerkezeteket folyamatos, dokumentált minőség-ellenőrzés és anyagvizsgálat kíséri.

• • • • • • •

Speciális hídépítési technológiák. Kábel- és rúdfeszítés. Injektálás. Dilatációk gyártása, helyszíni beépítése, javítása. Különleges szerkezetek emelése. Acélszerkezetek gyártása. Acélszerkezetek helyszíni szerelése, beépítése.

FOLYAMATBAN LÉVŐ MUNKÁINK • Nyitra – Szlovákia: két tolt híd és egy szabadon betonozott híd építése. • Margit híd acélszerkezeti munkák. • Ráróspuszta Ipoly-híd acél segédszerkezetek gyártása, szerelése. • M0 Dél Háros/2 Duna-híd kéregelemek, acél segédszerkezetek gyártása, szerelése. • M0 Dél Soroksár/2 Duna-híd speciális és acélszerkezeti munkái.

Tanúsítványaink: EN ISO 9001, az EN ISO 14001, valamint a BS OHSAS 18001 rendszer tanúsítványok, DIN 18800-7 (acélszerkezetek kivitelezésére vonatkozó tanúsítás); DIN EN ISO 3834-2 (hegesztőüzemekre vonatkozó előírások);

A H-Promax Kft. komlói telephelye acélszerkezeti gyártóüzem és iroda egyben.

Hegesztői minősítéseink: 111 (kézi ívhegesztés bevont elektródával); 135 (fogyóelektródás aktív védőgázos ívhegesztés); 136 (fogyóelektródás aktív védőgázos ívhegesztés porbeles huzalelektródával); és 121 (fedett ívű hegesztés) A H-Promax Kft. ezen minősítésekkel és tanúsítványokkal alkalmas az acélhidak gyártására és helyszíni szerelésére.

Iroda – Komló

Gyártócsarnok

GYÁRTÁS

108


Gyártás Komlón

Épül a provizórikus szendrői acélhíd

AZ ELMÚLT IDŐSZAK JELENTŐS MUNKÁI Móra Ferenc Tisza-híd, Szeged. Az ártéri hidak: két egymás mellett futó acélszekrényes, vasbeton pályalemezzel együtt dolgozó „öszvérhíd”. A mederhíd: függesztett – feszített kábeles (Extradosed), háromcellás szekrénytartós híd, többféle rendszerrel feszített, vasbeton pálya- és fenéklemezzel acél trapézlemez gerincekkel. A híd együttes hossza 661 méter. A H-Promax Kft. feladatai voltak: szabadon betonozott (mederhídi) részen a speciális hídépítési munkák: zsaluzókocsik összeszerelése, mozgatása, bontása, DSI kábelek fűzése, feszítése injektálása, VSL kábelek kiépítése, VT belső kábelrendszer (szabadkábel) kiépítése, feszítése, saruzások. Ezen felül a főbb tevékenységek: hídrendszer segédszerkezeteinek gyártása, szerelése, elbontása, üzemi korlátok, illetve vizsgálójárdák gyártása, szerelése. Acélbordák beemelése, hegesztése. A Tisza-híd mellett az elmúlt évben az M31-es kis hidakon saruztunk és korlátokat szereltünk, kihúztuk Halászi öreg hídját és egy új hidat vontattunk a helyére, majd Komlón a biomassza erőmű acélcsarnokát gyártottuk és szereltük össze szédítő magasságokban. Vasúti hidakat emeltünk be, szereltünk össze és szerelvényeztünk fel az

Ukk–Boba vasúti vonalon. Ezek mellett még előfordult, hogy szélerőművek talapzatát erősítettük meg Dywidag-rudakkal, vagy éppen a Komjádi uszoda mozgó tetőszerkezetét emeltük meg a görgős kocsik cseréje végett. Margit híd: Komlón gyártottuk a déli híd főtartó megerősítésének rácsozatait, valamint a kezelőjárdákat, víznyelőket és a sarukat, amelyek beépítését a helyszínen a H-Promax Kft. végezte.

A szárnyhíd pályatábláinak beemelése a Margit hídon

Móra Ferenc híd, Szeged


109

Épülő Nyitra-híd a Nyitra folyóval

Szlovákiában, Nyitrán áthaladva kelet–nyugat irányban épül a Besztercebánya–Pozsony közti autópálya, melynek S0209 sz. műtárgyának építését magyar kézben tudhatjuk. A speciális hídépítési technológiák szervezésében, lebonyolításában és az azokhoz szükséges munkák elvégzésében a H-Promax Kft. vesz részt. A DC1 tolt hidak egység összesen 40, támaszközönként 2 darab zömből áll. Keresztmetszetében az összesen 26 méter szélességű felszerkezet külön, bal és jobb pályán egyegy cellás zárt szekrény keresztmetszetű, melyek egymáshoz képest időben eltoltan készülnek. A DC2 szabadon betonozott hídegység a köztes alátámasztásoknál – 22., 23., 24., 25. pillér – hídáganként egyegy indító- és 7–7 további zömöt tartalmaz, a felszerkezet egy háromcellás zárt szekrény keresztmetszettel készül. A dilatációs egység két végén a végelemek stabilizáló jármokkal erősített acél nehézállványzaton készültek hagyományos technológiával. Az indítózömök hídtengelyben mért 12,50 méteres hossza viszonylag nagynak mondható, annak stabilitását az általunk épített nehézállványok és pengefalak biztosítják. Az indítózömök tapadóbetétes pászmáinak feszítését követően a nehézállványok elbontásra kerülnek.

Nyitra – stabilizáló jármok

A Clark Ádám úszódaru az elkészült kéregelemmel a Hárosi Duna-hídnál

FOLYAMATBAN LÉVŐ MUNKÁK M0 Háros/2 Duna-híd: A pillérek kéregelemeinek gyártásához szükséges acéldúcolatot és a vasbetonba beépülő dúcfogadókat Komlón gyártottuk és Csepel – Szabadkikötőben állítottuk össze. A mintegy 160 tonnányi acélszerkezettel együtt, a Clark Ádám úszódaru és a HSP segítségével, lassan a kéregelemek mindegyike eljut rendeltetési helyére, a Hárosi Duna medrébe. A felső kéregelemek talplemezeihez Dywidag-rudakkal rögzített acéloszlopok közé helyezzük el az egyenként mintegy 8 t tömegű íves acél őrfalelemeket, melyeket a Megyeri hídnál történt felhasználásuk utáni többéves csepeli „pihentetés” után, még ősszel alakítottunk át a Hároson megkövetelt geometria szerint.

Ráróspuszta – Ipoly-híd

Íves acél őrfalelemek rögzítése bárkán a felső kéregelem talplemezeihez

110

Az Ipoly folyón az I. világháború előtt még 47 hídon lehetett átkelni. Ezek közúti, vasúti, ill. gyaloghidak voltak, melyek nagy része megsemmisült a II. világháborúban. A Szlovákia és Magyarország közötti kétoldalú egyezmény értelmében kerül helyreállításra többek között a ráróspusz-


Az Ipoly-híd nehézállványzata

tai híd is. Közel 90 tonnányi nehézállványzatunk ível át az Ipoly folyó medernyílásában Ráróspusztán, hogy biztosítsa a vasbeton felszerkezet zsaluzatának alátámasztását a háromnyílású híd betonozási munkái során. Az M0 autóút soroksári szakaszán kerül megépítésre szabadon betonozott technológia alkalmazásával a Soroksár/2 Duna-híd. Több mint 100 tonna acél segédszerkezetet gyártunk, hogy a 15-ös, majd a 14-es pillérekre történő elhelyezésével indítózöm-állványzatot és stabilizáló jármot építsünk. A Soroksáron folyó tevékenységünk a nyitraihoz hasonlóan a zsaluzókocsi összeszerelésével és annak mozgatásával fog folytatódni. (X)

Székhely:

Telephely:

1138 Budapest, Karikás Frigyes utca 20. Telefon: +36 (1) 465 2346 Fax: +36 (1) 465 2345 Ügyv. ig.: Hoffmann Balázs: Mobil: +36 (30) 994 2232 E-mail: [email protected] 7300 Komló, Batthyány utca 1. Telefon: +36 (72) 481 514 Fax: +36 (72) 481 389

www.mcenyir.hu

M0 Soroksár/2 Duna-híd – a folytatás

MCE Nyíregyháza ívhidak építője

Németországban az ívhíd kedvelt szerkezet csatornák átívelésére. A képen látható a Müritz tavat az Elbával összekötő Elde-csatorna egyik közúti keresztezése


111

MEGR E N DELÔL AP

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

Elôfizetésben megrendelem a MAGÉSZ Acélszerkezetek címû folyóiratot

példányban.

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

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.

Megrendelô: Cím: Telefon/fax/e-mail: Kelt:


w w w. m a g e s z . h u

P.H. aláírás

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

A megrendelôlapot

MAGÉSZ 1161 Budapest, Béla utca 84. Tel./fax: 1/405-2187 címre kérjük.

112

Kiadja a Magyar Acélszerkezeti Szövetség, 1161 Budapest, Béla u. 84. Tel./fax: (1) 405-2187, E-mail: [email protected]

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


A KÉSZ Csoport a megalapítása óta eltelt 27 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 [email protected]

Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja Journal of the Hungarian Steel Structure Association

Recommend Documents