2006 III. évfolyam 3. szám
Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja – Journal of the Hungarian Steel Association
Fotó: Domanovszky Sándor
2006. augusztus 26-án emelték helyére az épülô Dunaújvárosi Duna-híd világrekorder méretû mederhídjának utolsó elemét
A TARTALOMBÓL: •
A Dunaújvárosi Duna-híd építése
•
Fáradási szilárdság növelése hegesztett kötéseknél
•
Tûzihorgany bevonatok sajátos tulajdonságai
•
Rendkívüli hóteher hatása (opponált)
•
Méréstechnikai érdekességek a Dunaújvárosi Duna-híd mederhídjának szerelésénél
TÁJÉKOZTATÓ AZ ELNÖKSÉGI ÜLÉSRÕL A MAGÉSZ elnöksége 2006. június 28-i ülését a MOLNÁR ZRt.-nél tartotta. Az elnökség tagjain kívül az ülésen részt vett: Molnár Zoltán vezérigazgató, Molnár ZRt.; Tarány Gábor ügyvezetô igazgató, Dunaferr Acélszerkezeti Kft.; Szabó András ügyvezetô igazgató, Ferro-Pan '96 Kft.; Deák László mûszaki igazgató, MCE Nyíregyháza Kft.; dr. Domanovszky Sándor szakértõ, DunaÚJHÍD Konzorcium. Az ülést Markó Péter elnök vezette, ahol az alábbi témák kerültek megtárgyalásra:
KÖZGYÛLÉSI HATÁROZATOK ÁTTEKINTÉSE, SZÜKSÉGES INTÉZKEDÉSEK MEGTÉTELE Az elnökség áttekintette a közgyûlés határozatait, és az alábbi témákat részletesen megvitatta.
➠ Mérleg A közgyûlés által elfogadott 2005. év Mérlegét az elnök aláírta. ➠ Munkaterv A 2006. november 28-án rendezendõ 10. sz. Fémszerkezeti Konferencián – melynek témája „Gabonatárolás, silók, csarnokok” – a MAGÉSZ részérõl egy elõadás fog elhangzani Molnár Zoltán vezérigagató elõadásában: „Az adonyi gabonatároló gyártása és építése” címmel. ➠ Tagdíj A tagvállalatok második félévi tagdíját valamint az egyéni tagok éves tagdíját július elsõ hetében kiszámláztuk. ➠ Alapszabály módosítása A közgyûlés által elfogadott „Alapszabály-módosítást” a Fõvárosi Bíróságnak bejelentettük. A módosítás az alábbiakra terjed ki: 1. Az eredeti alapszabály „III. A Szövetség céljának megvalósítását szolgáló eszközök” címhez tartozó 1. a) alpont elsõ és második francia bekezdés a továbbiakban így szólnak: – Tagvállalatok képviselete közbeszerzési vagy egyéb jogi eljárásoknál. – Szakmát érintõ törvények, rendeletek elõírások elõkészítése, kidolgozása. 2. Az eredeti alapszabály „III. A Szövetség céljának megvalósítását szolgáló eszközök” címhez tartozó 1. pont h) és k) alpontok a továbbiakban így szólnak:
h) Szoros kapcsolat fenntartása oktatási intézményekkel (szakmunkásképzés, közép- és felsõfokú képzés). A tagvállalatok véleményére alapozva a javasolt oktatási irányok megfogalmazása, a képzési színvonal fejlõdésének segítése. k) Nemzetközi kapcsolatok fenntartása külföldi szakmai szövetségekkel. Nemzetközi mûszaki-tudományos együttmûködés koordinálása, a feladatok végrehajtásának összefogása. 3. Az eredeti alapszabály jelen módosítással nem érintett rendelkezései változatlan tartalommal érvényesek és hatályosak. (Idõközben megkaptuk a Fõvárosi Bíróság Határozatát, melyben a változtatást jóváhagyta.)
EGYEBEK ➠ Keresztes László alelnök felmentését kérte a MAGÉSZ alelnöki tisztsége alól. Indoklása szerint – mivel ô nyugdíjba ment – azzal kívánja segíteni a Szövetséget, hogy átadja a helyét olyan személynek, aki a szakmában ma is aktívan tevékenykedik. Véleménye szerint egy szövetség addig életképes, amíg vezetôi tevékenyen vesznek részt a szakma valamely területének munkájában. Az elnökség egyhangú határozattal Keresztes László alelnök felmondási bejelentését elfogadta és az elnökségbe – elnökségi tagként – Szabó András elnökségi póttagot delegálta, akit a közgyûlés 8/2005 sz. határozatával – és a Fõvárosi Bíróság jóváhagyásával – elnökségi póttagnak megválasztott. ➠ Pénzügyi helyzet Az elnökség áttekintette a MAGÉSZ 2006. évi idõarányos gazdálkodását és azt elfogadta. Az elnökség felhatalmaz-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Szövetségi hírek . . . . . . . . . . . . . . 1 Association News . . . . . . . . . . . . . 1 Hírek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Tudósítás a Dunaújvárosi Duna-híd acél felszerkezetének építési munkálatairól II. rész . . . . . . . . . . 4 Report on the construction works of the steel superstructure for the Danube-bridge at Dunaújváros part II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Betolási technika a Dunaújvárosi Duna-híd építésénél . . . . . . . . . . . 28 A pushing technology applied at the erection of the Danube-bridge, Dunaújváros . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 A Dunaújvárosi Duna-híd jobb parti déli ártéri hídja helyszíni hegesztési munkálatainak ismertetése . . . . . . 37 On Site Welding Works on the Southern Right Bank Approach Bridge of the Danube Bridge at Dunaújváros . . . . . . . . . . . . . . . 37 Méréstechnikai érdekességek a Dunaújvárosi Duna-híd mederhídjának szerelésénél . . . . . . 40 Measurement technological curiosities at the assembly of the Dunaújváros river bridge . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Tûzihorgany bevonatok sajátos tulajdonságai . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Special characteristics of hot dip galvanized coarings . . . . . . . . . . . . 48 Kopásálló lemezek kopóalkatrészekhez . . . . . . . . . . . 54 A rendkívüli hóteher magyarországi bevezetésének hatása az acélszerkezetek súlyára . . . . . . . . . 58 The effect of the hungarian introduction of exceptional snow load on the weight of steel structures . . 58 A fáradási szilárdság növelése nagyszilárdságú acélok hegesztett kötéseinél utólagos kezelési eljárások alkalmazásával . . . . . . . . . . . . . . . 64 Enhancement of the fatigue strength of welded high strength steels by application of post-weld treatment methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Komplett épületszerkezeti megoldások minõségi acélból . . . . 72 Hatékony és gazdaságos szórószemcsék acélszerkezetek felülettisztításához . . . . . . . . . . . . 74
Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja – Journal of the Hungarian Steel Association
1
ta a titkárt, hogy számlavezetõ bankunknál a szabad pénzünket lekösse.
➠ Tagfelvétel A Diploma Díjas mérnökök a pályázati kiírás szerint felvételt nyernek a MAGÉSZ tagjai sorába és két évig tagdíjmentességet kapnak. Felvételükre azonban – Alapszabályunk értelmében – az elnökségnek határozatot kell hozni. Az elnökség egyhangú határozattal úgy döntött, hogy a 2006. MAGÉSZ Diploma Díj nyertesei Kis László okl. építõmérnök és Szabó Lívia okl. építõmérnök 2006. május 10-étõl a MAGÉSZ egyéni tagja.
listája alapján – amennyiben azt a titkár az elnökség elé terjeszti – a testület dönt a selejtezésrõl.
kilátásairól. Ezt követõen üzemlátogatásra került sor. Az elnökség tagjai elismerõen nyilatkoztak a látottakról.
➠ A MOLNÁR ZRt. tájékoztatása Molnár Zoltán vezérigazgató tájékoztatta az elnökségi ülés résztvevõit a cég gazdálkodásáról, fejlesztési elképzeléseirõl, valamint a 2006. év várható
➠ A Dunaújvárosi Duna-híd Az elnökség tagjai és a meghívott tagvállalatok vezetõi megtekintették a Dunaújvárosi Duna-híd építését dr. Domanovszky Sándor vezetésével.
➠ Cégismertetõ 24 tagvállalatból – többszöri felhívásunkra – 16 tagvállalat küldte meg az adatait. Az elnökség úgy döntött, hogy nem külön számban jelentetjük meg a Cégismertetõt, hanem csatoljuk a 2006/4 számhoz mellékletként. ➠ Selejtezés Néhány felesleges eszköz selejtezésre szorul. Az elnökség úgy határozott, hogy a selejtezésre szoruló eszközök
Az elnökség tagjai a Dunaújvárosi Duna-híd építésénél
10. sz. FÉMSZERKEZETI KONFERENCIA Gabonatárolók, silók, csarnokok
A Magyar Könnyûszerkezetes Egyesület (MKE), a Magyar Acélszerkezeti Szövetség (MAGÉSZ) és az Alumínium Ablak és Homlokzat Egyesület (ALUTA), immár tizedik alkalommal az idén is megrendezi a minden évben nagy érdeklõdéssel kísért Fémszerkezeti Konferenciát. Idõpontja:
2006. november 28.
Helye:
1111 Budapest, Mûegyetem rkp. 3. BME, K I. 65.
Elõadások: – – – – – – – –
Követelmények, szerkezeti megoldások gabonatárolóknál (Dr. Ruda Gyõzõ, egyetemi adjunktus) Szerkezeti anyagok helyes megválasztása gabonatárolóknál (Polgár László mûszaki vezetô) Könnyûszerkezetes gabonatárolók (Dr. Bánszky József igazgató) Az adonyi gabonatároló gyártása és építése (Molnár Zoltán vezérigazgató) Transparens üvegszerkezetek Magyarországon (Stocker György építészmérnök) Acél gabonasilók építésének tapasztalatai (Szerencsés Gyula építõmérnök) Temotin függönyfal rendszer (Verner Jáger fejlesztési igazgató) Homlokzati szigetelt kerámia lapok (Balogh Gyula igazgató)
Bõvebb felvilágosítás: Márfi József, MKE ügyvezetõ, Tel.: 1/200-1179; Fax: 1/201-6682; e-mail:
[email protected]
2
Acélszerkezetek 2006/3. szám
HÍREK
–
NEWS
VIRÁGZÓ ACÉLMÛVÉSZET KECSKEMÉTEN (Idén harmadik alkalommal rendeztek acélszobrászati tábort Kecskeméten, a KÉSZ Ipari Parkban.) A KÉSZ Kft. Ipari Parkjában 2006 júniusában harmadik alkalommal rendezték meg a Kecskeméti Acélszobrászati Szimpoziont. A kilenc mûvész közremûködésével lezajlott alkotótábor ebben az évben nemzetközivé nôtte ki magát, és a sikeres kiállításoknak valamint az Ipari Park nyújtotta páratlan lehetôségeknek köszönhetôen számos mûvész verseng a részvételért. A kéthetes szakmai táborban kilenc résztvevô, köztük Tajvanból, Kanadából és Bosznia-Hercegovinából érkezett mûvészek keze munkája nyomán közel 60 alkotás született. Az alkotók kizárólag hulladékanyagokkal dolgoztak, és a speciális megmunkáláshoz szükséges gépeket is rendelkezésükre bocsátotta a KÉSZ Kft. Ezt követôen a Nemzetközi Kerámiastúdióban folytatták tevékenységüket. A tábor lezárásaként a KÉSZ Ipari Parkban kiállítás nyílt, ahol az Úzgin Üver zenekar és balettnövendékek tánca színesítette a programot. A szobrok országszerte bemutatásra kerülnek, többek között a kecskeméti Nyári Fesztivál keretében, várhatóan Budapesten az Újlipótvárosi Galériában és Révkomáromban is ki lesznek állítva. A kezdeményezés eredményességét igazolja, hogy a szervezôk berlini mûvészeti társaságokkal terveznek együttmûködést kialakítani.
BOOSTING „STEEL-ART” IN KECSKEMÉT In 2006, for the third time, KÉSZ Ltd. housed a special artistic initiation, the steel sculpture symposium in KÉSZ Industrial Park. In the camp, where also artists from Canada, Taiwan and Bosnia-Hercegovina participated, nine sculptors worked in full swing between the 17th June and 1st July. They used waste materials and KÉSZ Ltd. provided them the opportunity to use the necessary equipment, as well. Idea of the camp is to make sculptures of any topic, which can’t be implemented in a studio (because of the size or other material-type reasons). They also enjoyed the possibility to make experiments and to try new techniques. After this they continue working in the International Ceramics Studio. A special exhibition with concert and ballett performance was held in the park.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
3
Dr. Domanovszky Sándor Széchenyi Díjas, Aranydiplomás hegesztési fõmérnök DunaÚJ-HÍD Konzorcium
TUDÓSÍTÁS A DUNAÚJVÁROSI DUNA-HÍD ACÉL FELSZERKEZETÉNEK ÉPÍTÉSI MUNKÁLATAIRÓL II. RÉSZ REPORT ON THE CONSTRUCTION WORKS OF THE STEEL SUPERSTRUCTURE FOR THE DANUBE-BRIDGE AT DUNAÚJVÁROS PART II. A MAGÉSZ ACÉLSZERKEZETEK folyóiratának 2005. évi 4. számában fenti cím alatt ismertettük a sok szempontból kiemelkedõ feladatot, az abban részt vevõk tevékenységét és a különbözõ helyszíneken elvégzett munkákat. Jelen tudósítás már csak a szereléssel foglalkozik. Ennek az ad aktualitást, hogy 2006 augusztusában mind az ártéri, mind pedig a mederhíd fõ tartószerkezetei elkészültek.
In the issue of our journal ACÉLSZERKEZETEK 2005/4 we have introduced the structure of the bridge, all participant in the job, towards the up to date status of the fabrication, trial erection and site erection of the from more aspects extraordinary task. In this paper we will continue with giving information about the site erection in the occasion, that in August 2006 the main steel structures (booth of the approach bridges and the main arch bridge) were finished.
1. BEVEZETÉS
TERV Rt. készítette. Munkájukat a BMGE is segítette (modellkísérletek, stabilitásvizsgálatok, szereléstechnológia). A híd beruházója a NEMZETI AUTÓPÁLYA Zrt., a Mérnök feladatait a METROBER Kft. – FÕBER Kft. Konzorcium látja el (a VIA-PONTIS Kft. bevonásával).
A fenti tömörítvény jelzi, hogy ez a cikk az ACÉLSZERKEZETEK múlt évi utolsó számában megjelent beszámoló folytatása. Abban a híd megvalósításának legfontosabb résztvevõit, a szerkezetet magát, továbbá a kivitelezés gyártási, elõszerelési és részben (2005. november közepével bezárólag) a szerelési munkákat ismertettük. Az azóta eltelt idõszakban újszerû tevékenység csak a helyszínen folyt. Ezért jelen tanulmányban fõként a szereléssel foglalkozunk. Mindazonáltal annak érdekében, hogy ez az írás önmagában is érthetô legyen, néhány esetben (a résztvevõk, a fõbb adatok stb.) szükségesnek tartjuk megismételni a korábban már leírtakat, illetõleg az idõközben bekövetkezett változásoknak megfelelõen bizonyos dolgokat aktualizálni. Természetesen figyelembe vesszük az e folyóiratban a jobb parti ártéri hidakról megjelent két (dr. Szatmári István, valamint Köber József és Kis Attila), továbbá a mederhídról közölt (Gáll Endre) cikket, ill. azok tartalmát is.
1.1. A megvalósítás résztvevõi A híd kiviteli szerzõdését 2004. szeptember 17-én írták alá, az alapozási munkákat két hónappal késõbb, a felszerkezet gyártását 2005 tavaszán kezdték. Az átadási határidõt 2006. november 30-ára tûzték ki. Tekintettel számos közbejött „vis major”-ra (jeges ár, árvizek, viharok, felhôszakadások stb.), ez 2007. június 30-ára módosult. De a kivitelezõknek az új idõpont betartásához is óriási erõfeszítéseket kell tenniük. A híd általános tervét és a mederhíd kiviteli terveit a FÕMTERV Rt., míg az ártéri hidak kiviteli terveit a Pont-
4
A kivitelezés óriási feladataira csak széles körû, országos összefogással lehetett vállalkozni. A VEGYÉPSZER Zrt. és a Hídépítõ Zrt. Konzorciumot hoztak létre (DunaÚJ-HÍD Konzorcium néven). Ez a jobb parti ártéri híd alépítményeinek kivitelezésére a MAHÍD 2000 Zrt.-vel, a bal partiéra és a mederhídéra a Hídépítõ Zrt.-vel kötött szerzõdést. A felszerkezet építésével három céget bízott meg. A GANZACÉL Zrt. közel 15.000 t (mederhíd és jobb parti északi ártéri híd), a KÖZGÉP Zrt. kb. 6.000 t (jobb parti déli ártéri híd), az MCE Nyíregyháza Kft. kb. 4.000 t (bal parti ártéri hidak) acélszerkezetet gyártott és szerelt. A hídmozgatásokat számukra is a GANZACÉL Zrt. végezte. Alvállalkozóként elõbbi kettõ bevonta a Rutin Kft.-t, mely kb. 4.000 t (az ártéri hidak pályaszerkezetének egyes paneljei) szerkezetet gyártott. A MOLNÁR Zrt. és a Pintér Mûvek szintén részt vettek néhány 100 t szerkezet gyártásában. A korrózióvédelem java részét (a GANZACÉL Zrt. által gyártott szerkezetekét és a helyszíni tennivalókat teljes egészében) a Hídtechnika Kft. hajtja végre. A vízi munkákat (a hídegységek Csepelrõl a helyszínre úsztatását, ottani tárolását, majd úszódaruval történõ beemelését, az alapozási és pillérépítési munkálatok kiszolgálását, végül a mederhíd beúsztatását) a Hídépítõ Speciál Kft. végzi. A tervezési és kivitelezési munkákba a felsoroltakon kívül még számos egyéb intézmény, alvállalkozó került, ill. kerül bevonásra.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Jelen tanulmány az acél felszerkezet lényegében befejezett szerelésének rendkívül sokrétû tevékenységébõl – fényképekre támaszkodva – néhány fontosabb esemény tömör bemutatására tesz kísérletet.
1.2. Az átkelõ fõbb jellemzõi A Dunaújvárosnál létesülõ (tizennyolcadik magyarországi) Duna-híd az M8-as autópályát vezeti majd át a folyam és ártere fölött Dunaújvárostól délre, Kisapostag és Dunavecse térségében. A jobb parti magas löszplatóban készített bevágás után egy nagy sugarú ívben fekvõ, 13 nyílású, 1068 m hosszú, két egymás mellett elhelyezkedõ, két
1. kép: A jobb parti ártéri hidak (a víz felõl szemlélve, elõtérben az ún. indítójárommal)
nyomsávos acélszerkezetû híd vezet az ártér felett (1. kép). Ehhez csatlakozik a 312 m hosszú mederhíd, mely ívekre függesztett merevítõgerendás szerkezet (2. kép). A bal parton négynyílású, 302 m hosszú, a jobb partihoz hasonló kialakítású, de ellenkezõ irányban görbült tengelyû ártéri szerkezet vezet a hídfõhöz (3. kép). A bal part felé 1,46% esésben fekvõ mûtárgy teljes hossza 1682 m. A 2x2 (3,75 m széles) nyomsávos közúti pálya mellett 3,50 m széles leállósáv is létesül. A híd befolyási oldalára kerékpárutat, a kifolyásira gyalogjárdát terveztek. Ily módon a parti hidak össz szélessége 32 m, a mederhídé viszont 41 m (az ívtartók többlet helyigénye miatt 9 m-rel nagyobb).
3. kép: A bal parti ártéri hidak (a víz felõl szemlélve)
2. kép: A mederhíd (a bal parton létesített szerelõállványon)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
5
1.3. Kivitelezési utasítás A hídszerkezetek megvalósításának minden egyes munkafolyamatára és e mûveletek ellenõrzésére a Vállalkozóknak külön-külön, részletes „Technológiai utasítás”-t (TU), ehhez „Mintavételi és minõsítési terv”-et (MMT) kellett készíteni. Egyidejûleg összeállították a Minõségtanúsítási Dokumentáció tartalomjegyzékét (a munka során folyamatosan e szerint gyûjtik és sorolják helyükre a szükséges bizonylatokat). Ezeknek a hegesztés kivitelezése és ellenõrzése rendkívül fontos részét képezi. A dokumentumokat a munka megkezdése elõtt a Mérnök hagyta jóvá. Az ártéri hidak esetében a Kivitelezõk különbözõ módszerekkel oldották meg azonos feladatukat, közösek voltak azonban a – hosszas tárgyalásokkal kialakított – varratvizsgálatokra vonatkozó elõírások.
2. A JOBB PARTI ÁRTÉRI HIDAK 2.1. A szerkezet ismertetése A jobb parton két, egymás mellett elhelyezkedõ, 7000 m sugarú ívben fekvõ, 1.068 m hosszú, 75,0+12x82,5 m támaszközû, 15,8 m széles, ferde gerincû, zárt szekrényes, folytatólagos, ortotrop pályalemezes, acél gerendahíd épült. A szerkezetek alapanyaga S355J2G3 és S355K2G3 (az MSZ EN 10025:1998 szerint). Mindegyik híd 65 db szerelési egységbõl áll. Ezek egyenként közel 17 m hosszú és 16 m széles, 3,5 m magas, 100 t súlyú, szekrénytartós, ferde gerincû szerkezetek. Egy ilyen hídelemet öt pályaszerkezeti (ebbõl kettõ konzol), két fõtartó és két fenéklemez, tehát összesen kilenc ún. panelegység alkot (4. kép).
2.2. A megvalósítás fõbb teendõi, módjai, helyszínei és szereplõi A max. 3,8 m széles, trapézbordákkal és kereszttartókkal merevített panelelemeket a GANZACÉL Zrt. és a KÖZGÉP Zrt. saját mûhelyeiben készítette, ill. a járdakonzolokat és a pályaszerkezet középsõ elemét a Rutin Kft.-vel gyártatta. (A GANZACÉL Zrt. kb. 2.400 tonnát, a KÖZGÉP Zrt. kb. 1.200 tonnát rendelt itt.) Mindkét Kivitelezõ a szerelési egységek teljes keresztmetszetû összeállítását és hegesztését a GANZACÉL Zrt. csepeli elõszerelõ telepén végezte. A GANZACÉL Zrt. esetében itt készült – a Hídtechnika Kft. kivitelezésében – a teljes korrózióvédelem, míg a KÖZGÉP Zrt. számára csak a hegesztési illesztéseknél elhagyott korrózióvédelmet pótolták. Az elkészült, kb. 100 tonnás szerelési egységeket uszályba helyezték, és a Dunán juttatták a helyszínre. A Duna jobb partján, a hídegységek keresztmetszeteinek összehegesztése egy erre a célra kialakított – 2x2 hídegység elhelyezésére alkalmas – állványzaton, az ún indítójármon történt (lásd az 1. képet). Erre – a hídfõhöz csatlakozó két egységgel kezdve – emelték be a 150 tonnás Clark Ádám, ill. 2006 tavaszától a Büffel (Bivaly) úszódaru elõször a déli, majd az északi szerelési egységeket (5–6. képek). A keresztmetszetek összehegesztése után, különleges – e feladatra kifejlesztett (pillérenként és hidanként 2–2 db), szinkronban mûködõ – hidraulikusan mozgatott, lánctalpas berendezéssel, szakaszonként tolták elõre a már összehegesztett hídrészt. Egy keresztmetszet összehegesztése általában öt napot vett igénybe. Az elõretolás sebessége el-
4. kép: Egy ártéri hídegység (9 db ún. panelbõl összehegesztve)
5. kép: A Clark Ádám úszódaru egy északi oldali hídegységet emel az indítóállványra (Hídépítõ Speciál Kft.)
6
6. kép: A Büffel úszódaru egy déli oldali hídegységet emel az indítóállványra (Hídépítõ Speciál Kft.)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
7. kép: A jobb parti ártéri hidak elérték a hídfõt (2006.08.31.)
méletileg max. 20 cm/perc, de egy 17 m-es szakasz elõremozdítása általánosságban mintegy 3 órát igényelt. Az elsõ egységet 2005. július 19-én emelték az indítójáromra. A 2x65 db 2006. augusztus 31-ére tette meg a hídfõig tartó közel 1070 m utat! (7. kép) Ily módon 6 nap/2 egység átlagsebességgel dolgoztak – a sok kényszerpihenô ellenére! Ezt az óriási teljesítményt lehetõvé tevõ rendkívül szellemes és kitûnõen bevált mozgató szerkezetet tervezõjének, dr. Szatmári Istvánnak cikke részletesen ismerteti. A déli hídon végzett hegesztési munkálatokról a KÖZGÉP Zrt.-tôl Köber József és Kis Attila cikke tájékoztat. A GANZACÉL Zrt. lényegében azonos módon dolgozott. Eltérés abban mutatkozott, hogy kerámia alátétet csak a vízszintes elemeknél (pályalemez, fenéklemez, kereszt-
tartók alsó övlemezei) alkalmazott, míg a pozícióban készített varratoknál (fõtartó-, kereszttartógerincek, trapézbordák ablakos varratai) a bevont elektródás kézi ívhegesztést preferálta. A 8–20. képeken nyomon követhetõ a 2006-ban végzett munka. A fõ szerkezet kész, már csak a – nem kevés munkát igénylõ – segédszerkezetek (szegélytartók, kerékvetõk, korlátok) felszerelése van hátra (21. kép).
3. A BAL PARTI ÁRTÉRI HIDAK 3.1. A szerkezet ismertetése A bal parton a jobb partihoz hasonló, de ellenkezõ irányú ívben fekvõ, 302 m hosszú, 4x75,0 m támaszközû, 15,8 m széles, ferde gerincû, zárt szekrényes, folytatólagos, ortotrop pályalemezes acél gerendahíd épült. Alapanyaguk szintén S355J2G3 és S355K2G3 (az MSZ EN 10025:1998 szerint). A bal parti ártéri hidak 2x19 db szerelési egységbõl állnak. Ezek keresztmetszeti elrendezése azonos kialakítású a jobb parti szerkezetekével. 3.2. A megvalósítás fõbb teendõi, módjai, helyszínei és szereplõi
8. kép: A jobb parti hidak szerelésének állása 2005.12.09-én
A jobb parti hidak építési technológiájától teljesen eltérõen az MCE Kft. a Nyíregyházán elkészült panelelemeket közúton Dunavecsére szállította és a teljes keresztmetszet összeépítési munkáját a Duna bal partján, a szerelés helyszínén kialakított – két, egymás melletti – szerelõpadon végezte (22. kép). E munka kiszolgálására egy 350 tonnás, lánctalpas, szerelt gémes LIEBHERR autódarut vett igénybe.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
7
9. kép: A vendéghidak elérték a 6. sz. pillért, de a munkálatokat az árvíz miatt le kellett állítani (2006.04.06.)
10. kép: 200 tonnás autódaru segíti a 6. sz. pillérre a vendéghidat (2006.05.04.)
11. kép: A vendéghíd az 5. sz. pilléren, rajta függve csúsznak elõre a hidak (2006.05.11.)
12. kép: A vendéghidakon függõ hídvégek
13. kép: A hidak két mezõt (kb. 35 m) konzolosan kilógva, a „hátukon” cipelik a vendéghidakat a 4. sz. pillér felé (2006.05.25.)
8
Acélszerkezetek 2006/3. szám
14. kép: A hídvégek is eljutottak a 4. sz. pillérre (2006.06.08.)
15. kép: A vendéghidak elérték a 3. sz. pillért (2006.07.06.)
16. kép: A vendéghidak a 2. sz. pillér felé nyomulnak (2006.07.20.)
17. kép: A szerkezet a 2. sz. pilléren, már csak egy nyílás van hátra (2006.08.10.)
18. kép: Az elõzõ helyzet (békaperspektívából)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
9
19. kép: Két egységnyire az 1. számmal jelölt hídfõtõl (2006.08.24.)
A kész szerelési egységeket az MCE Kft. a lánctalpas autódaruval – a Hídépítõ Zrt. által épített – PERI állványra emelte és hegesztette össze. Elõször a két pillér közötti déli oldali híd kilenc egysége készült el, ezt – a jobb partihoz hasonló módszerrel – a víz felé járomra húzták, majd az állványon hozzáillesztették a következõ, a két pillér közé esõ öt egységet. Ezután az állványzatot áthelyezték az északi híd alá, majd ott is összeszereltek 9 egységet (23. ( kép). A hídfõ felé esõ 2x10 egység szintén hasonló állványon épült. Az MCE Kft. a pályalemez illesztéseit fedett ívû automatikus, az összes többi varratot tömör huzalos MAG eljárással készítette, igen jó minõségben. A két híd elõszerelését 2005 augusztusában, szerelését egy hónappal késõbb kezdte, a helyszíni munkát tehát mintegy 13 hónap alatt végezte el. A 24–32. képek tájékoztatnak a fentiekben leírt tevékenység fontosabb mozzanatairól.
20. kép: A jobb parti ártéri hidak – közel 1070 m út megtétele után – végleges helyükön (2006.08.31.)
21. kép: A fõszerkezettel párhuzamosan folyik a mellékszerkezetek (szegélytartók, kerékvetõk) szerelése is. Háttérben a mederhídív utolsó egységének próbaillesztése látható (2006.08.24.)
10
22. kép: A bal parti hídegységek panelelemeinek helyszíni összeépítése (MCE Kft.)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
24. kép: A bal parton a beemelésre vár a mederhídhoz csatlakozó két egység
23. kép: A déli oldalon elkészült a 16–17. sz. pillérek közötti szakasz, továbbá – a víz felé, egy, a mederhídhoz csatlakozó egység kivételével – a 15. sz. pillér felé nyúló rész, és már hasonlóan épül az északi híd is (2005.12.09.)
25. kép: Az északi híd (PERI állványon) közeledik a 19. sz. alátámasztás a bal parti hídfõ felé (2006.05.25.)
26. kép: A bal parti hídfõhöz csatlakozó két egységet az összeépítés helyérõl a beemeléshez trailerrel szállítják
27. kép: A 350 tonnás LIEBHERR autódaru végzi az egységek emelését
28. kép: Mindkét híd elérte a hídfõt, a Hídtechnika Kft. megkezdte a korrózióvédelmet (a sárga önjáró állványok segítségével)
29. kép: A bal parti hidak a hídfõn (melynek mellvédjét az özönvízszerû esõzések többször erodálták)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
11
31. kép: Korszerû védõgázas berendezésekkel hegesztik a kerékvetõket
30.
kép: A két bal parti híd a 15. sz. – a mederhíd majdani alátámasztására is szolgáló, de a véglegesnél még kb. 5 m-rel alacsonyabb – pillérre támaszkodik
32. kép: A bal parti ártéri hidak acélszerkezete elkészült (2006.09.13.)
33. kép: A mederhíd építése a – Duna bal partján létesített, 320 m hosszú – szerelõállványon (2006.06.28.)
12
Acélszerkezetek 2006/3. szám
35. kép: Egy (elõre összehegesztett, két gyártási egységbõl álló) ívszakasz
34.
4. A MEDERHÍD 4.1. A szerkezet ismertetése A 307,9 m fesztávú mederszerkezet vonógerendás (az íverõk vízszintes komponensét a fõtartók veszik fel), kosárfüles (a közel 50 m magas ívek ferde síkban befelé dõlnek
36. kép: Egy ívek közötti keresztkötés beemeléshez történõ elõkészítése
kép: A merevítõtartó keresztmetszeti elrendezése
és középütt összesimulnak) ívhíd ( 33. kép). A ferde szekrényes keresztmetszetû fõtartókból és ortotrop pályaszerkezetbõl álló merevítõgerendát kábelek függesztik az ívekre. A hídszerkezetek alapanyaga nagyrészt hasonló a parti hidakéhoz, de az ívek és a kapcsolódó merevítõtartó és végkereszttartó egységek (közel 3500 t) nagy szilárdságú, finomszemcsés, termomechanikusan hengerelt S460ML minõségû acél (az MSZ EN 10113-3:1995 szerint). A 312 m hosszú, 41 m széles, 3,2 m magas merevítõtartót keresztirányban 13 db – hosszbordákkal és kereszttartókkal merevített – egység alkotja, melybõl kettõ egy-egy ferde szekrényes fõtartót, kettõ egy-egy gerinclemezes hossztartót foglal magában. Az egységek szélessége 1,5–3,3 m, hossza 12,2–17,8 m között változik. Hosszirányban a merevítõtartó 19 (1–19. sorszámú) szakaszra tagozódik, így 247 db gyártási egységbõl áll ( 34. kép). A pályalemez általában 12 mm vastag, de a fõtartók övlemezeként 20 mm-re, a végeken 30 mm-re, az ívcsatlakozásnál 50 mm-re növekszik. A fõtartók gerincei általában 16 mm vastagok, de a végeken 25 mm-t, az ívcsatlakozásnál 40 mm-t is elérnek. A fõtartók alsó övlemezei 25–30 mm vastagok, a végeken ezek 50–70 mm-esek. A kosárfül alakú, 48 m magas ívszerkezetet 26 pár (1–26. sorszámú), 2 m széles, 3,8 m magas szekrénytartó alkotja ( 35. kép). Az íveket 8 db szekrényes kialakítású keresztkötés fogja össze ( 36. kép). Az ívtartók övlemezei 20–50 mm, gerinclemezei 16–40 mm között változó falvastagságúak.
37. kép: Az északi oldali végkereszttartó egyik elemének úszódaruval történõ beemelése (2005.12.09.)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
13
4.2. A megvalósítás fõ fázisai, helyszínei Az elõzõ pontban ismertetett szerkezet gyártási egységei a GANZACÉL Zrt. budapesti gyárában készültek. Innen azokat – közúton – a cég csepeli elõszerelõ telepére szállították. A merevítõtartó egy keresztmetszetének 13 db gyártási egységét Csepelen három szerelési egységgé hegesztették össze. Az öt gyártási egységbõl álló középsõ rész a két hossztartót a pályaszerkezettel, míg a 4–4 gyártási egységbõl álló két szélsõ rész egy-egy ferde fõtartót, a hozzá csatlakozó két pálya- és egy konzolegységet foglalja magában (lásd a 34. képet ). Ez alól kivételt képeznek a bonyolult és súlyos végkereszttartó egységek, melyeket hét részben juttattak a szerelés helyére (37. kép). Az ívtartókat – a helyszíni szerelés sorrendjében – öt-öt szakaszban fektették ki, mérték be és dolgozták méretre.
Az elkészített szerelési egységek korrózióvédelmét a telepen lévõ – erre a célra létesített, korszerû – szemcsetisztító festõ üzemben hajtották végre. 2006 májusától két egységet összehegesztettek (lásd a 35. képet). A kész szerelési egységeket vízi úton juttatták a helyszínre. A híd végleges összeszerelése, hegesztése a Duna bal partján, erre a célra létesített, közel 320 m hosszú cölöpállványon történt. Ennek végein két-két szerelôpillért építettek (38. kép). A munkát a merevítõtartó északi végén kezdték (39. kép), majd a 8. szakasz elkészülte után, a déli végtõl közép felé haladva folytatták a szerelést. Utolsónak – rendkívül bonyolult mûveletsorral – a 12. szakasz került a helyére. Közben elkezdték az északi, majd a déli oldali ívek szerelését, összehegesztését. E munkák alakulását a 40–51. képek szemléltetik.
38. kép: A kész végkereszttartó (a szerelés céljaira készített két – ideiglenes – vasbeton alaptesten)
40. kép: A merevítõtartó északi végén 2006 márciusában kezdték el az ívek szerelését (gyártási egységenkénti alátámasztással és egydarus beemeléssel)
39. kép: A merevítõtartó északi felének szerelése (2005.12.09.)
14
Acélszerkezetek 2006/3. szám
41. kép: A szerelés állása 2006.05.11-én
42. kép: Az északi oldali ívbõl már 5 egység van a helyén (2006.05.11.)
43. kép: A déli oldali ív elsõ egységének az ívcsonkhoz történô hegesztése készül (2006.05.11.)
44. kép: A déli oldali, part felôli 5., 6. sz. ívegységek összehegesztett (elõpárosított) állapotban, két daruval történõ beemelése (2006.07.20.)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
15
46. kép: A 44. kép részlete
45. kép: A 44. kép részlete
47. kép: Ugyanannak a napnak délutánján már az északi oldali negyedik keresztkötést is helyére emelték (2006.07.20.)
16
Acélszerkezetek 2006/3. szám
48. kép: A 47. kép részlete (az északi oldali ívek)
49. kép: A 47. kép részlete (a déli oldali ívek)
50. kép: Az északi ív szerelésének látványa a híd tengelyébõl szemlélve
51. kép: Az ívek szerelésének látványa a víz felõl északi irányba tekintve
2006. augusztus elején a Pannon Freyssinet Kft. elkezdte a kábelek beépítésének – feszítésének rendkívül igényes munkálatait (52–53. képek). Meg kell említeni, hogy az ívszerelés kezdetén a 13–14 m hosszú, mintegy 50 t súlyú egységek beemelése gyártási méretben történt (lásd a 40. képet). Mivel azonban júniusra felszabadult az MCE bal parti hídjának emelési munkáit végzõ 350 tonnás LIEBHERR lánctalpas autódaru, ez – az 500 tonnás DEMAG-nak besegítve – lehetõvé tette, hogy
két-két ívtagot egyben (lásd a 44–46. lépeket) emeljenek be. Ily módon az ívtagok több mint felét (14 párat) kettesével emelhették. Ennek óriási jelentõséget nem is annyira az adott, hogy az illesztés hegesztését kedvezõbb körülmények között végezhették, hanem az, hogy az alátámasztó oszlopokat a nagy magasságú szakaszon csak kétszeres távolságban kellett felépíteni. (Az erre a célra tervezett, gyártott, összeszerelt majd elbontott oszlopok súlya kb. 1.400 t!)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
17
53. kép: A víz felôli oldal kábelei behúzás után, feszítés elôtt (2006.09.13.)
52. kép: 2006. augusztus elején a Pannon Freyssinet Kft. megkezdte a tartókábelek szerelési munkálatait (kábelek a pályán beemelésre elõkészítve)
2006. augusztus 3-ára az északi oldalon már 14 db ívelempár a helyére került. Ez azt jelenti, hogy az ív a legfelsõ ponton (a 13-as) túljutott és – mivel a déli oldalon is 6 párat beépítettek – már csak 6 egységpár hiányzott (54–59. képek). Ebbõl – észak és dél felõl – még két-két egységet dupla (elõre összehegesztett) állapotban emeltek be. Az utolsó kettõ – a túlzott mértékû hõtágulásból eredõ esetleges bonyodalmak megelõzése céljából – már ismét csak gyártási méretben került a helyére.
54. kép: A szerelés állása 2006.08.03-án (az északi ív túljutott a „delelõn”, azaz a pályalemez szintje fölé 48 méterre magasodik
18
Acélszerkezetek 2006/3. szám
55–56. kép: Az 54. képen látható állapot „madárperspektívából” északi irányba tekintve
Acélszerkezetek 2006/3. szám
19
57–58. képek: Az 54. képen látható állapot „madárperspektívából” északi irányba tekintve
20
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Acélszerkezetek 2006/3. szám
21
59. kép: Az 54. képen látható állapot „madárperspektívából” déli irányba tekintve
22
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Elõször a déli oldali, majd utolsóként 2006. augusztus 26-án a 30 tonnás északiak (a 17.) beemelésére került sor, természetesen ünnepélyes keretek között (60–68. képek).
Nagy szerencsére az idõjárás kedvezett, így a gondos számítások helyesnek bizonyultak! (Ellenkezõ esetben az ívtag beszorulhatott volna.)
60. kép: 2006.08.24-én elvégezték az utolsó (egytagú) ívegységek próbabeemelését
61. kép: A 60. képen látható mûvelet részlete (a part felôli ívegység)
62. kép: 2006. 08.26-án került sor a másfél éves munka megkoronázására: helyére emelték az utolsó (egytagú) ívelemeket (a VIP vendégek hajóból figyelték az eseményt)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
23
63. kép: A víz felõli ívegység közelít végleges helye felé
64. kép: A víz felõli ívegység sikeresen célba ért
65. kép: A part felõli ívegységet a daruk horgára akasztják
66. kép: A part felõli ívegységet a két daru emeli
24
Acélszerkezetek 2006/3. szám
67. kép: A part felõli ívegység végleges helye felé közeledik
68.
4.3. A hegesztéssel kapcsolatos feladatok megoldása Az elõzõekben már említettük, hogy a híd önsúlya 8.500 t és minden kapcsolata hegesztett. Itt került elsõ ízben nagy szilárdságú acél alkalmazásra. Mindebbõl egyértelmûen következik, hogy a hazai hegesztett mérnöki szerkezetépítés kiemelkedõen legnagyobb feladatának megoldásáról van szó. A három helyszínen leolvasztott mintegy 250 tonnányi heganyagtömeg elkészítésének fõ szempontjai azok voltak, hogy a hegesztett kötések: • az elõírásos minõségben; • a szerkezet szükséges méretpontosságát biztosítva és minimális alakváltozásokat okozva; • a lehetõ legnagyobb termelékenységgel; • a lehetõ leggazdaságosabban készüljenek el. Mindezek biztosítása természetesen rendkívül alapos, körültekintõ, megfontolt, szakszerû elõkészítõ, végrehajtó és ellenõrzõ munkát követelt. Az ennek érdekében elvégzendõ szükséges tevékenység legfontosabb területei: • a tervek átvizsgálása, tervezõi egyeztetések, az optimális kivitelezhetõség szempontjainak (varrat élkialakítása, megkívánt minõség, eljárás, hegesztési helyzet, hozzáférhetõség stb.) érvényesítése céljából; • minden kötésre, helyszínre kidolgozott részletes hegesztési technológia (WPS, WPAR, sorrend, készülékezés, állványok, idõjárással szembeni védelem stb.); • minden kötésre, helyszínre kidolgozott roncsolásmentes (VT, MT, UT, RT) és roncsolásos (az MSZ EN 288-3:1998 szerint) vizsgálati terv; • a feladat végrehajtásához szükséges gépek és berendezések (lángvágó-, élelõkészítõ-, hegesztõgépek, hegesztõanyag-szárító és -tároló eszközök stb.) beszerzése, ill. megtervezése és legyártása. (Erre több százmillió Ftot fordítottak.) A varratminõség, a méretpontosság és az alakhûség (ez utóbbinak a rendkívüli szerkezeti méretek, ill. a hatalmas szekrényes szerkezet különbözõ hõmérsékleteken lévõ részeinek eltérõ alakváltozásából adódó, napi dm nagyságrendû mozgásai miatt a varratzsugorodások hatásánál jóval nagyobb jelentõsége van!) biztosítása a következõ szempontok alapján történt:
kép: A hídszerelés legkényesebb mûvelete sikerrel zárult: a partfelõli, az utolsó (52-ik) ívegység is a helyén van (2006.08.26. du. 13,15 óra)
• az illesztendõ elemek egyik oldalról ráhagyással készültek, méretre vágásuk a szerkezetek pontos beállítását követõen, a varrat elkészítése elõtt, az adott helyszínen (elõszerelés, szerelés) került végrehajtásra, ugyanis csak így volt biztosítható az optimális varratméret és minõség; • a vízszintes helyzetû elõszerelési és szerelési (tehát nem forgatható) tompakötések (pályalemezek, fõ- és kereszttartók, hossztartók övlemezei) mind kerámia fürdõbiztosítással készültek; • a szögzsugorodások elkerülése céljából a varratok gyökoldalára nagyméretû (50–80 cm hosszú, 20–30 cm magas, 15–20 mm vastag) lemezeket hegesztettek, melyek a kerámia alátétek felszorításához is eszközül szolgáltak; • a hegesztési sorrend helyes megválasztása (nem csak egy varraton, hanem a szerkezet egészén belül) a terv szerinti alak biztosítása céljából; • a hegesztés közben az alakváltozások folyamatos mûszeres ellenõrzéssel történõ követése, a technológia esetleg szükséges – az adott helyzethez igazított – korrekciója. A fentiekben tömören összegzett, rendkívül sok szakértelmet, tapasztalatot, odafigyelést igénylõ tevékenység legbonyolultabb (de sikeresen megoldott) feladata a merevítõtartó – három darabból álló, 41 m széles, 3,2 m magas középtájon fekvõ (11.) – záró tagjának beépítése volt, észak felõl 11, délrõl 7 merevítõtartó egység közé. Az utolsó (12.) illesztésnél – a szerkezet kiegyenlített hõmérsékleten (hajnalban) történõ beállítása, a csatlakozó elemek sokaságának (pályalemez, fõtartók, hossztartók) összedolgozása után – kb. 70 mm hézag volt. A mintegy 7.000 tonnányi, acélzsámolyokra helyezett teflonlemezeken nyugvó, ill. csúszó szerkezetet – a pályalemezen elhelyezett 4 db 50 tonnás és két darab 100 tonnás sajtóval, július 12én, reggel 4–6 óra között, tehát kiegyenlített hômérsékleten – két óra alatt sikerült összehúzni, azaz ebben a keresztmetszetben is minden szerkezeti elem illesztési hézagainak terv szerinti voltát biztosítani. Ehhez hasonló horderejû feladat az – ugyan jóval kisebb keresztmetszetû, de a merevítõtartó mozgásait is követõ – ívtartók alakjának és fõként a zárótag pontos illesztésének elérése volt. Az alkalmazott hegesztõeljárások a következõk: • bevont elektródás kézi; • fogyóelektródás, tömör huzalos, védõgázas, félautomatikus; • fedett ívû, automatikus.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
25
Az egész hídszerkezet összeépítésénél, de különösen az ívtartók esetében rendkívüli feladatot jelentett a mindenkori – hõmérsékletfüggõ – méretpontosság elérése. Ma már kijelenthetjük, hogy ez kiválóan sikerült. E tevékenységrôl a témakör irányítója, Gáll Endre külön cikkben tájékoztat. Az elõszerelésen és a helyszínen a pályalemezek kerámia alátétes varratai védôgázas (alapsor) + fedett ívû (közbensõ és takaró sorok) eljárások kombinációjával készültek. A többi kerámia alátétes tompavarratnál (kereszttartók, hossztartók, fõtartók övlemezei stb.) a gyöksort védôgázas, a továbbiakat bevont elektródás kézi eljárással hegesztették. Ugyanezt alkalmazták a függõleges és fejfeletti varratoknál is. A bevont elektródás kézi ívhegesztés ilyen mértékben való alkalmazása mellett szólnak a kedvezõtlen helyszíni körülmények: a légmozgás és legfõként a varratkészítés különféle nehéz helyzetei: rosszul megközelíthetõ, zárt helyek, nagy magasságok stb., ahova a korszerû, néhány kilós kisméretû inverteres áramforrások könnyebben eljuttathatók, mint a védõgázas berendezések. Mindazonáltal ez utóbbiak jelentõsen nagyobb teljesítménye valószínûleg több elõnnyel jár, ezért a jövõben ezt a kérdést revízió alá kell venni. (A helyszínen dolgozó más vállalatok – igaz egyszerûbb körülmények között, de – sikerrel alkalmazták a védôgázas eljárást és nem dolgoztak a bevont elektródással!) A témakör befejezéseként két dolgot kiemelünk. • A hídépítésben 45 esztendeje kezdõdött az érdemi hegesztés (a 70 éves múlt elsõ korszakában a hegesztés
inkább csak kezdetleges, szögecspótló szerepet játszott). Ez az elsõ nagy híd, melynek minden kapcsolata hegesztett. Ennél a munkánál a legnagyobb jelentõségû, hogy a kivitelezõk itt vetkõzték le elsõ ízben a szerelés helyén végzendô, hegesztéssel kapcsolatos fenntartásaikat, a helyszíni hegesztés mostanra nyert polgárjogot hazánkban! • Hasonló a helyzet az acél alátétlemez kontra kerámia alátét ügyében. Itt vált egyértelmûvé ez utóbbi általános „befogadása”, térhódítása! Az elõzõekbõl kitûnik, hogy a 8.500 tonna önsúlyú mederhíd rendkívül kényes helyszíni szerelését 2005. augusztus elején kezdték és 13 hónap alatt, 2006. augusztus végére a tartószerkezetet befejezték. Ez pedig – különösen, ha azt is figyelembe vesszük, hogy közben felszerelték a 6.000 tonnás jobb parti északi hidat, továbbá helyére tolták mindkettõt (a délit is) – páratlan szellemi és fizikai teljesítmény a GANZACÉL Zrt. gárdájától!
5. ÖSSZEFOGLALÁS Biztosak vagyunk benne, hogy tudósításunk a kívülállók számára nem ad elegendõ információt arról, mennyi innováció, erõfeszítés kellett minden résztvevõtõl Magyarország leghosszabb, legnagyobb, legbonyolultabb hídjának rekordidõ alatt történt megvalósításához. Azonban a híd nincs kész, még rengeteg munka van hátra. Ezek nagy része rutin tevékenység. De a híd beúsztatása és helyére emelése minden eddiginél nagyobb kihívás! Reméljük, azt is sikeresen fogják megoldani.
A cikkben közölt fényképek a szerzô felvételei.
69. kép: A híd látképe 2006. 09. 13-án (már bontják az ívalátámasztó állványokat és szerelik a függesztôkábeleket)
26
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Dr.-habil. Szatmári István egyetemi magántanár BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke
BETOLÁSI TECHNIKA A DUNAÚJVÁROSI DUNA-HÍD ÉPÍTÉSÉNÉL A PUSHING TECHNOLOGY APPLIED AT THE ERECTION OF THE DANUBE-BRIDGE, DUNAÚJVÁROS Az épülô Dunaújvárosi Duna-híd jobb parti ártéri hídja két azonos kialakítású acél gerendahíd, egymás mellett elhelyezve, 1065 m összhosszúsággal. A szerkezet szokatlan hosszúságát az a tény indokolja, hogy az ártérre leszakadó part mintegy 25–30 m magas, és ezt kell az alacsony bal partról emelkedô autópályának elérni. Az ártéri híd elemeit vízi úton szállítják az építés helyszínére. Az ártéri híd utolsó, víz feletti nyílásában épült szerelôpódiumról kell a teljesen kész hidat a hídfô felé tolni, helyet biztosítva az újabb elemeknek. Így a legelsôként felkerült darab 1065 m út megtétele után éri el a végleges helyét. A cikk a tolóberendezés kialakításával és üzemével foglalkozik. A berendezés két fô részre tagolható: a tolómûre és a segédhídra. A tolómû feladata a szerkezet megtámasztása, hosszirányú mozgatása és keresztirányú vezetése. A segédhíd feladata a mozgatott híd elejének felfüggesztése a nyíláson való áthaladáshoz. A tolópálya szerkezeti kialakítása, az alkalmazott hidraulikus és vezérlôrendszer lehetôvé teszi, hogy a híd tolása folyamatos legyen. Ezzel a megoldással sikerült a toláshoz szükséges idôt jelentôsen rövidíteni, a tolás effektív sebessége eléri a 10 m/óra értéket. A tartószerkezet 2006. augusztus végén végleges helyére került.
The right side approach bridge of the Dunaújváros Danube bridge has two main girder besides each other with the total length of 1065 m. The uncommon length of this bridge is cause by the 25-30 m height of the undercut-slope bank, which has to be reached by the highway coming from the low left bank. The sections of the approach bridge is transported to the site by ship. From the ship the sections are elevated to a platform, which is prepared over the water in the last span of the approach bridge, and these bridge-elements are connected to each-other and the prepared bridge is pushed towards the bridge heads. This means that the first element is pushed trough 1065 m path to its final position. The focus of this paper is on the construction and operation of the pushing device. The two main part of this device are the pushing machine and the supporting bridge. The pushing machine supports the structure, it moves the bridge in longitudinal direction and governs it in lateral direction. The end of the bridge is hanging on the supporting bridge during pushing it through the span. The continuous pushing procedure is allowed by the applied technical solutions. The effective pushing velocity of this device is 10 m/hour. The bridge structure were completed untill end of August 2006.
1. BEVEZETÉS Köztudott tény, hogy a hídépítés két fázisa, a (gyár) telepi elôkészítés, a gyártás valamint a végleges beépítés helyén végzett helyszíni szerelés között a munka hatékonyságában igen lényeges különbség van az utóbbi hátrányára. A hídépítés területén is folyó verseny az egyes vállalkozók, anyagok és szerkezeti megoldások között kényszerítôen hat a technológia fejlesztésére, az egyre hatékonyabb építési módszerek alkalmazására. Ennek a fejlesztésnek – éppen a helyszíni munka alacsony hatékonysága miatt – elsôdleges célja a szerelési munka mennyiségének csökkentése, ami értelemszerûen egyre nagyobb és egyre nehezebb szerkezetrészek egyben történô szállítását, emelését és beépítését jelenti. Acélhidak esetén (amelyek mindig is „elôre gyártott” elemekbôl készültek) jól megfigyelhetô az egy darabban mozgatott hídrész tömegének folyamatos, az utóbbi idôben rohamos növekedése (1. ábra).
28
1. ábra: A hídemelô kapacitás fejlôdése 1895–2005 között
E sorok írójának jutott a lehetôség, hogy Magyarországon elôször érje el az általa tervezett berendezéssel egy folyami híd egy nyílásának egyben történô levételét és mozgatását 1993–94-ben Polgáron ill. Cigándon. Az eltelt 10–12 évben ez a technológia rutinszerûvé vált.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
1. táblázat
Amikor nagy tömegû hídrészek mozgatásáról gondolkozunk, fontos látni, hogy különféle anyagú és szerkezeti rendszerû hidak mozgatása egymástól nagyon eltérô nehézségû feladatot jelent (l. az 1. táblázatban közölt összehasonlítást). Az általános vélekedéssel szemben, pl. a feszített beton hidak mozgatása – az igen nagy tömeg ellenére – mind a változó statikai modellhez való alkalmazkodás, mind a változó támadási ponton történô erôbevezetés tekintetében a szerkezet csekély érzékenysége miatt nem okoz különösebb problémát. Nem véletlen, hogy a különbözô betolási módok ennél a szerkezettípusnál fejlôdtek ki elôször. Sokkal bonyolultabb a feladat az acélszerkezetû gerendáknál, ahol a lokális horpadás fellépte az ideiglenes reakcióerôk bevezetésének helyén nemritkán katasztrófával fenyeget. Még ennél is bonyolultabb a helyzet az öszvér szerkezetû gerendáknál. Ezeknél a nagyobb tömeg, az acélgerinc beroppanási veszélye mellett ügyelni kell arra is, hogy a vasbeton lemez a mozgatás közben ne kapjon olyan húzó igénybevételt, ami annak megrepedését okozhatja. A nagy darabok mozgatását a szerkezet jellegétôl és a helyszíni körülményektôl függôen különféle módszerekkel oldhatjuk meg. Aránylag a legegyszerûbb a feladat, ha hajózható vízen kell hidat építeni, mert itt a különbözô beúsztatási (és emelési) módok igen nagy tömegû szerkezetek egyszerû mozgatását is lehetôvé teszik. Jóval nehezebb a feladat szárazföld v. nem hajózható vízfolyás feletti munka esetén. Itt a különbözô betolási módszerek lehetnek hatékonyak. Célszerû megkülönböztetni az ún. hosszúpályás és a rövidpályás rendszert. A hosszúpályás rendszer esetében a megtámasztási pontok a mozgatandó szerkezethez kötöttek és a mozgatási távolság teljes hosszában kiépített pályán mozognak. A rövidpályás rendszernél a megtámasztási pontok állnak, vagy csak rövid (max. néhány m-es) távon mozognak és általában a mozgatandó szerkezet minden keresztmetszetét érintik a betolás közben. Az alábbiakban tárgyalt esetben a szerkezeti sajátosságok és a helyszíni adottságok figyelembevételével egy rövidpályás betolási eljárást alkalmaztunk.
A jobb parti ártéri híd nagy hosszúsága azért szükséges, mert a csatlakozó terület magasan fekszik, meredeken szakad le az ártérre. Erre a mintegy 25–30 m-es magasságra kell az alacsonyan fekvô bal partról az autópályát felvezetni, a teljes, kb. 1700 m hosszú hídon 1,5% emelkedôvel (3. ábra). A híd alaprajzilag egy R=7000 m sugarú íven fekszik, ezért a jobb és bal pálya hídja kissé eltérô geometriával bír. Mindkét híd lényegében azonosan, 75,0+12*82,5 m támaszközökkel kialakított, folytonos gerenda (közbensô megszakítás nélkül). A trapéz alakú keresztmetszetben az alsó öv nagy részben 10 mm, a gerinclemez 12 mm vastag. Az acélszerkezet fajlagos tömege 5,5 t/m. A pillérek közös alaptesttel és az árvízszintig közös falazattal rendelkeznek. E fölött azonban a két felszerkezet önállóan kialakított pilléren támaszkodik. Szempontunkból fontos, hogy az ún. „szilvamag” keresztmetszetû pilléren a megtámasztás helyén a pillér szélessége igen kicsi, mindössze 1,3 m.
2. ábra: Az ártéri híd keresztmetszete
2. A FELADAT Dunaújvárosnál az M8 autópálya részeként új Duna-híd épül. A teljes híd 307 m nyílású mederhídból, a bal parton 300 m, a jobb parton 1065 m hosszúságú ártéri hidakból áll. Az ártéri hidak irányonként elválasztott, azonos kialakítású gerendák, zárt keresztmetszettel, ortotrop lemezes acélszekrényként kialakítva (2. ábra).
3. ábra: A magas part a Dunától jobbra
Acélszerkezetek 2006/3. szám
29
4. ábra: A bárkákon tárolt elemek
5. ábra: A rövidpályás tolás a szokásos elrendezésben
A szerkezet elôzetes összeállítása az építési helytôl kb. 60 km távolságban, telepített üzemben történik. Innen a teljes keresztmetszetû kb. 16,00 m hosszú, 1000 kN súlyú darabokat vízi úton juttatják az építés helyére, ahol a darabokat úszódaru emeli a víz fölött kialakított szerelôállványra (4. ábra). A szerkezet végleges összeillesztése e szerelôállványon történik, majd a már elkészült szakaszt kell elôretolni, megteremtve a helyet az új egységnek, a folyamatot mindaddig ismételve, míg az elsôként felrakott darab eleje el nem éri a mintegy 1000 m távolságban épülô hídfôt. Az elôretolás elveinek, eszközeinek és üzemének megalkotása és megtervezése volt e cikk szerzôje által vezetett csoport feladata, és e feladat megoldását vázolja a cikk az alábbiakban.
3. ELÔZMÉNYEK A rövidpályás betolás klasszikus megoldásánál a szerkezet súlyát viselô zsámolyt a pálya végének elérésekor tehermentesíteni kell, hogy az a pálya kezdôpontjára visszahúzható legyen. A visszahúzást követôen a szerkezet súlyát ismét a zsámolyra kell terhelni és ezután az elôretolás egy pályahossznyit folytatható. Az ismert mûvelet megvalósítása több lényeges hátránnyal jár: – az elkerülhetetlen emelésre fordított munka (amely a süllyesztéskor elvész) nagysága közel azonos – esetleg nagyobb – mint a tolásra fordított hasznos munka (5. ábra); – az emelésre beépített hidraulikuserô-kapacitás egy nagyságrenddel nagyobb a tolásra használt kapacitásnál; – az emelésre és süllyesztésre fordított idô meghaladja a tolásra fordított idôt, erôsen rontva az egész folyamat hatékonyságát; – a szerkezeten megkettôzôdik a szükséges alátámasztások száma, ezen alátámasztások helyszükséglete, ami a tolórendszer kiépítésének költségeit jelentôsen növeli. A fenti hátrányok azonos módon jelentkeznek akkor is, ha a kiváltó megtámasztási pontokat emeljük és süllyesztjük, és akkor is, ha ezek állandó magasságúak és a csúsztató zsámolyok függôleges mozgatásával oldjuk meg ezek terhelését és tehermentesítését. A közelmúltban lehetôségünk adódott egy olyan rendszer kiépítésére, amely a fenti hátrányokat – legalábbis nagyobbrészt – kiküszöböli. A tolómû lényege egy olyan,
30
6. ábra: Tolórendszer emelés nélkül
speciális hossz-szelvénnyel rendelkezô pálya, amely lehetôvé teszi a teherviselô zsámoly megterhelését, majd egy meghatározott út megtétele után annak tehermentesítését és a rendszerbôl való kivezetését anélkül, hogy a mozgatott szerkezet súlypontját emelni és süllyeszteni kellene (6. ábra). A zsámoly kialakításának azonban alkalmasnak kell lennie arra, hogy teher alatt a pálya változó esésû szakaszain mozgatható legyen. A pálya hossz-szelvény ilyen kialakításával nem függ ugyan szorosan össze, de célszerû a toláshoz szükséges hajtást is a pályához rendelni, mert így a megtámasztó alakzat mentesül a tolásból származó vízszintes erô felvételétôl. Ez egyebek mellett azzal a haszonnal jár, hogy a tolópályákat nem szükséges lerögzíteni, azokat a kialakuló súrlódás kellô biztonsággal a helyükön tartja. E tapasztalatok birtokában kezdtük el a Duna-híd ártéri szerkezetének szereléséhez szükséges tolómû fejlesztését, tervezését.
4. A MEGOLDÁS ESZKÖZEI 4.1 Tolópálya és zsámolyok A hídszerkezet alátámasztását és hosszirányú mozgatását a tolópályák biztosítják. Minden alátámasztási ponton (a gerincek középsíkjának és a pillér tengelyvonalának metszéspontjaiban) egy-egy tolópályát helyezünk el, azaz egy
Acélszerkezetek 2006/3. szám
7. ábra: A pillérfejek a két-két tolópályával
pilléren két pálya támasztja alá a hidat (7. ábra). A pálya három feladatot teljesít: – biztosítja a szerkezet megtámasztását annak bármely, folyamatosan tovahaladó keresztmetszetében (tehát ott is, ahol az nincs keresztbordával merevítve); – biztosítja a szerkezet hosszirányú mozgatását; – gondoskodik a szerkezet megfelelô vízszintes, keresztirányú megtámasztásáról és vezetésérôl. Számítás szerint az adott szerkezetnél betolás közben a reakcióerô egy pilléren max. 6000 kN, egy megtámasztási ponton azonban nem a fele, hanem (a szekrénytartó nagy csavarómerevsége és az elkerülhetetlen hibák miatt) kb. 4000 kN nagyságú reakció kialakulásával számolhatunk. Az alsó övlemez és a gerinclemez viszonylag csekély vastagsága nehezíti a fellépô nyomófeszültségek biztonságos felvételét. A gerinclemezre megengedett él menti teher (a kétirányú nyomófeszültségbôl származó horpadás figyelembevételével) 1,8 kN/mm, így egyenletesen megoszló támaszerô esetén a szükséges megtámasztási hossz 2400 mm. Ilyen megtámasztási feltétel biztosítása a híd mozgatás közben fellépô különbözô alakváltozását is figyelembe véve nem egyszerû. A tolópálya középsô teherviselô része 2500 mm hosszúságú egyenes darab, amely a pilléren egy csuklón keresztül támaszkodik (8., 9. és 10. ábra). Így biztosított, hogy a megoszló megtámasztó erô eredôje minden esetben a csuklón maradjon, függetlenül a híd esetleges támaszponti szögelfordulásától. Ez az alapfeltétele a megközelítôen egyenletes erôeloszlásnak. Tovább javítottuk a támaszerô eloszlását az alátámasztó elemek megfelelô merevségének megvalósításával.
8. ábra: A tolópálya vonalas vázlata
9. ábra: Tolópálya 14 db zsámollyal, üzemkészen
Acélszerkezetek 2006/3. szám
31
12. ábra: Oldalvezetés
oldalvezetô felületeire támaszkodva biztosítja a híd megfelelô vízszintes pozícióban (esetünkben R=7000 m sugarú köríven) tartását (12. ábra).
10. ábra: A pálya csuklós megtámasztása
11. ábra: A zsámolyok összekapcsolása
4.2 Hajtás A híd elôretolását a tolópályákba épített hidraulikus munkahengerek végzik. A minden alátámasztási ponthoz rendelt tolóerô alkalmazásának nagy elônye a szerkezet végén egy pontban mûködtetett tolóerôhöz képest, hogy a vízszintes erôk nem, vagy alig terhelik a pilléreket. Így nem kell gondoskodni egy igen nagy (esetünkben mintegy 10 000–12 000 kN nagyságú) erô bevezetésérôl a szerkezet mindenkori véglapján, amely feladat acélszerkezet esetén alig megoldható, nem beszélve az indítóállvány kialakításának problémáiról és költségeirôl. A tolópályákba épített munkahengerek egyenként 500 kN tolóerô kifejtésére képesek, a szükséges biztonsággal meghaladva a súrlódásból, az oldalvezetésbôl és a 1,5%-os emelkedôbôl adódó ellenállást.
A híd közvetlen megtámasztását a tolópályán mozgó ún. zsámolyok biztosítják. Egy zsámoly hossza kb. 300 mm, így egy idôben egy megtámasztási ponton 8 db zsámoly dolgozik. A zsámoly felsô felülete nagy érdességû és kapcsolata a híddal terhelt állapotban elmozdulásmentes. Az alsó felület sikló csapágyként kialakított, és a tolópálya felsô felületén csúszik. Egy zsámoly tehát a tolópályán végig haladva, relatív helyzetét a hídhoz képest nem változtatja, azzal a tolópálya teherviselô szakaszának elején kerül érintkezésbe és a teherviselô szakasz végén válik el attól (11. ábra). Korábbi tapasztalatok alapján a tolópálya úgy van szerkesztve, hogy a mozgatott szerkezet magassági helyzete a tolás közben állandó, nincs szükség annak kiemelésére és visszasüllyesztésére. Ezt a tolópálya hossz-szelvényének speciális kialakítása teszi lehetôvé. A zsámolyok egy befutó, emelkedô szakaszon érik el a szerkezet alsó élével párhuzamos, teherviselô szakaszt, majd egy kifutó, esô szakaszon válnak el a mozgatott szerkezettôl. A zsámolytalp kialakítása olyan, hogy a szükséges pályalekerekítéseken túlterhelés nélkül haladjon át. A zsámolyok egymással összekapcsolva mozognak, lánctalphoz hasonló kialakításban. A híd vízszintes síkú irányítását, az ún. oldalvezetést a tolópályákra szerelt vezetôoszlop biztosítja, amely a fellépô oldalerôkre (pl. szélteher) méretezett. A vezetôoszlopba befogott terelôgerenda a zsámolyok alkalmasan kialakított
4.3 Segédhíd A gerendahidak betolásánál megoldandó probléma, hogy a szerkezet eleje elôretolás közben konzolként mûködik az utoljára meghaladott pillért követô szakaszon. A keletkezô negatív nyomaték éppen ellentétes a szakasz végleges állapotában fellépô pozitív mezô-nyomatékkal. Elvileg a konzol hossza ideális esetben elérheti a nyílás hosszának 50%-át, azonban acélgerendákon – a lokális instabilitás veszélye miatt – általában nem nagyobb annak 25–30%ánál. A problémának két megoldása van: 1. a nyílás megfelezése segédjárommal és a gerenda meghosszabbítása egy ún. csôrrel (melynek hossza nem lehet több a nyílás 20–30%-ánál), 2. ún. segédhíd (kéttámaszú gerenda) alkalmazása, amelynek hossza a nyílás hosszának 100–200%-a is lehet. Az elsô megoldást célszerû használni kisszámú nyílás és/vagy alacsony pillérek (a szerkezet és a terep közötti kis magasságkülönbség) esetén, a másodikat, ha ezek a feltételek nem teljesülnek. A segédhidas megoldásnak fontos elônye, hogy egyidôben vagy csak a segédhíd, vagy a szerkezet mozog és így a szerkezet konzolosan elôreálló része kellô biztonságban van a szélteher vagy egyéb nem várt hatásokkal szemben. Esetünkben a segédhidas megoldást választottuk azzal kiegészítve, hogy a szerkezet elöl haladó szakaszát jelentôsen megerôsítettük. Így elérhetô volt, hogy a szerkezet
32
Acélszerkezetek 2006/3. szám
13. ábra: Segédhidak a konzolos hídvégen
konzolosan kitolható része a nyílás 40%-a, a segédhíd szükséges hossza a nyílás 100%-a legyen (13. ábra). A segédhíd két fôtartós, kéttámaszú rácsos tartó, amelynek kétféle üzemállapota van: „függesztés”, amikor a betolt híd eleje függ a segédhídon; „támaszkodás”, amikor a segédhíd támaszkodik a hídon konzolos elôretolás közben. A függesztési állapotban a segédhíd eleje egy elegendôen hosszú lábon keresztül a pillérre (14. ábra), hátulja egy csúszótalppal a hídpályalemezre lefektetett sínpályára támaszkodik (15. ábra). A híd elejét egy – a végkereszttartóhoz kapcsolt – függesztôrendszer kapcsolja fel a rácsos tartó alsó övére (16. ábra). A szükséges függesztôerôt az elôretolás függvényében határozzuk meg és a pillérre támaszkodó láb magasságának változtatásával állítjuk be. 14. ábra: A híd tolása a segédhídra függesztve
15. ábra: A segédhídsínpálya a hátsó bakkal
16. ábra: A függesztôbakok a híd elején
Acélszerkezetek 2006/3. szám
33
A támaszkodási állapotban a segédhíd a végkereszttartó fölötti bakon és a hátsó csúszótalpon támaszkodik. Amikor az elôretolás közben a felborulással szembeni biztonság 1,5 alá süllyed, a segédhíd elejét autódaru biztosítja a pillérre való feltámaszkodásig (17. ábra). A segédhidat max. 2000 kN függôleges és 2*150 kN (bármely irányú) vízszintes erôre méreteztük. Ez utóbbi az alkalmazott tolóerônek csak 2,5%-a, így a tolóerô a függesztôszerkezet bármely meghibásodása, elakadása esetén a lábat összetöri, ami az egész szerkezet leszakadásához vezethet.
5. A SZERELÉS VÉGREHAJTÁSA, A TOLÁSI ÜZEM
17. ábra: Autódaru segíti a segédhidat a pillért elérni
Az ártéri híd víz felôli szélsô nyílásában, hajózható vízen épült meg a kb. 35x45 m alapterületû szerelôpódium (18. ábra). E szerelôpódiumra az úszódaru felemeli az elemeket, a már elkészült hídszakasz végéhez illesztve. A teljes egészében hegesztett illesztések elkészítése után a szerkezetileg teljesen kész hidat tolják elôre a part felé kb. 16,0 ill. 32,00 m tolással, helyet biztosítva egy, ill. két új elemnek a szerelôpódiumon. A 82,5 m nyílás 5 elembôl áll. Egy nyílásnak megfelelô hosszúságú elôretolás 3 szakaszra oszlik: 1. szakasz, tolási hossz a nyílás 2/5-e; 2. szakasz, tolási hossz a nyílás 1/5-e; 3. szakasz, tolási hossz a nyílás 2/5-e. Az 1. szakasznál a híd elôretolása konzolosan történik, a hídpályán „utazó” segédhíddal. Az 1. és 2. szakasz között kerül sor a segédhíd elôretolására, amely saját mozgató-
18. ábra: Új elem felrakása a szerelôpódiumra
34
Acélszerkezetek 2006/3. szám
rendszerrel történik, a nyílás 85%-áig konzolosan, majd onnan autódaruval segítve a pillér eléréséig. A 2. és 3. szakasznál (a közbensô megállásra csak a szerelôpódium hossza miatt van szükség) a híd eleje a segédhídra függesztve halad elôre. A segédhíd pilléren támaszkodó lábai állítható magasságúak, részint a függesztôerô megfelelô értékének beállítása, részint a pillér elérése után a híd elejének a tolópályákra helyezése érdekében. A tolási mûveletek lefolyásáról jó áttekintést nyújt a 19. ábrán megrajzolt fázisrajz.
mozgó súrlódásnál, következésképpen az egyszer megindított test mozgásban tartásához kisebb erô is elegendô. Az alapelv megvalósítása (azaz kevesebb aktív tolómû alkalmazása) természetesen igen sok gépészeti és vezérléstechnikai probléma megoldását kívánta azon kívül, hogy a tolópadnak a zsámolyokkal együtt szerkezetileg alkalmasnak kellett lennie egy ilyen, folyamatos üzemre. A sok megoldott probléma közül egyet érdemes kiemelni: a vezérlôprogram megfelelô kialakításával sikerült elérni, hogy az egy pillérre jutó tolóerô lényegében független attól, hogy egy vagy két tolómû dolgozik az adott pillanatban, azaz a pillér igénybevétele a toláshoz szükséges vízszintes erôkbôl kb. a lejtésnek megfelelô értéken (kb. 1,5%) marad. Lényeges feltétele a mûködtetésnek a segédhíd túlterhelés elleni védelme, amint azt az elôzôekben már említettük. Mérôcellák mérik és informálják a vezérlôrendszert a lábakon fellépô mindhárom irányú erô aktuális értékérôl az esetleg szükséges beavatkozás végrehajtására (21. ábra). (Megjegyezzük, hogy ilyen fajta vészleállításra a segédhídon futó csúszkák lefagyása miatt már szükség volt.)
19. ábra: Egy nyílás áttolásának jellemzô fázisai
A híd elôrehaladását a tolópályákba épített hidraulikus hajtómûvek biztosítják. Tekintettel arra, hogy nagyszámú (végsô kiépítésben 24 db) hajtómû dogozik, a megfelelôen összehangolt mûködéshez megfelelô mérô- és vezérlôrendszert kellett kiépíteni. A befutó információk alapján egy központi számítógép vezérli automatikusan a teljes tolási folyamatot (20. ábra). A tolásra fordított idô és a felhasznált energia csökkentése érdekében (végsô kiépítésben kb. 6000 t tömegû szerkezetet mozgatunk), speciális tolási rendszert hoztunk létre, amely indítás után folyamatos (megállás nélküli) tolást tesz lehetôvé. Ennek a lehetôségét az a közismert fizikai tény adja, hogy az álló súrlódás jelentôsen nagyobb a
20. ábra: A vezérlô számítógép képernyôje munka közben (Lazányi István munkája)
21. ábra: Erômérô cellák a segédhíd lábán
6. EREDMÉNYEK Az ártéri híd teljes betolása 2006. augusztusában elkészült. A tolórendszer végsô kiépítésében 24 tolópálya dolgozik összehangoltan. A tolás technikai sebessége (a tolómûvek tolási sebessége) 4 mm/s, azaz 14,4 m/óra. Az eddig összegyûjtött adatok alapján a tolás tényleges sebessége (egy 32,0 m-es szakasz tolásához szükséges idôtartammal számolva) kb. 10 m/óra, azaz a kihasználtság 70%, ami igen magas érték. Ez az érték arra utal, hogy a fent vázolt elvek szerint szerkesztett tolóüzem az elôretolás sebességében hatékonyabb bármely korábbi, ismert eljárásnál. (Megemlítem, hogy a közelmúlt egyik legismertebb tolási mûveleténél – ismereteink szerint – a technikai sebesség kb. 16 m/óra volt, azonban a tényleges sebesség csak kb. 7–8 m/óra értékre adódott.) A magas kihasználtság egyúttal bizonyítja, hogy a berendezés a nagy darabszám és a jelentôs térbeli szétszórtság ellenére megbízhatóan, kevés hibával mûködik. Ugyancsak jól vizsgázott az alkalmazott rendszer a pillérekre jutó vízszintes terhelés csökkentésében. A speciális vezérlés biztosítja, hogy a pillérre jutó vízszintes erô – függetlenül az éppen dolgozó hengerek számától – a lehetô legkisebb legyen. A toláshoz szükséges vízszintes erô (mely azonban elvileg teljes egészében a tolópályán belül kiegyensúlyozódik) átlagosan a szerkezet súlyának 10–12%a, ami nem tekinthetô különösebben kevésnek, és az alkal-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
35
mazott mûanyag csúszófelületek függvénye. Mégis e mûanyag betétek alkalmazása helyesnek bizonyult, mert a szokásosan használt teflonbetétek nagy érzékenységével szemben ezek szinte teljesen érzéketlenek a felületi mechanikai sérülésekre, s így nagyobb tolóerô mellett ugyan, de magas üzembiztonságot garantálnak. Megbízhatóan mûködik a tolópályákra szerelt oldalvezetô rendszer, amely biztosítja a betolt szerkezet ívben haladását, támogatva a tolórendszerbe épített finom szabályozással, ami képes a két ívsugár közötti kb. 0,1% különbségbôl fakadó útkülönbséget érvényre juttatni. A jobb parti ártéri híd eleje 2006. május végére elérte az 5. sz pillért (22. ábra) és a tolási munka ez év augusztus végén fejezôdött be (23. ábra), amikor a szerkezet végkereszttartója az 1. sz. alátámasztásra (jobb parti hídfô) feltámaszkodott (24. ábra).
22. ábra: A jobb parti ártéri híd építése 2006. május 25-én
23. ábra: A híd betolása közvetlenül a befejezés elôtt 2006. augusztus 24-én (fotó: Domanovszky Sándor)
24. ábra: A hidat betolták végleges helyére 2006. augusztus 31-én (fotó: Domanovszky Sándor)
36
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Köber József minôségirányítási fômérnök, EWE Kis Attila mûszaki osztályvezetô, okl. gépészmérnök KÖZGÉP Építô és Fémszerkezetgyártó Zrt.
A DUNAÚJVÁROSI DUNA-HÍD JOBB PARTI, DÉLI ÁRTÉRI HÍDJA HELYSZÍNI HEGESZTÉSI MUNKÁLATAINAK ISMERTETÉSE ON SITE WELDING WORKS ON THE SOUTHERN RIGHT BANK APPROACH BRIDGE OF THE DANUBE BRIDGE AT DUNAÚJVÁROS A jobb parti ártéri hidak, melyekbõl a déli hidat a Közgép Zrt. gyártotta és szerelte, 2x65 db egységbõl állnak össze. Az egész szerkezet minden kötése hegesztett. A helyszíni hegesztési eljárások kiválasztásánál fontos szerepet játszottak a munkaterület csekély méretei és kedvezõtlen elhelyezkedése. A csepeli elõszerelõ területen összeállított és kihegesztett kb. 17 m hosszú és kb. 100 tonna súlyú hídelemek hajón érkeznek Dunaújvárosba, ahol az elemeket úszódaru emeli a meder szélén épített indítóállványra. A hídelemek terv szerinti helyzetét, mely meghatározza a híd végleges alakját, geodéta ellenõrzi. Az indítóállványon a hídelemek finombeállítása geodéziai mérés alapján hidraulikákkal történik. A beállított hídelem csatlakozó keresztmetszetének a méretre vágását és élek hegesztéshez történõ elõkészítését az indítóállványon végezzük.
The approach bridges on the right bank, that have been manufactured and constructed by Közgép Zrt, consist of 2 x 65 pieces. All joints of the overall structure are welded. The small size of the work-site and its unfavourable location both played an important role in the choice of the on-site welding methods.
Méretre vágás és élelõkészítés után az éleket ún. „lakatokkal” rögzítik egymáshoz. Ezek a lakatok alkalmasak a hegesztési varrat gyökét megtámasztó kerámia alátétek rögzítésére. A pályalemez valamint a fenéklemez és a gerinclemezek hegesztése egyaránt kerámia gyökalátét segítségével történik. A gyöksorok hegesztésénél porbeles huzalos, védõgázas hegesztési eljárást alkalmazunk. A kerámia alátétes gyökbiztosítás fáradási és korróziós szempontból lényegesen kedvezõbb, mint a korábban alkalmazott, bennmaradó acél alátétszalag. A porbeles (portöltésû) he-
Kerámia alátétet rögzítõ lakatok (Fotó: Köber József)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
gesztõhuzal magában foglalja a bevont elektródás hegesztés és a fogyóelektródás, (tömörhuzalos) védõgázas ívhegesztés elõnyeit. A portöltésnek köszönhetõen, mely a bevonatos elektróda bevonatának szerepét tölti be, a varrat szilárdsági, szívóssági tulajdonságai kiválóak. Az eljárás termelékenység szempontjából a védõgázas, fogyóelektródás tömör huzalos hegesztés termelékenységét is meghaladja a nagyobb áramterhelhetõség miatt, a portöltetbõl keletkezõ gázok pedig, a védõgázzal együtt, megfelelõ védelmet biztosítanak a varratfürdõnek, helyszíni hegesztésnél.
Porbeles huzalos védõgázas ívhegesztés acél alátétszalagos (fent), ill. kerámia alátétes (lent) gyökmegtámasztással
37
Pályalemez védõsátor alatt végzett hegesztése (Fotó: Kõber József)
Kerámia alátétes, porbeles huzalos védõgázos hegesztéssel készült gyök, fedett ívû eljárással készült töltõ és takaró sorok
A szabadban végzett hegesztésnél azért védõsátorra természetesen szükség van. A keletkezõ salak segíti a gyökoldal megfelelõ kialakítását a kerámia alátéten és a kisebb szennyezõdéseket, melyek helyszíni munkáknál mindig elõfordulnak, eltávolítja a varrattal. A fenék- és a pályalemez varratait egyidejûleg két-két hegesztõ hegeszti középrõl kifelé haladva. A fenéklemez keresztvarratát teljes keresztmetszetben porbeles huzalos, védõgázos eljárással hegesztjük a pályalemez varratának a gyökét porbeles huzalos, védõgázos eljárások, a töltõ és takarósorokat a nagyobb teljesítményû fedett ívû eljárással hegesztjük.
38
A gerincek hegesztése a külsõ oldalon elhelyezett kerámia alátétes gyökmegtámasztással, a belsõ oldalról, lentrõl felfelé, a két gerincen egy idõben történik. A hegesztési varrat felépítése húzott sorokkal történik, a tömör huzalos hegesztéssel ellentétben az ívelés porbeles huzalnál nem ajánlott. A varratok külalakja ezért jellemzõen más, mint tömör huzalos hegesztésnél. A gerincek hegesztése után kerülhet sor a gyárban a toldásoknál elhagyott nyakvarratok meghegesztésére, amit szintén porbeles, védõgázas hegesztéssel végzünk. A pályalemez toldó varratait 100%os szemrevételezés mellett 100% ultrahangos vizsgálattal és 10% röntgenvizsgálattal ellenõrizzük, a fenéklemez és a gerincek tompavarratainál a vizsgálat 100% szemrevételezés és 100% ultrahangos vizsgálat. A nyakvarratokat szemrevételezéssel és mágnesezhetõ poros vizsgálattal ellenõrizzük. Az illesztõ tompavarratok vizsgálata után kerül sor a trapézborda passzdarabok beillesztésére a teljes keresztmetszetben acél alátétszalag segítségével. A tompavarratok és a nyakvarratok hegesztése itt is porbeles huzalos, védõgázos hegesztéssel törté-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
nik. A tompavarratok vizsgálata szemrevételezéssel és 25% ultrahangos vizsgálattal, a nyakvarratok szemrevételezéssel és 5% mágnesporos vizsgálattal történik. A hegesztési munkák ellenõrzésére nyílásonként és varratfajtánként roncsolásos vizsgálatokat is végzünk az EN 288-3 elõírásai szerint. A roncsolásos vizsgálatokhoz a próbadarabokat, a hídszerkezetet készítõ hegesztõk a hídszerkezet varrataival egy idõben, azonos módon hegesztik meg. A varratvizsgálatok megfelelõ eredménye után kerülhet sor a híd elõre tolására és a következõ hídelemek beemelésére, majd az elõbbiekben ismertetett hegesztési technológia ismétlésére. A hegesztési eljárások, paraméterek körültekintõ megválasztásával sikerült biztosítani, hogy a varratokkal szemben támasztott követelményeket maradéktalanul teljesítsük. A fent ismertetett termelékeny hegesztéssel minõségi és nem utolsó sorban „szép” varratokat sikerült létrehozni, mely méltó a Közgép Zrt. szakmai hírnevéhez és biztosíték a híd hosszú élettartamára is.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
39
Gáll Endre okleveles építõmérnök, okleveles hegesztõmérnök GANZACÉL Fémipari Gyártó és Szerelõ Zrt.
MÉRÉSTECHNIKAI ÉRDEKESSÉGEK A DUNAÚJVÁROSI DUNA-HÍD MEDERHÍDJÁNAK SZERELÉSÉNÉL MEASUREMENT TECHNOLOGICAL CURIOSITIES AT THE ASSEMBLY OF THE DUNAÚJVÁROS RIVER BRIDGE A címben szereplõ merevítõgerendás ívhíd 12 800 m2 alapterületével, 307,8 m-es világrekord fesztávjával és 50 m magasra szökõ, kosárfül módjára bedöntött íveivel (1. ábra) szokatlan feladatot jelentett egyebek mellett a szerelési alak tervhû biztosítása szempontjából is. A teljes egészében hegesztett kivitelû és zárt szekrényekben bõvelkedõ szerkezet, valamint a 40 m-es szélesség olyan nagy méretû helyszíni illesztések készítését tette szükségessé, melyeknél nem is csak a tervi alak elérése, hanem már a lemezsíkok találkoztatása is problémás volt egy-két esetben, illetve lehetett volna mindenütt, hacsak a gyártás és elõszerelés során nem törekedtek volna a lehetõ legnagyobb pontosságra. A szerelhetõség és az alakhûség biztosításának komplex feladatát tehát összmunkával sikerült megoldani, melyben fontos szerepe volt a kommunikációnak is: a jó gyártás, illetve a jó elõszerelés érdekében visszajeleztük egymásnak a rendszeresnek tûnõ kezdeti hibákat (csavarodások, torzulások, tartómagasságbeli differenciák), illetve a helyszíni megvalósulásnak azokat a mérési eredményeit, melyek visszahatottak az ív optimális elõszerelésére (kábelrögzítõ csövek helyzete).
Constructed of stiffener girders, on a floorspace of 12,800 m2, with a world record span of 307,8 m and arches of 50 m high, the arch bridge mentioned in the title set an unusual task for the contractor to ensure that the form of the assembled bridge follows exactly the planned design. Welded in its entirety, full of closed boxes and with a width of 40 meters, the construction of this bridge necessitated the onsite joints of extremely large parts, where not only the exact construction of the designed form, but also the meeting of the sheet plains set problems in 1-2 cases or would have set problems everywhere lacking a very careful and exact manufacturing and preassembly process. Thus, cooperation and continuous communication were of capital importance for assuring that the bridge was assembled and constructed exactly following the planned form. We gave feedback to each other about the failures which seemed to occur regularly in the initial phase (torsions, distortions, differences in the height of girders) and about the results of the on-site measurings which had an effect on the optimal pre-assembly of the arch (the position of the cable stopper tubes).
A PÁLYASZERKEZET MÉRÉSE, BEÁLLÍTÁSA
A szintbe és tengelybe állítás mindig a középsõ pályaegységgel kezdõdött, a szélsõket úgy kellett hozzáigazítani a középsõhöz, hogy a 4 vagy 5 kereszttartó gerinc a lehetõ legjobban találkozzék egymással. (4. ábra) Ez erõsebb szabály lett, mint az, hogy a függesztési kereszttartókba beépített kábelrögzítõcsõ-párok összekötése a hídtengelyre merõleges legyen. Magyarázatként ide kívánkozik, hogy az ívhíd lényeges elemei a függesztôkábelek. A kábelrögzítô csövek mind az ívben, mind a merevítôgerenda és a függesztési kereszttartók találkozási pontjaiban hosszan be vannak hegesztve a zárt szekrény belsejét merevítô, de azért átjárhatóságot is lehetôvé tevô ún. diafragma-lemezekbe, és csak a rövidebb részük nyúlik kívülre (5. ábra). Az ívcsô felsô végére, illetve a pályacsô aljára támaszkodó kábelrögzítô fejek központosak, csak kismértékû excentricitás állítható be általuk.
A két szélén zárt szekrényes merevítõgerendával, közbül két hossztartóval, 2 féle kereszttartóval, valamint hosszbordákkal merevített pályaszerkezet teszi ki a 8000 tonna össztömegû acélszerkezet háromnegyed részét. Keresztmetszeti elrendezését az 2. ábra mutatja. Tagolása, a szegélytartókat nem számítva, keresztirányban 13 közúti szállítási egység, hosszirányban 19 szakasz. A közúti szállítási egységekbõl a csepeli elõszereléskor 70–110 tonnás vízi szállítási egységeket hoztak létre oly módon, hogy a keresztmetszet 5 középsõ, valamint 4–4 szélsõ elemét elõre összehegesztették. Utóbbiaknak a középsõ egységgel, sõt a szegélytartóval érintkezõ lemezeit is gyárilag kb. 50 mm-rel bõvebbre, „ráhagyásos”-ra szabták, hogy a hegesztési zsugorodás ténye és nagyságának bizonytalansága ellenére a tervi szélesség biztosítható legyen. A 0–1 és 18–19 szakaszokat nagy súlyuk miatt 7–7 részben szállították. A helyszíni szerelés nem a híd végleges helyén, 1,46%-os emelkedõben, hanem egy part menti állványrendszeren (3. ábra) vízszintes helyzetben történt, pontosabban – a 192 mm-es hossz- és 25 mm-es keresztirányú túlemelésre tekintettel – vízszintes húrhoz képest.
40
Korrózióvédelmi szempontból döntôen fontos, hogy a kábelek ne érintkezzenek a csövek belsejével. Éppen ezért a kábelt körülvevô, ideális esetet figyelembe véve 50 mmre tervezett biztonsági hézag fel van osztva 3 hiba-kontingensere: az 1600 mm hosszú alsó csövön belül 19 mm keresztbenállási hibát okozhat a kivitelezô, 11 mm-t a ter-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
1. ábra: A mederhíd legmagasabb, középsõ ívszakaszának beemelése 2006.07.27-én, háttérben a híd rendeltetési helyével
12127
15514
12127
39768
2. ábra: A pályaszerkezet keresztmetszeti elrendezése (szegélytartók és kerékvetõk nélkül)
3. ábra: Az elsô pályaegység beemelése a végeláthatatlan cöllöperdôbôl fokozatosan kiépülô állványrendszerre 2005. 08. 09-én
4. ábra: Szélsõ pályaegységek középsõhöz való hozzáigazításának látványos része
Acélszerkezetek 2006/3. szám
41
5. ábra: A kép bal oldalán kábelrögzítô csô, középen emelôfülek és kötözôeszközök
vezô, 20 mm-t pedig a szél csapkodhatja a kábeleket. Mindezekbôl érzékelhetô, hogy az egymással szemben álló csövek minél pontosabb egytengelyûsége szempontjából nem is annyira a csövek helye, mint inkább a helyes dôlésszöge a mérvadó. Visszatérve a pályaegységek beállításához, elvileg mindkét szempont érvényesíthetô, de csak a középsô pályaegység újbóli mozgatásával, esetleg elrontásával. Tudni való, hogy a 100 tonnás egységeket még teflonon sem könnyû milliméter pontosan mozgatni. Rugózik a cölöp, nem csúszik, azután meg túlmegy, a másik vége is vele megy, ha alul húzzuk: csak a gerinc hajlik, csak a máglya dülöngél, de nem csúszik, ha fent húzzuk egymáshoz, a másik indul meg. Érdemes kettõt összekötni a túlsúly végett és úgy húzni a harmadikat, azután meg fordítva stb. Egyszóval a geodéta elfoglaltsága is biztosítva van 1–2 napig, miután a tengelybe állítást nem lehet úgy „házi feladat”-ba adni, mint a szintbeli kiemelést. Ha a szint jó és a pályalemez hosszhézagai még nem is párhuzamosak (összehúzáskor majd azok lesznek), már a két végén meg lehet mérni a szélességet a szomszédos egységhez, illetve szomszéd híján a tervhez képest, és meg lehet határozni a vágásátjelölést, majd pedig teodolittal be lehet sûríteni a vágási vonal pontjait. Ilyenkor számításba kell venni, hogy a merevítõtartó gerincferdesége eltérhet a megelõzõ szakaszétól, hiszen a helyszíni szintezéskor ez a ferdeség csak szûk határok között befolyásolható. Ha például az új szakasz gerince áll meredekebben, akkor a pályalemezen a szélesség-átjelölést érdemes megnövelni a ferdeségkülönbözet felével. Ezzel arra törekszünk, hogy ha már az összesen 6 db, 16–25 mm vastag hosszgerinc úgysem lehet tetõtõl talpig szemben egymással, legalább a hibát megfelezve, félmagasságban legyen jó a szembenállás, a többit a lakatosok szenvedélyesen síkba szedik. Lehet, hogy a mostohagyerek megint a kábelrögzítõ csõ, melynek pontos tervi dõléséhez annyi remény fûzõdött, most pedig áldozatul esik a szerelhetõség fontosabb követelményének? Szerencsére nem: ismét hála a gondos és pontos gyártásnak és elõszerelésnek, egyetlen csövet sem kellett kivágni, legalábbis nem a keresztirányú dõlés pontatlansága miatt. A galiba másképpen következett be... Nem szóltunk még a hosszráhagyásokról, melyek – a két végétõl induló szerelés figyelembevételével – mindig a követõ darabnak az elõzõ felé esõ végén jelentették a biztonsági tartalékot és a kormányzási lehetõséget. Mindig egy
42
ráhagyásos végnek kellett találkoznia egy gyári szabott, leélezett véggel, és ez legtöbbször egyértelmûvé tette az amúgy sokszor szimmetrikus, csalóka számozással ellátott egységek forgatását, tájolását. Középen azonban szükségképpen lennie kellett egy mindkét végén ráhagyásos szakasznak, melyet itt-ott le is éleztek és így csak a kábelrögzítõ csövek 1,46%-os hosszdõlése alapján lehetett volna megállapítani, melyik egység melyik oldalra való. Lehetett volna... A munka lelkét a 40 m-es keresztillesztések készítése jelentette. Az egymáshoz húzott, meghegesztett és remélhetõleg még tengelyben lévõ teljes szélességû hídszakasz a hegesztési elõtörésnek és a várható idõjárásnak megfelelõen volt már eredetileg is beszintezve, tehát 25–35 mm „lógatással”, most a szükséges igazítás után a gyári szabott véggel párhuzamosan úgy kellett átjelölni a vágást, hogy ráhúzás és hegesztés után a kábelcsövek távolsága (a két oldal átlaga) lehetõleg a tervi 11401,3 mm közelében legyen. Itt jegyezzük meg, hogy a magassági beállítás azért kényes, mert ha nincs összhangban a rögzítés idõpontjára várható egyenlõtlen felmelegedés mértékével, a rögzítés erõsségével és a hegesztési technológiával, úgy a híd hosszszelvénye nem kívánt törést szenved, melyet a kábelfeszítéssel helyrehozni nem lehet. A kisebb helyi cikcakkokat a kerékvetõk és szegélytartók megfelelõ vonalvezetésével lehet és reméljük sikerült kiegyenlíteni a 6. ábra szerint.
6. ábra: A merevítõtartókon és a kerékvetõk vonalában végzett szintezés grafikus ábrázolása a kiegyenlítõ vonalak és az azokhoz képest szükséges emelések-süllyesztések meghatározása céljából
A pályaszerkezet beállításának további két izgalmas pontja volt: a szembõl való szerelés beindítása (7. ábra) és a hídzárás. A kettõ összefüggött ugyanis: annyival távolabbról kellett indítani a túlsó oldalt, mint amekkora helyet szerettünk volna a mindkét végén ráhagyásos 11–12. zárótag számára, a bepróbálást, mint biztos módszert figyelembe véve. A kezdetben óhajtott 170 mm-t fokozatosan adtuk alább 70 mm-ig, amint a hídrészek közeledésével a mérések is pontosabbak lettek és amint a télbõl nem teljesen váratlanul nyár lett. A zárótag 3 elemét képzeletben összerakva és a vágások irányára ügyelve, 20–30 mm-re kurtítottuk a ráhagyásokat és így 2006.06.20-án reggel 6 és 7 óra között sikerrel a helyére daruztattuk a 3 egységet (8–9. ábra). 9 órára, mire a hézagok összezáródtak volna, a középsõ egység két vége 4–4 helyen U300-as átkötésekkel meg volt hegesztve. Délutánra a meleg a rövidebbik hídrészt kellõ
Acélszerkezetek 2006/3. szám
7. ábra: Beindult, majd megtorpant a pályaszerkezet szembõl való szerelése
8. ábra: A pálya záróelemeinek a beemelése 2006.06.20-án reggel 6–7 óra között
Acélszerkezetek 2006/3. szám
43
9. ábra: A pálya part felõli (leendõ befolyási oldali) záróelemének beemelése
távolságra tolta, az átkötéseket feloldották, és most már a beszorulás veszélye nélkül lehetett foglalkozni a szabásokkal és hegesztésekkel. A híd hossza úgy kívánta, hogy a ráhagyás megmaradjon, ezért épp csak párhuzamosra igazítottuk a hézagokat. A 11-es illesztés a szokott módon, a zárótag „lógatásával” készült, a 12-es záróillesztéshez azonban „csúcsot” kellett létrehozni a hídvégek 30 mm-es túlemelésével, hogy meglegyen a hegesztési elõtörés. Utoljára a rövid hídrészt 5 db 100 tonnás fekvõ sajtó és húzó kalodák segítségével visszahúzták és az erõs átkötéseket helyreállították, ezek védelmében készült el a záróillesztés.
AZ ÍVEK MÉRÉSE, BEÁLLÍTÁSA A helyszíni munka legkiemelkedõbb, legbonyolultabb része az ívszerelés volt, ezen belül – még a sárvári Rába-híddal a hátunk mögött is mondhatjuk – eddig elõ nem fordult feladatot jelentett az ívek alakjának és az ívben lévõ kábelrögzítõ csövek helyének biztosítása. A 26–26 szállítási (és az eredeti elképzelések szerint ugyanennyi beemelési) egységbõl álló íveket Csepelen 5-5 szakaszban, hatosával kifektették, melybõl egy mindig visszamaradó geodéziai támpont volt. (Ez alatt azt értjük, hogy a következô szakasz kifektetésében is részt vett, és így lehetôvé tette a geodéziai mérések folytonosságát.) Az illesztéseket készre szabták és leélezték, a gyári ráhagyásokból aszerint vágva többet vagy kevesebbet, ahogyan a helyszínrõl kapott adatok szerint a csõszembenállás kívánta. Az elsõ kifektetési szakasz csöveinek a dõlésszög-beállítása és hegesztése is Csepelen történt, a többié – a kedvezõ tapasztalatok alapján – a gyárban (Golgota utca). A szerelést megkönnyítendõ, Csepelen pozicionáló-távtartó füleket hegesztettek az ívszakaszvégek szemben álló sarkai közelébe a gerincre (10. ábra), kivéve a leendõ záróelemekre, melyek
44
mindkét végükön ráhagyásosak maradtak (de azért részt vettek a kifektetésben és a szomszédjukkal párhuzamos bázissíkot gondosan rájuk jelölték). Szintén mindkét végén ráhagyásos volt a 8 db ívösszekötõ gerenda. Elvileg a készre szabott ívek a helyszínen automatikusan jól kellene, hogy álljanak, nem is kellene mérni semmit. Ehhez képest a gyakorlatban egyszer-kétszer valóban elõfordult, hogy a szemre beállított szakaszhoz hozzá sem kellett nyúlni, legtöbbször azonban 30–40, sõt néha 150 mmes különbözõ irányú mozgatásokra, csavarásra volt szükség. A tervezõ táblázatosan megadta az összes ívszakasz sarokpontjainak, csöveinek x, y, z koordinátáit és azt is, hogy a szerelési állapotban – figyelemmel a további alakváltozásokra – az egytengelyûséghez képest hová kell mutasson most az ívcsõ lent, illetve a pályacsõ fent. A mérések megtervezésekor még nem lehetett tudni, mi fog látszani az ívbõl beemeléskor a sûrû toronyerdõ, a pozicionáló fülek és egyéb zavaró pallók, máglyák, korlátok közepette (11. ábra) és hová lehet levetíteni a legfontosabb pontokat. Tulajdonképpen emiatt mindvégig improvizatív módszereket kellett alkalmazni. Kapóra jött az idõ közben bevezetett párosával való emelés: (1., 12 ábra) ritkult az állványerdõ és csökkent a beállítások száma, másfelõl azonban gyorsítani kellett a méréseket, hogy a beállítás lehetõleg még darutartás mellett befejezõdjön. A rendszeressé vált mérések a következõk voltak: 1. Ívvég alsó-belsõ és felsõ-belsõ sarokpontja elméleti helyének a pályalemezre, oszloptalpra való elõzetes kimérése. 2. A beemelés napján irányzótárcsa, illetve mérõskála kihelyezése az említett pontokra. 3. Szintezõmûszer felállítása az alsó-belsõ sarokról lelógatott mérõszalag leolvasására.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
10. ábra: Pozicionáló fülek találkoztatása és összekötõ gerenda számára leköszörült metszési idom
11. ábra: Sûrûsödik az állványerdõ, pedig még csak a harmadik ívszakasz emelkedik. Ezen is látható az összekötõ gerenda számára leköszörült metszési idom
4. Teodolit felállítása az ívvéggel nagyjából szemben, a felsõ-belsõ sarokpont oldalmozgásának figyelemmel kísérésére. 5. Teodolit felállítása a híd elején az alsó-belsõ sarokpont oldalmozgásának figyelemmel kísérésére. 6. Teodolit felállítása a hídtengelyben (meredek irányzást lehetõvé tevõ prizmás nézõkével) az ívcsövek sietésétkésését regisztrálandó (ez lehet másnap is). 7. A 4. és 5. pont szerinti mérések által meghatározott dõlés összevetése a kézi dõlésmérõvel fent mért dõléssel (telefonkapcsolat). 8. Ha a második ívrõl mérõszalagot újra nem lógattak, a magasság összemérése a hídtengely távoli pontján felállított teodolit segítségével.
kellett lenni, melyeknek ha a megfelelõ pontjait összekötöttük, a felezõpontok a hídtengely közelében sorakoztak. Egy kiegyenlítõ felezõ merõlegeshez képest felvettük a pontok távolságát, majd az összekötõ gerendára is szerkesztettünk egy felezõ merõleges síkot, és attól ugyanezeket a távolságokat szétmértük. A 8 gerenda közül 1-nek szenzációsan, 2-nek jól, 2-nek nagyjából jól sikerült a szabása, a többit jobbnak láttuk ráhagyással bepróbálni, ugyanis nyilvánvalóvá vált, hogy az ívek a napsütés hatására 30–40 mm-t is mozognak jobbra-balra, és a vetítést nem sikerült 20–25 perc/pont sebességnél gyorsabban csinálni (13. ábra).
Ezeket a helyeket kellett annyiszor körbeszaladni, ahányszor fent igazítottak a beállításon. A legidõigényesebb mérés az összekötõ gerendák leszabását megelõzõ felmérés volt. Az ívek oldalára még a földön létráról fel kellett szerkeszteni a metszési idomot, egy paralelogrammát. Ennek oldalait és átlóit a tervekbõl kiszámolni nem is volt túl egyszerû. A paralelogrammát úgy kellett elhelyezni az ív oldalán, ahogyan a belsõ bordázat kívánta. A sarokpontokat kirnerrel megjelöltük, majd mikor a hegesztések környezetét leköszörülték (beleértve a trapézbordák leendõ bekötési helyeit és a fej feletti és oldalütközõk helyét is), a sarokpontokat filctollal is jobban láthatóvá tettük (10–11. ábra). Ezeket a sarokpontokat kellett levetíteni a pályalemezre, amikor az ívek beállítása befejezõdött. A vetületnek is egy-egy paralelogrammának
Végül az ív esetében is a zárás jelentette a nagy eseményt 2006.08.26-án. (14. ábra) Az ûrméret napi „lélegzése” a pályához képest fordított volt: reggel szûkebb, délután bõvebb, mivel a sötétebb színû és nagy, lapos pályaszerkezet jobban magára szívta a napsugarakat és a szél is kevésbé érte. Az eljárás is hasonló volt: az óvatosan megkurtított ráhagyással együtt 2006.08.24-én délután sikerült a helyére próbálni a kifolyási oldali ívet (15. ábra). A befolyási oldalit csak majdnem, mert addigra összehúzódott a hézag, de az addig végzett mérések és szerzett tapasztalatok alapján a végsõ vágást is sikerült eltalálni úgy, hogy a hegesztési hézag megfelelõ lett. A hegesztéshez való rögzítés a napos idõre való tekintettel 2006.08.27-én csak délelõtt 9 órakor kezdõdött, amikorra a mozgás egy része már lejátszódott (a hegesztési hézagokat növelve), de a fellépõ túl nagy húzóerõk így voltak elkerülhetõk, illetve így lehetett velük lépést tartani.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
45
13. ábra: Összekötõ gerenda beemelése
12. ábra: Az építkezés legnagyobb emelési teljesítménye: 110 tonna felvétele 45 m távolról
14. ábra: Az ívzárás ünnepélyes megkezdése 2006.08.26-án
15.
ábra: Helyén van az ív záróeleme
A képek a szerzõ felvételei, a 6. ábrát Dr. Domanovszky Sándor fényképezte le.
46
Acélszerkezetek 2006/3. szám
az acélhidak
építésében kiváló
www.mce-ag.com
MCE Nyíregyháza
A dunaújvárosi Duna-híd bal parti híd acélszerkezete építés közben
Acélszerkezetek 2006/3. szám
47
Antal Árpád elnök Magyar Tûzihorganyzók Szövetsége
TÛZIHORGANY BEVONATOK SAJÁTOS TULAJDONSÁGAI KIVÁLÓ KOPÁS- ÉS DÖRZSÁLLÓSÁG SPECIAL CHARACTERISTICS OF HOT DIP GALVANIZED COATINGS Az acélok felületére felvitt tûzihorgany bevonatok nem homogén fémrétegek, sõt a korrózióvédelem mellett egyéb különleges tulajdonságokkal is bírnak. A réteg tapadószilárdsága az acélfelületen többszörösen meghaladja az acélszerkezeteken szokásosan alkalmazott festékrétegekét. Kopásállóságuk és kõszóródás-állóságuk egyaránt kiváló, de e képességük is függ a bevonat szerkezetétõl. Az ötvözeti rétegekkel borított bevonatok kopásállóbbak, míg a mechanikai tulajdonságuk a tiszta cinkfázissal fedett rétegeknek a legjobb. Az acélszerkezetek termikus vágása és megmunkálása során a hõhatás következtében a hõhatási övezetben bizonyos mértékben megváltozik az anyag szerkezete, kémiai-fizikai tulajdonságai, mely hatással van a vágott felületeken kialakuló horganybevonat tulajdonságaira is.
A termékeket a felhasználás során a korróziós hatások mellett gyakran mechanikai igénybevételek is érik. Ilyen hatások például az acélszerkezetek tényleges felhasználása elõtti külsõ behatások. Ám vannak olyan fizikai igénybevételek, melyek a folyamatos használat alatt lépnek fel és periódusonként, vagy rendszertelenül érik a fémfelületeteket.
The hot dip galvanized coatings on steel surfaces are not homogeneous metal surfaces, but apart from corrosion resistance, bear other qualities as well. The cohesion of this kind of coating far exceeds that of the paint coatings usually used on steel surfaces. Their resistance to wear and gravel are equally excellent but these also depend on the structure of the coating. The resistance to wear is higher in the case of alloyed coatings but the resistance to environmental circumstances is the best in the case of pure zinc coatings. In the heated area during thermical cutting and works on steelstructures their structure as well as the chemical and physical qualities of them change to a certain extent due to the effect of the heat and these changes effect the characteristics of the galvanized coating on the cut surfaces.
Példaként lehet említeni, mint a tényleges felhasználás elõtti hatásokat (raktározás, szállítás, szerelés), ám a beépítés után is számos esetben koptatóhatások veszik igénybe a bevonatot (homokszóródás, kõszóródás, stb.), emiatt a védõbevonatnak nem csak korrózióállónak, hanem a fizikai igénybevételeknek is ellenállónak kell lennie.
A tûzihorgany bevonatok kopás- és dörzsállósága többszörösen meghaladja a festékbevonatokét. A tûzihorganyzási technológiával létrehozott fémréteg mindkét kritériumnak egyaránt megfelel. Ugyanis a horganybevonatok esetében a vasalappal kohéziós kapcsolatban levõ Fe–Zn ötvözeti fázisok keménysége jelentõsen túllépi magának a fémalapnak a keménységét, és erre épül rá jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezõ tiszta horganyból álló legfelsõ réteg. Kutatásokat folytattak annak érdekében, hogy különbözõ típusú, korrózió ellen védõ bevonatokat hasonlítsanak össze (1. táblázat). Egy speciális koptatókészülék segítségével végezték el a kísérleteket, melynek eredményeit táblázatban foglalták össze [1].
1–2. képek: A tiszta horganyréteggel fedett, vékonyabb bevonatok (balra) mechanikai tulajdonságai jobbak, de a szürke horganyrétegek kopásállóbbak (jobbra) (Fotók: Antal Árpád)
48
Acélszerkezetek 2006/3. szám
A vizsgálatok szerint a tûzihorgany bevonatoknak mintegy tízszeres koptatási ellenállása volt, mint a különbözõ szerves bevonatoknak.
1. táblázat: Különféle bevonattípusok koptatóvizsgálatának eredményei
Átvonó réteg, illetve fémbevonat
Körbefordulások száma a teljes leválásig
Kopási mélységfordulatonként (µm)
Koptatási ellenállási faktor
AK (alkidgyanta)
178
0,11
2,3
PVC (polivinil-klorid)
247
0,08
3
EP (epoxigyanta)
140
0,25
1
PUR (poliuretán)
118
0,16
1,6
Porszórás horganyzatlan acélra
910
0,17
1,5
1188
0,10
2,5
500 körbefordulás után 10 µm cinkkopás
0,02
12,5
Porszórás horganyzott acélra DIN EN 10142 szerint (folytatólagosan horg.) DIN EN ISO 1461 NT (normál hõmérsékleten) DIN EN ISO 1461 HT (magas hõmérsékleten)
A TÛZIHORGANY BEVONATOK TAPADÁSA A bevonatok tapadása egy nagyon fontos kritérium a korrózióvédelmi rendszerek minõsítésénél, a felhasználási követelmények miatt. A tûzihorgany bevonatokkal szemben általában külön nem jelenik meg ez a vevõi követelmény, azonban a duplex-eljárások alkalmazásánál, amikor a festés elõtti felület-elõkészítésre kerül a sor, a finom szemcseszórás (sweep-szórás) egyfajta külön tapadási követelményt állít a bevonatok elé. Vizsgálatokat végeztek (DIN EN 24624) a tûzihorgany bevonatok tapadására vonatkozóan, annak ellenére is, hogy jelenleg nincs elõírt és kötelezõ vizsgálat ezekre a bevonatokra (MSZ EN ISO 1461:2000). A bevonatok tapadásának minõsítése megállapodás kérdése. A vizsgálatok eredményei szerint [2], a horganybevonatok tapadása (DIN EN 24624) 12 és max. 37 N/mm2 között volt (2. táblázat). Ezt összehasonlítva a festékbevonatok tapadásával, mely sokszor nem lépi túl az 5 N/mm2 határt, láthatóak a horganybevonatok elõnyös tulajdonságai. Meg kell jegyeznünk, hogy még egy évtizeddel ezelõtt is érvényben volt
Magyarországon egy szabvány (MSZ 18867-82), melyben egy speciális ejtõkalapácsos vizsgálat segítségével lehetett valamiféle képet kapni a horganybevonat felsõ rétegeinek(!) tapadásáról. Azonban a vizsgálat eredményei nem voltak egyértelmûek, pontosan mérhetõek és objektívek. Mivel sem ez, sem pedig más eljárások nem voltak megfelelõek, ezért a nemzetközi gyakorlatban (ISO, EN) eltörölték a tapadásvizsgálatok elvégzését, mint követelményt. Azonban a duplex eljárások elterjedésével és a piaci igények miatt ismét elõtérbe került a kérdés és elképzelhetõ, hogy az EN ISO 1461 szabvány soron levõ felülvizsgálata után egy tapadásvizsgálati módszert fognak javasolni, melyben megállapodhatnak az üzletfelek. A horganybevonatok diffúzió útján alakulnak ki, tehát kohéziós kapcsolatban vannak az acélalappal és a rétegek egymással, azaz a bevonat kialakulása egyben azt is jelenti, hogy megfelelõ a réteg és rétegközi kapcsolat, azaz a „tapadás”. Az természetesen igaz, hogy mivel többfázisú a bevonat, ezért az egyes rétegek egymáshoz viszonyított aránya meghatározza a teljes bevonat mechanikai tulajdonságait. Ugyanis a keményebb fázisok (Fe–Zn ötvözetek) ridegebbek, mint a nagy duktilitással ren-
2. táblázat: Tapadási vizsgálatok eredményei
Si-szegény acéloknál (Si≤0,03%)
> 20 N/mm2
Sandelin-acéloknál (Si:0,04-0,12%)
> 30 N/mm2
Sebisty acéloknál (Si:0,15-0,25)
10–25 N/mm2
Si-ban gazdag acéloknál
>25 N/mm2
Acélszerkezetek 2006/3. szám
delkezõ, legfelsõ, tiszta horgany fázis. Abban az esetben tehát, ha a bevonat csak tisztán ötvözeti fázisokból áll (pl.: Si-mal csillapított, vagy félig csillapított acélok), illetve vastag (általában > 150–200 µm), az ilyen rétegeknek jellemzõen gyengébbek a mechanikai tulajdonságai, erõsebb igénybevételekre kisebb rétegközi leválások léphetnek fel (persze ellenálló képességük így is többszöröse a festékbevonatokénak). A fentiekre jó példa a folyamatos sorokon tûzihorganyzott lemezek esete (speciális eljárásoktól eltekintve), amelyeknél a bevonat legnagyobb részét tiszta horgany, vagy speciális ötvözet adja. Ezek a horganyzott termékek kiválóan alakíthatóak a réteg lényeges sérülése nélkül (írásokat lásd az Acélszerkezetek 2005/4 és 2006/1 lapszámaiban).
A HORGANYBEVONATOK ÉS FESTÉKBEVONATOK KÕSZÓRÓDÁS ELLENÁLLÓ KÉPESSÉGÉNEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA A különféle acélszerkezetek számos esetben vannak kitéve kõzúzalékok szóródásának, mely a bevonatban károkat okozva korróziós gócként jelenik meg. Egy Németországban elvégzett vizsgálat szerint [2], különféle bevonatokat ellenôrizték, hogy mennyire érzékenyek kõszóródásra (DIN 55991-1). A szórási kísérletek után a próbadarabokat ún. kitéti korróziós vizsgálatoknak vetették alá annak érdekében, hogy minõsítsék a különféle bevonatok ellenálló képességét.
49
1.ábra : Kõszóródás-állóság sík felületeken és éleken 3. táblázat: Tapasztalati értékek a korrózióvédelem tartósságával kapcsolatosan különféle felületeken
A korrózióvédelem képességeinek csökkenése a termékrész függvényében (tapasztalati értékek) Sík felületek Sarkok és bemélyedések Hegesztési varratok felületei (lemunkálatlan) Csavarok, anyák felületei Élek Az értékelések után a következõ eredmények születtek. Sík felületek esetében: • A porszórt felületen, horganyzatlan acélalapon, azonnali korrózió jelentkezett az alapfémen. • A hagyományos festési eljárásokkal bevont felületeken 1–4 napon belül alapfémkorrózió jelentkezett. • A horganyzott próbákon több mint 30 nap után sem jelentkeztek korróziós nyomok. Éleken végzett vizsgálatoknál: • A tûzihorganyzott minták erõs ellenállást mutattak a korrózióval szemben. • A különféle festékbevonatok nagy érzékenységet jeleztek a kõszóródás miatt bekövetkezõ korrózióra.
0% 10–20% 30–35% 50–60% 60%
• Az egyes festékbevonatok között, illetve a horganyzott minták között lényeges különbségek nem lettek megállapítva. A kísérletek azt bizonyították, hogy a tûzihorgany bevonatok a mechanikai igénybevételekkel szemben is kitûnõ védelmi értéket mutatnak fel (1. ábra).
A HORGANYBEVONAT A TERMÉK ÉLEIT, SARKAIT IS KIVÁLÓAN VÉDI Korróziós szempontból az acélszerkezeti termékek sarkai, élei sok esetben problematikusak. Ugyanis a korróziós médiumok intenzív támadásoknak teszik ki az említett felületeket,
2. ábra: A horganybevonat jól védi a termékek sarkait is
50
valamint a mechanikai igénybevételek további járulékos hatásokat okoznak (3. táblázat). Emiatt ezeken a kényes területeken különösen oda kell figyelni a megfelelõ korrózióvédelmi technológia tervezésénél és kivitelezésénél. Közismert, hogy a felületen levõ folyadékok a felületi feszültségük miatt az éleken, sarkokról lehúzódnak (élhatás) és ezáltal pont azok a felületek maradnak kevésbé védettek, melyek intenzívebb korróziós támadásnak és mechanikai igénybevételeknek vannak kitéve. A fentiek miatt – festés esetében – az éleken, sarkokon, kiemelkedéseken sokszor jelentõsen vékonyabb a bevonat, mint ami a rétegekre elõ van írva. A tûzihorganyzás során a fémolvadékban az ötvözeti rétegek egyenletesen alakulnak ki a felületen, mely így kedvezõen védi a sarkokat, éleket is (2. ábra). Ugyanis az ötvözeti rétegek a felülettel párhuzamosan épülnek fel. Majd erre rakódik kiemeléskor a tiszta horganyréteg (3. kép).
Acélszerkezetek 2006/3. szám
3. kép: A bevonat az éleken egyenletes vagy vastagabb (Fotó: Antal Árpád)
A TERMIKUS VÁGÁS HATÁSA AZ ÉLEKEN KIALAKULÓ RÉTEG TULAJDONSÁGAIRA A frissen tûzihorganyzott felületeken esetenként megfigyelhetõ jelenség, hogy a termikus eljárással elõállított vágási éleken eltérõ színezetûek a bevonatok, vagy éppen a bevonat vastagsága akár jelentõsen eltérhet a vágott felületektõl kissé távolabb mért értékektõl. Ez a jelenség különösen ott szembetûnõ, ahol a horganyréteg matt szürke és a vágott éleken fényes, ezüstös színûvé vált (4. kép). Minõségi kifogáshoz vezet, amenynyiben a bevonatvastagságok nem érik el a szabványban elõírt értékeket. Kísérleteket végeztek különbözõ acélminõségekkel és lemunkálási alternatívákkal, melynek eredményeit a 4. táblázatban mutatjuk be. A különféle lemezalapanyagok és alakos szelvények darabolására már évtizedek óta használják az autogén berendezéseket, míg az elmúlt években kezdenek teret nyerni a plazma-, és lézervágási technikák. Szakemberek becslései szerint, az acélszerkezetek gyártása során az összes termikus vágás kb. 60%-a autogén-, 30%-a plazma-, míg 10%-a lézervágási technikával készül [3]. Az eltérõ technikák más-más vágási felületet eredményeznek. A vágás okozta hõhatás következtében különbözõképpen, de megváltozik a vágási felület és az átmeneti zónák kémiai összetétele és szerkezete is. A vágás hõhatására az acélban levõ Si- és P-tartalom (illetve együttes értékük is) a vágási felületen és a megfelelõ átmeneti zónában, technológiától függõen megváltozik. Szakirodalmi adatok szerint az acélban levõ szilícium – autogénvágás esetén – a vágási éltõl 30…40 µm távolságig teljesen eltûnik az acélból (3. ábra). Egy másik érdekes jelenség az is, hogy lézervágás esetében olyan éles lesz a vágási sarok, hogy a horganyréteg kisebb mechanikai igénybevétel hatására a sarkon lokálisan leválhat. A különbözõ vágási eljárások, különbözõ termékparaméterek, és acélösszetétel miatt a vágási felületeken elõre nem lehet meghatározni a kialakuló horganyréteg jellemzõit. A fentiek miatt a tûzihorganyzásra vonatkozó MSZ EN ISO 1461 szabvány C melléklete azt ajánlja, hogy termikus vágással történt darabolás után a vágási felületet megfelelõ technológiával le kell munkálni annak
4. kép: A nyers vágási felületeket le kellett volna munkálni (Fotó: Antal Árpád)
5. kép: A gépi fûrésszel vágott felületek megfelelõek (Fotó: Antal Árpád)
4. táblázat: Termikus vágási eljárások után mért bevonatvastagságok egy kísérlet során Horganyréteg vastagsága (µm) Lemezvastagság
Si-tartalom P-tartalom
Si+P-tartalom
Vágási él lemunkálása
Autogénvágás
1
8 mm
< 0,0060
0,0143
0,0203
lemunkálatlan szemcseszórt köszörült
12 mm
<0,0054
0,0102
0,0156
lemunkálatlan szemcseszórt köszörült
60 100 60
0,266
lemunkálatlan szemcseszórt mart: 100 µm 500 µm 1000 µm
126 126 344 354 359
lemart és polírozott 100 µm 500 µm 1000 µm
337 317 319
30 mm
0,25
0,016
2
79
Plazmavágás
1
43 100 60
2
Lézervágás
1
2
100 80 80
77
76
3. ábra: A Si-tartalom változása a vágási felülettõl távolodva
Acélszerkezetek 2006/3. szám
51
érdekében, hogy a bevonat megfelelõ minõségû legyen. Ennek nyilvánvaló oka, hogy a vágási zónákban megváltozott anyagrészek eltávolítása után már az eredeti acélminõségnek megfelelõen fog kialakulni a bevonat. A most taglaltaknak elsõsorban erõsebb korróziós hatásoknak kitett acélszerkezeteknél, vagy nagy, termikusan megmunkált (vágott) felületek
52
esetében van fokozott jelentõsége. Amennyiben a tûzihorganyzás utáni mérésekkor észlelik a fenti jelenséget, az esetek többségében az MSZ EN ISO 1461:2000 szabványban foglalt elveknek és javítási módoknak megfelelõen javítható a hiányosság. Ezt azonban minden esetben a felhasználóval egyeztetve és ehhez értõ szakember irányítása mellett kell elvégezni.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Felhasznált irodalom:
[1] Zinküberzüge sind deutlich abriebbeständiger als Beschichtungssysteme, Feuerverzinken 4/2001, Institut Feuerverzinken GmbH.,Düsseldorf [2] Mechanische Belastbarkeit, Feuerverzinken 1/2004, Institut Feuerverzinken GmbH., Düsseldorf [3] Aufbau und Aussehen von Zinküberzügen auf Brennschnittkanten, Feuerverzinken 4/2000, Institut Feuerverzinken GmbH., Düsseldorf
Marc Gubser, Dr. Kovács Imre Castolin Eutectic
KOPÁSÁLLÓ LEMEZEK KOPÓALKATRÉSZEKHEZ A kopásvédelemre specializálódott Castolin Eutectic 100 éves fennállása alatt sokféle eljárást és terméket fejlesztett ki a kopás leküzdésére. Az egyik legsikeresebb megoldás a kopásálló lemezek alkalmazása. A kopásálló lemezek vághatók, hajlíthatók és hegeszthetõk. Ezek a nagy kopásállóságú, kiváló minõségû termékek ideális alapanyagok kopóalkatrész-gyártmányok vagy elõgyártmányok készítéséhez. A Castolin Eutectic több nagy vállalattal együttmûködve sikeres alkalmazások százait fejlesztette ki. Ennek a nagy tapasztalatnak köszönhetõen gyakorlatilag bármilyen geometriájú, bármilyen összetett kopásálló lemezeket tudunk gyártani. Ezeknek a sikeres megoldásoknak a dokumentációja mind megvan a TeroLink adatbázisban. A kopásálló lemez (páncél) használata növeli a termelõberendezés élettartamát, csökkenti a karbantartási költségeket, az állásidõt, javítja a karbantartás gazdaságosságát. A tartós piaci igényekhez igazodva a Castolin Eutectic továbbra is foglalkozik kopásálló anyagok kifejlesztésével. A Castolin Eutectic által kidolgozott megoldások széles skálája most új félkész kopóalkatrésszel egészült ki: CastoTubes néven kis átmérõjû csövekhez felhegeszthetõ kopóalkatrészeket állítunk elõ.
Kopásálló lemezek és csõbélések A Castolin Eutectic Castodur Diamand Plates® (CDP), illetve CastoTubes® márkanéven kész kopóalkatrészeket gyárt, fejleszt és forgalmaz. Ezeket a kompozit anyagokat acéllemez, illetve acélcsõ, és az erre felhegesztett vagy fém porszórással felvitt, kopásálló bevonat alkotja, amely kitûnõ védelmet nyújt az eróziós és abráziós kopással szemben. A CDP és a CastoTubes termékek a legkorszerûbb robottechnika és vákuumkemence alkalmazásával készülnek, ez biztosítja a legstabilabb folyamatot, a kopási jellemzõk és a felület tulajdonságainak legjobb kézben tartását. Mind a felrakott kopásálló lemez, mind a csõbevonat kopási tulajdonságait alapvetõen meghatározza a kopóanyag-ötvözet mikroszerkezete. Az ötvözet hipereutektikus megszilárdulással készül.
54
1. A karbidok függõleges orientációja
2. Eróziós hatások
Számos kopási mechanizmusban meghatározó szerepet játszik az elsõdleges karbidkristályok képzõdése és az eutektikum mint mátrix keménysége. Ha kopás közben vízzel hûtjük a hordozót, a karbidok függõlegesen orientálódnak. Az eróziós hatások gátoltak, a kopásállóság a lehetõ legnagyobb lesz.
CDP lemezek A szabadalmazott Castodur Diamand Plate (CDP) porszórással bevont lemezek egyedülálló, nagy felületû, félkész kopóalkatrészek. Az eljárás során (vákuumkemencében) sima, gyakorlatilag repedésmentes, 6 mm vastag lemezek állíthatók elõ, 2 mm vastag kemény, korrózióálló bevonattal. Ezeknek a könnyû, de rendkívül kopásálló lemezeknek nagy sikerük van olyan kopásvédõ alkalmazásokban, ahol számít, hogy vékony, könnyû és finom felületû.
3. CDP 496 porszórással bevont lemez
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Jellemzõk A CDP lemez 4 mm vastag acél hordozóból és 2 mm önjáró fémötvözet por bevonatból álló kompozit anyag. A bevonat kopásálló NiCrBSi mátrixban finom eloszlású volfrám-karbidot (WC) tartalmaz. A mátrix keménysége 54–62 HRC, a karbidszemcséké 1700 HV fölötti. Eróziós és kisebb abráziós megterhelés esetén alkalmazható, száraz és vizes közegben. A porszórással elõállított CDP 600 °C-ig megtartja kiváló tulajdonságait. Néhány elõnyös tulajdonsága: • a hordozó fémmmel nem keveredik fel; • sima felület, kis súrlódási együttható; • kis súly, ami megkönnyíti az anyagmozgatást; • könnyen alakítható, plazmavágóval jól vágható; • a hordozó alaplemez könnyen hegeszthetõ. A korrózióállósággal kapcsolatos igények kielégítésére olyan porszórással elõállított CDP lemezt fejlesztettünk ki, amely 2 mm vastag kopásálló volfrám-karbid tartalmú bevonatból és 4 mm vastag rozsdamentes edzettacélhordozóból áll. Az egyre vékonyabb lemezek iránti igények kielégítésére kifejlesztettük az 1 mm vastag bevonatból és 2 mm vastag hordozóból álló CDP lemezeket is. Jellemzõk A hegesztett CDP 5–25 mm vastag acélhordozóból és 3–8 mm vastag fémötvözet-bevonatból álló kompozit anyag, amely megfelel a DIN 8555-ben leírt 10. csoportba sorolt ötvözetekkel szemben támasztott követelményeknek.
4. CDP porszórással felvitt bevonatának mikroszkópos képe
5. Hagyományosan hegesztett CDP (átlapolt varratok)
A hegesztett CDP kopásállóságát a kopóanyag-ötvözet kémiai összetétele határozza meg. Az ötvözet a hegesztés során szilárdul meg, és hipereutektikus szerkezetet képez. Nagyon kemény (750–850 HV1) mátrixba ágyazunk szuperkemény (1500–3000 HV1) króm-, nióbium- és más karbidokat és boridokat. A hegesztett CDP többféle kopási mechanizmus esetén kitûnõ kopásállósággal rendelkezik, s ezt megõrzi 500 °C üzemi hõmérsékletig. Néhány elõnyös tulajdonsága: • a lehetõ legnagyobb kopásállóság többféle kopási mechanizmus esetén; • könnyen megmunkálható, összeszerelhetõ; • könnyen alakítható, hegeszthetõ; • hosszú élettartamú és termelékeny; • kis állásidõ és karbantartási költségek.
Átlapolt hullám varrat A CDP-elõállítás során alkalmazott egyedülálló „XuperWave” hegesztési eljárás bebizonyította, hogy 15–30%kal növelhetõ a kopási élettartam a hagyományos eljárásokhoz képest.
7. CastoTubes belseje
6. Átlapolt hullám varratok
Ennek a technológiának az alkalmazása különösen akkor elõnyös, amikor az eróziós vagy abráziós kopás iránytól függõ, mivel a hullámhegesztés csökkenti • a hordozóban maradó feszültségeket; • a repedések mélységét és gyakoriságát; • az alig látható, szaggatott vonalú, nyomáscsökkenéssel kapcsolatos repedéseket képzõdését.
CastoTubes termékek A CastoTubes termékek kopóalkatrész elõgyártmányok. Kompozit anyagok, melyek csõ hordozóból és a belülrõl ráhegesztett, kopásálló rétegbõl állnak; ez utóbbi védi az abráziós és eróziós kopással szemben a csövet az ömlesztett anyagok benne való szállításakor. A csövek minimális belsõ átmérõje 150 mm. Az elhasználódott csõdarabok cseréjének megkönnyítésére a CastoTubes termékek felszerelhetõk szabványos csatlakozóperemekkel. A 3–4,5 mm vastag, kopásálló bevonatok spirálisan hegesztettek. A szokásos bevonat 62–65 HRC keménységû króm-nióbium ötvözet.
Félkész kopóalkatrészek, CDP és CastoTubes felhasználása Nagy felületek kopásának csökkentésére széleskörûen alkalmazzák a CDP lemezeket, ahol kézi hegesztéssel vagy (helyszíni) béleléssel nem érhetõ el egyenletes minõség vagy nem gazdaságos. A CDP kopólemezek és csövek ezenkívül vághatók, hajlíthatók és hegeszthetõk, tehát ideálisan használhatók szerkezeti anyagként. A Castolinnál alkalmazott CDP gyártási eljárás révén a hegesztés és a fémporszórás folyamán alig marad feszültség a hordozóban, és az is jól eloszlik. Ez a minõség az alapja a CDP kopólemezek rendkívül jó alakíthatóságának. Ezek a termékek – nagy kopásállóságuknak és kiváló minõségüknek köszönhetõen – ideálisan alkalmazhatók kész alkatrészek alapanyagaként. A különféle szerkezetekben való alkalmazáshoz szükséges mechanikai tulajdonságokkal a hordozó rendelkezik, míg a kitûnõ kopásteljesítményt a speciális bevonat biztosítja. A CDP – csak nagyon kevés megszorítással – szinte ugyanúgy megmunkálható, mint bármely más szer-
8. CastoTubes elôállítása
Acélszerkezetek 2006/3. szám
55
kezeti acél. Például vágható plazmával, vízsugárral vagy lézerrel. A szomszédos alkatrészhez hegesztéssel, csavarozással stb. csatlakoztathatók. Sikerrel gyártunk nagy és precíz alkatrészeket. A Castolin Eutectic több nagyvállalattal együttmûködve sikeres alkalmazások százait fejlesztette ki; néhány példa: • ciklonok; • ventilátorok, ventilátorházak; • surrantók, garatok, szállítócsövek; • sziták.
A CDP-bõl és CastoTubes-ból elõállított kopóalkatrészek elõnyei Az abráziónak, eróziónak, korróziónak stb. kitett elõszerelt alkatrészek olyan ötvözetekbõl készülnek, amelyeknek a kopásállósága egyensúlyban van a gazdaságossággal. Ez a kompromisszum problémákat vet fel az alkatrészek javításával kapcsolatban, és korlátozza a legnagyobb kopás-
56
állóságú anyag választásának gyakoriságát. A nagy kopásállóságú anyagokat nem könnyû önteni vagy belõlük bonyolult alakú alkatrészeket elõállítani. Ezenkívül megfizethetetlenül drága ilyen anyagokból nagy alkatrészeket elõállítani. Sok esetben mûszaki vagy gazdaságossági szempontból elõnyös megoldás a CDP vagy a CastoTubes termékek használata, mely a következõ elõnyökkel jár: • a szükséges mechanikai szilárdságot és alakíthatóságot a hordozó biztosítja, a kopásállóságot pedig a bevonat; • csökkenti a munkaigényt és alacsonyabb képzettséget igényel: az elõgyártmányokból könnyû elkészíteni a készterméket; • javulnak a karbantartás munkavédelmi körülményei; • a kopási élettartam növekedése révén csökkennek a karbantartási költségek; • a kopóalkatrészek cseréjével kapcsolatos karbantartási tevékenység-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
re ritkábban van szükség, így kevesebb az állásidõ; • a cserélhetõ bélések révén jobban takarékoskodunk a készletekkel és védjük a könyezetet. Az alkatrész hosszabb élettartamából származó kisebb állásidõbõl fakadó megtakarításokon kívül a nagyobb megbízhatóság csökkenti az anyagveszteséget, növeli a gyártási folyamat hatékonyságát az üzemeltetés során. A Castolin Eutectic nem csak az anyagot vagy a félkész terméket állítja elõ, hanem a Castolin Szervizben CAD alkalmazásával bármilyen beszerelésre kész szerelvényt képes elõállítani. A TeroLink adatbázis százával tartalmazza jóváhagyott CDP kopólemezek alkalmazásainak teljes dokumentációját, és ennek alapján könnyebb megtervezni bármilyen egyedi alkalmazást. A dokumentáció tartalmaz fényképeket, mûszaki adatokat, részletes leírást, alternatívákat és költségcsökkentõ elemzést is.
Wálny Péter V. éves építõmérnök hallgató BME Építõmérnöki Kar
A RENDKÍVÜLI HÓTEHER MAGYARORSZÁGI BEVEZETÉSÉNEK HATÁSA AZ ACÉLSZERKEZETEK SÚLYÁRA THE EFFECT OF THE HUNGARIAN INTRODUCTION OF EXCEPTIONAL SNOW LOAD ON THE WEIGHT OF STEEL STRUCTURES Az MSz EN 1991-1-3 hóteher szabvány magyarországi bevezetéséhez elkészült a nemzeti melléklet (NA), aminek értelmében a hóterhet rendkívüli tehernek kell tekinteni. Összehasonlító vizsgálatot végeztem a rendkívüli hóteher szerkezetek súlyára gyakorolt hatását elemezve. Vizsgálataim az egyszerû rácsos tartókra és a nyeregtetõs keretekre terjedtek ki. A szerkezetek analízisét, és méretezését a ConSteel 3.2 v08 programmal végeztem el MSz EN 1993-1-1 (NA) szabvány alapján.
1. A VIZSGÁLATOK CÉLJA ÉS MÓDSZERE A szerkezetek hóterheit az MSz EN 1991-1-3 szabványkötet szabályozza. A szabvány magyarországi bevezetéséhez elkészült a nemzeti melléklet, aminek értelmében a hóterhet rendkívüli tehernek kell tekinteni. Ennek megfelelõen a teherszabvány (Eurocode 1) rendkívüli teherkombinációkra vonatkozó fejezete érvényes rá. Összehasonlító vizsgálatot végeztem a rendkívüli hóteher szerkezetek súlyára gyakorolt hatását elemezve. Az összehasonlító vizsgálatot egyszerû rácsos tartókra és nyeregtetõs keretekre végeztem el, több jellemzõ fesztávot is vizsgálva. A szerkezetek analízisét, és méretezését a ConSteel 3.2 v08 programmal végeztem el az MSz EN 1993-1-1 szabvány alapján.
1.1. A hóteher számítása az MSz EN 1991-1-3 szabvány és a nemzeti melléklet alapján Mivel a vizsgálat szempontjából fontos a hóteherre vonatkozó szabvány részletes ismerete, ezért röviden összefoglalom a hóteher számítására vonatkozó szabályokat, különös tekintettel a nemzeti melléklet elõírásaira. A hóteher értéke tartós és ideiglenes tervezési állapotokra: ahol s a tetõ hóterhe [kN/m ], µi a hóteher alaki tényezõje, Ce szél miatti tényezõ, Ct hõmérsékleti tényezõ és sk a felszíni hóteher karakterisztikus értéke a vizsgált helyen [kN/m2]. A felszíni hóteher karakterisztikus értékét Magyarország területén a következõképpen kell meghatározni (NA 1.5.): 2
de
58
According to the already prepared National Annex (NA) of the MSz EN 1991-1-3 standard the snow loads in Hungary should be considered as exceptional actions. I have studied the effect of consideration of exceptional snow load on the weight of steel structures. The structures had been taken into account were the followings: simple truss, simple frame with varying spans. The structural analysis and design were performed by the ConSteel 3.2 v08 software using the MSz EN 1993-1-1 standard.
de ahol A [m] a talaj felszínének adriai tengerszint feletti magassága. A Ce tényezõ értéke a terepviszonyok függvényében: • szeles terep esetén: Ce = 0,8 • szokásos terep esetén: Ce = 1,0 • védett terep esetén: Ce = 1,2 Szeles terep: sík, akadálymentes területek, amelyeknek valamennyi oldalán legfeljebb a terep, a magasabb építmények vagy a fák nyújtanak elhanyagolható mértékû védelmet; Szokásos terep: olyan területek, ahol a terepviszonyok, a szomszédos építmények vagy a fák miatt a szél nem hordja el jelentõs mennyiségben a havat az építmények tetõszerkezetérõl; Védett terep: olyan területek, amelyeken a vizsgált építmény sokkal alacsonyabban helyezkedik el a környezõ terepnél, illetõleg ahol magas fák és/vagy magasabb építmények fogják azt közre; 1. táblázat: A hóteher alaki tényezõje
A tetõ hajlásszöge (α)
0°≤ α ≤ 30°
30°< α < 60°
60°≤ α
µ1
0,8
0,8(60–α)/30
0,0
Az 1. táblázat szerinti értékek akkor érvényesek, ha a hó tetõrõl való lecsúszását semmi sem akadályozza. Ha a tetõn hófogó vagy más, a hó mozgását akadályozó elem helyezkedik el, illetõleg ha a tetõ alsó szélét parapet fal zárja le, akkor a hóteher alaki tényezõje legalább 0,8. A Ct hõmérsékleti tényezõt a nagy (>1 W/m2K) hõátbocsátási tényezõ-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
jû tetõk, különösen egyes üvegtetõk hóterhének csökkentésére célszerû felhasználni, a hõveszteség miatti hóolvadás figyelembevételére. Minden más esetben: Ct = 1,0. Célszerû a terhet függõlegesnek feltételezni, és a tetõfelület vízszintes vetületére vonatkoztatni. Ahol a hóra esõ hullhat, és ennek következtében a hó megolvadhat és megfagyhat, ott a tetõ hóterhét célszerû növelni, különösen akkor, ha a hó és a jég eltorlaszolhatja a tetõ csapadékvíz-elvezetõ rendszerét. Ehhez használható a 2. táblázat adatai. 2. táblázat: A hó átlagos halmazsûrûsége (tájékoztató értékek)
A hó típusa Friss Megülepedett (a havazás után több órával vagy nappal) Régi (a havazás után több héttel vagy hónappal) Nedves
A hó halmazsûrûsége [kN/m3] 1,0 2,0
2,5–3,5 4,0
1.2. A rendkívüli hóteher számítása az MSz EN 1991-1-3 szabvány és a nemzeti melléklet alapján Magyarország területén az MSz EN 1991-1-3:2005 NA1.2. szerint a rendkívüli felszíni hóterhet rendkívüli hatásnak kell tekinteni. A rendkívüli felszíni hóteher definíciója (exceptional snow load): „a rendkívüli felszíni hóteher az a teher, amelyet a rendkívül kis valószínûséggel elõforduló hóesés következtében a talajon kialakuló hóréteg okoz”. A rendkívüli felszíni hóteher értéke:
ahol sAd a rendkívüli felszíni hóteher tervezési értéke az adott helyen [kN/m2]:
ahol Cesl a rendkívüli hóterhek tényezõje (értéke a magyar nemzeti melléklet szerint 2,0) és sk a felszíni hóteher karakterisztikus értéke.
1.3. A rendkívüli teherkombináció meghatározása az MSz EN 1990-2005 szabvány alapján Terhek és hatások kombinációja rendkívüli tervezési állapotokban az MSz EN 1990-2005, 6.4.3.3. pontja (6.11.b képlete) alapján:
ahol Gk,j az állandó teher, P a feszítésbõl származó teher, Ad a rendkívüli teher vagy hatás, Ψ1,1 és Ψ2,1 a Ψ tényezõk közül a rendkívüli tervezési állapot jellegétõl függõen kiválasztott érték, amit a tervezõnek kell mérlegelnie. Jelen vizsgálatok során a biztonság javára a nagyobb értéket választottam. Továbbá Qk,1 a kiemelt esetleges teher és Qk,i az i-edik esetleges teher. Összehasonlításképpen a terhek és hatások kombinációja tartós és ideiglenes tervezési állapotokban (alapkom-
binációk) MSz EN 1990-2005, 6.4.3.2. pontja (6.10. képlete) alapján: ahol γg az állandó teher parciális tényezõje, γp a feszítésbõl származó teher parciális tényezõje, γQ,i az i-edik esetleges teher biztonsági tényezõje és a Ψ0,i a kombinációs tényezõ. Épületek hóterhei esetén Magyarországon figyelembe veendõ Ψ tényezõk (az NA1.6. szakasza alapján) a következõk: • Ψ0 az esetleges hatás kombinációs értékét megadó tényezõ: 0,5 • Ψ1 az esetleges hatás gyakori értékét megadó tényezõ: 0,2 • Ψ2 az esetleges hatás kváziállandó értékét megadó tényezõ: 0,0
2. A VIZSGÁLATI ELJÁRÁSOK ÖSSZEFOGLALÁSA A vizsgálat során a rendkívüli hóteher miatt bekövetkezõ szerkezeti önsúly változását elemeztem egyszerû rácsos tartók és nyeregtetõs keretek esetén, több jellemzõ fesztávot is vizsgálva. A szerkezetek modellezését, analízisét és méretezését a ConSteel 3.2 v08 programmal végeztem el az MSz EN 1993-1-1 szabvány alapján. A program a modellben alkalmazott szelvények súlya, valamint a modellben lévõ hálózati hosszak alapján a teljes szerkezet súlyát kiszámolja. A megtervezett acélszerkezet súlyának ismerete több szempontból is fontos, egyrészt az ugyanarra a célra megtervezett több szerkezeti változat összehasonlítását szolgálhatja, másrészt gazdaságossági szempontból is fontos, hiszen a súly alapján hozzávetõlegesen kalkulálható az acélszerkezet ára. Mindegyik tartónál S235 minõségû anyagot alkalmaztam. A felületi terhek vonal menti megoszló, illetve csomóponti koncentrált teherré való redukálásánál az egymással párhuzamos helyzetû rácsos tartók távolságát, valamint keretek esetén a kerettávot egységesen 6,0 méterre vettem fel. Az állandó terheket (trapézlemezfedés, szelemenek, hõszigetelés, fóliák és gépészeti teher) egységes minden esetben 0,40 kN/m2 értékûre vettem fel. A szerkezet önsúlyát a program automatikusan vette figyelembe. A vizsgált tartók mindegyikénél csak a totális hóterhet modelleztem. A rácsos tartók vizsgálata során egyszerû, párhuzamos övû és oszlopos rácsozású rácsos tartók méretezését hajtottam végre. Három különbözõ fesztávot vizsgáltam: kis fesztávot (L=20,0 m), közepes fesztávot (L=40,0 m), és nagy fesztávot (L=60,0 m). Keretek esetén egyhajós, kiékelt, állandó magasságú, hegesztett szelvényû kereteket terveztem, melyeknek 5°-os tetõlejtése van. A keretek vizsgálatát is három különbözõ fesztávra végeztem el: 12,0 m, 18,0 m, és 24,0 m fesztávra. Mindegyik esetben a tartó méretezését mind a „normál” hóteherre, mind a rendkívüli hóteherre elvégeztem. Szerkezetek méretezéséhez nem elegendõ csak a szabvány elõírásait figyelembe venni, hanem más szempontok is szem elõtt tartandók. Ilyen például, hogy a gyártás megkönnyítése végett rácsos tartóknál ne alkalmazzunk túl sokféle szelvényt. A szabvány elõírásait a méretezésnél és a teherfelvételnél egyaránt betartottam, tehát a szerkezetek a szabvány szerint megfelelnek. De a tervezett szerkezet a tervezõ elveit is tükrözi, emiatt a kiszámolt súlyok, illetve a súlykülönbségek tájékoztató jellegûek, csak az összehasonlítást szolgálják. Minden méretezett szerkezetnél törekedtem a lehetõ leggazdaságosabb
Acélszerkezetek 2006/3. szám
59
megoldásra, tehát a legkevesebb anyagból megtervezni a tartót, a teherbírási követelmények teljesítése mellett. Törekedtem arra is, hogy ne alkalmazzak az indokoltnál több szelvénytípust. Az ilyen módon méretezett rácsos tartók és keretek súlyát hasonlítottam össze a két különbözõ hóteher esetén. A méretezést a ConSteel 3.2 v08 program kihasználtságot számító funkciójával végeztem el a különbözõ szelvények változtatása esetén. A kihasználtság tartalmazza mind a szilárdsági, mind a stabilitási ellenõrzéseket. Egy rúdelem kihasználtsága alatt az aktuális állapot, és az alkalmazott szabványban megadott határérték százalékban kifejezett arányát értjük. (Tehát ha egy vizsgálat során az adott elem éppen a szabványban megadott határállapotban van, akkor a kihasználtságát 100%-nak tekintjük.) A program az MSz EN 1993-1-1 szabvány alapján számolta ki a szerkezeti elemek határállapotához tartozó értékeket. A ConSteel 3.2 v08 minden elemre elvégzi a következõ szabványos vizsgálatokat: • a keresztmetszetek rugalmas alapú szilárdságvizsgálata a 6.2.1 (4)-(5)-(6.1) formulák alapján; • a keresztmetszet gazdaságos szilárdságvizsgálata (keresztmetszeti ellenállás képlékeny alapon) a 6.2.1 (7)-(6.2); 6.2.4 (1)-(2) - (6.9-6.11); 6.2.5 (1)-(3) - (6.12-6.15); 6.2.6 (1)-(3) - (6.17, 6.18); 6.2.8 (1)-(4) - (6.29); 6.2.9.1 - (6.31, 6.33-6.36) formulák alapján; • keresztmetszet nyírási gerinchorpadásának vizsgálata az MSz ENV 1991-1-1: 5.6.3-(5.58) formulák alapján; • globális stabilitási vizsgálat a 6.3.4 (2) - (3); (4)b - (6.63, 6.64, 6.66) formulák alapján. Jellemzõen a rácsos tartók nyomott rúdjai esetén a mértékadó vizsgálat a globális stabilitási vizsgálat volt a 6.3.4 (2) - (3), (4)b - (6.63, 6.64, 6.66) formulák alapján. Húzott rudak esetén pedig, a mértékadó vizsgálat a keresztmetszet gazdaságos szilárdságvizsgálata volt konzervatív interakciós formula a 6.2.1 (7)-(6.2) alapján. Keretek oszlopai és gerendái esetén a globális stabilitási vizsgálat volt a mértékadó vizsgálat a 6.3.4 (2) - (3), (4)b - (6.63, 6.64, 6.66) formulák alapján. Az ellenõrzések során a szerkezetnek egy-egy részére különbözõ intenzitású terhelés jut, így a rúdelemek kihasználtsága nagy különbségeket mutathat az egyes kombinációkban. Ezért a program az ellenõrzés során összehasonlító elemzést végez minden vizsgálat esetén, melynek során kiválasztja azt a teherkombinációt, ahol a rúdelem kihasználtsága a legnagyobb volt. A számítás végeredményeként tehát az egyes rúdelemek „legrosszabb” állapotáról kapunk információt. Az ellenõrzés során kapott kihasználtságok alapján a program minden elemre kiválasztja a mértékadó vizsgálatot, így minden elemhez rendelhetõ egy mértékadó kihasználtságérték. A „Kihasználtsági ábra” funkció a tervezés eredményét színskálával segítve grafikusan jeleníti meg úgy, hogy a mértékadó kihasználtságérték alapján a rúdelemhez egy színt rendel az értéktartományokra osztott palettából. Így gyorsan átlátható, hogy a szerkezet melyik részét kell erõsíteni, illetve mely elemek rendelkeznek még jelentõs tartalékkal. A szabványokban meghatározott kritériumok igazolása szempontjából a ConSteel 3.2 (v08) program eltér a legtöbb szoftvernél alkalmazott megoldási metódustól. A legelterjedtebb szoftverek esetén a stabilitási ellenõrzés elvégzéséhez meg kell adni a vizsgált szerkezeti elemek kihajlási hosszát (karcsúságát). A ConSteel szoftver automatikussá teszi a karcsúság meghatározását egy speciális eljárás alapján, így ezt az értéket nem kell kézi úton megadnunk.
60
3. A VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI 3.1. A rácsos tartókon végzett vizsgálatok eredményei 3.1.1. A kis fesztávú rácsos tartón végzett vizsgálatok eredményei A vizsgált rácsos tartó L= 20.000 mm fesztávú, magassága H= 1.350 mm. Az oszlopok távolsága 1.250 mm. Az övek párhuzamosak, a rácsozat oszlopos rácsozású. A kis fesztávú rácsos tartó öveit és rácsrúdjait kör szelvényû zárt (CHS) profilból terveztem meg. A rúdkapcsolatokat befogottnak tételeztem fel. A felsõ öv minden rúdcsomópontjánál a tartósíkra merõleges támaszt vettem figyelembe a modellben. Mivel a felsõ öv vízszintes, ezért függõleges szélnyomás nem terheli a tartót, csak szélszívás. De ez nem mértékadó, ezért a modellben csak az állandó terheket és az önsúlyt, valamint a hóterhet vettem figyelembe az 1.3. pontban részletezett teherkombinációk szerint. A tartós és ideiglenes tehereseteket alapteherkombinációban számolva és a szerkezetet méretezve a tömege 1,06 tonnára adódott. Rendkívüli hóterhet rendkívüli teherkombinációban figyelembe véve az acélszerkezet tömege 1,24 tonnára adódott. A súlynövekedés mértéke 17,0 %.
1. ábra: 20,0 m fesztávú rácsos tartó modellje
2. ábra: A vizsgált rácsos tartó kihasználtsági ábrája
3. ábra: Modell információs ablak – szerkezet súlyának megjelenítése
Acélszerkezetek 2006/3. szám
3.1.2. A közepes fesztávú rácsos tartón végzett vizsgálatok eredményei A vizsgált rácsos tartó L= 40.000 mm fesztávú, magassága H= 2.650 mm. Az oszlopok távolsága 2.500 mm. Az övek párhuzamosak, a rácsozat oszlopos rácsozású. A közepes fesztávú rácsos tartó övei HEA szelvényûek és rácsrúdjai pedig négyzet szelvényû zárt (SHS) profilúak. A rúdkapcsolatokat befogottnak tételeztem fel. A felsõ öv minden rúdcsomópontjánál a tartósíkra merõleges támaszt vettem figyelembe a modellben. A tartós és ideiglenes tehereseteket alap-teherkombinációban számolva és a szerkezetet méretezve a tömege 4,80 tonnára adódott. Rendkívüli hóterhet rendkívüli teherkombinációban figyelembe véve az acélszerkezet tömege 5,40 tonnára adódott. A súlynövekedés mértéke 12,5%. A növekedés csekély mértékének oka az, hogy az övek HEA profilúak és az egyes szelvények közötti méretnövekedés viszonylag nagy. Az alap-teherkombinációban az övek kihasználtsága nem volt túl magas, de egy kisebb szelvény már nem felelt volna meg. Emiatt a rendkívüli teherkombinációban csak kismértékben kellett változtatni a felsõ öv szelvényét, aminek nagyobb mértékû változtatása jelentõsebb súlynövekedést okozott volna. 3.1.3. A nagy fesztávú rácsos tartón végzett vizsgálatok eredményei A vizsgált rácsos tartó L= 60.000 mm fesztávú, magassága H= 4.000 mm. Az oszlopok távolsága 3.750 mm. Az övek párhuzamosak, a rácsozat oszlopos rácsozású. A nagy fesztávú rácsos tartó övei HEA szelvényûek, és rácsrúdjai pedig négyzet szelvényû zárt (SHS) profilúak. A tartós és ideiglenes tehereseteket alap-teherkombinációban számolva, a szerkezetet méretezve a tömege 12,82 tonnára adódott. Rendkívüli hóterhet rendkívüli teherkombinációban figyelembe véve az acélszerkezet tömege 15,28 tonnára adódott. A súlynövekedés mértéke 19,2%.
nyomást, és belsõ szélszívást is figyelembe vettem. A szélteher számításánál III. beépítettségi kategóriájú környezetet feltételeztem. A vizsgált keret egy csarnok középsõ részén helyezkedik el. A külsõ szélszívás nem mértékadó, ezért azt kihagytam a modellbõl. A teherkombinációkat az 1.3. pontban részletezett módon képeztem. A tartós és ideiglenes tehereseteket alap-teherkombinációban számolva, a szerkezetet méretezve a tömege 1,14 tonnára adódott. Rendkívüli hóterhet rendkívüli teherkombinációban figyelembe véve az acélszerkezet tömege 1,18 tonnára adódott. A súlynövekedés mértéke 3,5%. 3.2.2. A 18 méter fesztávú kereten végzett vizsgálatok eredményei A vizsgált keret L=18.000 mm fesztávú, vállmagassága H=6.000 mm. A tetõhajlás 5°-os, a keret kiékelt kialakítású, és állandó magasságú, hegesztett szelvényû. A kiékelésnél és a taréjnál lévõ rúdkapcsolatot merevnek tételeztem fel, és a keretoszlop befogottan csatlakozik az alaptesthez. A gerendákon 2 méterenként a tartósíkra merõleges megtámasztást modelleztem, valamint az oszlopokon az oszlophossz felében és az oszlop felsõ végén szintén a tartósíkra merõleges megtámasztást tételeztem fel. A modellben az állandó terhek és a hóteher mellett külsõ szélnyomást, és belsõ szélszívást is figyelembe vettem. A teherkombinációkat az 1.3. pontban részletezett módon képeztem. A tartós és ideiglenes tehereseteket alap-teherkombinációban számolva, a szerkezetet méretezve a tömege 2,29 tonnára adódott. Rendkívüli hóterhet rendkívüli teherkombinációban figyelembe véve az acélszerkezet tömege 2,34 tonnára adódott. A súlynövekedés mértéke 2,2%.
3.2. A kereteken végzett vizsgálatok eredményei 3.2.1. A 12 méter fesztávú kereten végzett vizsgálatok eredményei A vizsgált keret L=12.000 mm fesztávú, vállmagassága H= 6.000 mm. A tetõhajlás 5°-os, a keret kiékelt kialakítású, és állandó magasságú, hegesztett szelvényû. A kiékelésnél és a taréjnál lévõ rúdkapcsolatot merevnek tételeztem fel, és a keretoszlop befogottan csatlakozik az alaptesthez. A gerendákon 2 méterenként, valamint az oszlopokon az oszlophossz felében és az oszlop felsõ végén a tartósíkra merõleges megtámasztást tételeztem fel. A modellben az állandó terhek és a hóteher mellett külsõ szél-
3.2.3. A 24 méter fesztávú kereten végzett vizsgálatok eredményei A vizsgált keret L=24.000 mm fesztávú, vállmagassága H=8.000 mm. A tetõhajlás 5°-os, a keret kiékelt kialakítású, és állandó magasságú, hegesztett szelvényû. A kiékelésnél és a taréjnál lévõ rúdkapcsolatot merevnek tételeztem fel, és a keretoszlop befogottan csatlakozik az alaptesthez. A gerendákon 2 méterenként a tartósíkra merõleges megtámasztást modelleztem, valamint az oszlopokon az oszlophossz felében és az oszlop felsõ végén szintén a tartósíkra merõleges megtámasztást tételeztem fel. A figyelembe vett terhek és teherkombinációk ugyanazok voltak, mint a korábbi esetekben. A tartós és ideiglenes tehereseteket alap-teherkombinációban számolva, a szerkezetet méretezve a tömege 4,46 tonnára adódott. Rendkívüli hóterhet rendkívüli teherkombinációban figyelembe véve az acélszerkezet tömege 4,55 tonnára adódott. A súlynövekedés mértéke 2,0%.
4. ábra: 12,000 m fesztávú keret
5. ábra: A 12,000 m fesztávú keret kihasználtsági ábrája
Acélszerkezetek 2006/3. szám
61
3.2.4. A 18 méter fesztávú kereten eltérõ állandó teherértékekkel végzett vizsgálatok eredményei A 3.2.2 pontban bemutatott 18 méter fesztávú keret méretezését több állandó teherértékre is elvégeztem. Míg a többi esetben egységesen az állandó teher értékét (a programban figyelembe vett szerkezeti önsúlyon kívül) 0,40 kN/m2 értékre vettem fel, addig ennél a szerkezetnél megvizsgáltam azt, hogy az állandó teher más értékeinél hogyan alakul a súlykülönbség a rendkívüli hóteherre és a „normál” hóteherre méretezett szerkezetek súlya között. Mivel a tartós és ideiglenes tervezési állapotra vonatkozó teherkombinációban (alapkombinációban) az állandó terhek biztonsági tényezõjének értéke 1,35, addig a rendkívüli tervezési állapotra vonatkozó teherkombinációban az állandó terheknek nincs biztonsági tényezõje. Ebbõl adódik, hogy kis állandó teherértéknél a súlykülönbség nagyobb mértékû, mivel a rendkívüli teherkombinációban a biztonsági tényezõ értékének elmaradása a csekély állandó teherérték miatt csak kismértékben kompenzálja a rendkívüli hóteher miatti tehernövekedést. Belátható, hogy nagyobb állandó teherértéknél viszont elõállhat olyan eset, hogy a rendkívüli hóteherre méretezett tartó súlya kisebb, mint a „normál” hóteherre alapkombinációban méretezett tartóé. Tehát ebben az esetben nem eredményez mértékadó igénybevételeket a rendkívüli hóteher figyelembevétele. A vizsgálat során az egymástól 6,00 méter kerettávolságra lévõ kereteken lévõ állandó teher értékét (a programban figyelembe vett önsúlyon kívül) 0,10 kN/m2-tõl lépésenként 0,10 kN/m2-rel növelve vizsgáltam a kétféle hóteherre méretezett tartószerkezet súlyának különbségét.
1. grafikon: A súlykülönbség értéke a vizsgált keretnél eltérõ állandó teherértékek mellett
Az eredményekbõl látható, hogy kis állandó teherértéknél a súlykülönbség nagyobb, míg jelen esetben vizsgált keretnél 0,70 kN/m2 állandó tehernél a kétféle hóteherre külön-külön méretezett tartó súlya megegyezik. Belátható, hogy az állandó teher értékét tovább növelve a rendkívüli hóteherre méretezett szerkezet súlya kisebbre adódott volna, tehát a rendkívüli hóteher nem eredményezett volna mértékadó igénybevételeket az alap-teherkombinációval szemben.
4. ÖSSZEFOGLALÁS, KÖVETKEZTETÉSEK Az MSz EN 1991-1-3 szabvány magyarországi bevezetéséhez elkészült a nemzeti melléklet. Ennek értelmében a hóterhet rendkívüli tehernek kell tekinteni. Ennek megfelelõen a teherszabvány rendkívüli teherkombinációkra
62
vonatkozó fejezete érvényes rá. A vizsgálat során a rendkívüli hóteher miatt bekövetkezõ szerkezeti önsúly változását elemeztem egyszerû rácsos tartók és nyeregtetõs keretek esetén, több jellemzõ fesztávot is vizsgálva. A szerkezetek modellezését, analízisét és méretezését a ConSteel 3.2 v08 programmal végeztem el az MSz EN 1993-1-1 szabvány alapján. 3. táblázat: A vizsgálati eredmények összefoglalása táblázatban
Rácsos tartó Fesztáv [m] Szerkezet tömege alap-teherkombinációban [t] Szerkezet tömege rendkívüli teherkombinációban [t] Tömegnövekedés [kg] Tömegnövekedés [%]
Keret
20,0
40,0 60,0 12,0 18,0 24,0
1,06
4,80 12,82 1,14 2,29 4,46
1,24
5,40 15,28 1,18 2,34 4,55
180
600 2460
40
50
90
17,0
12,5 19,2
3,5
2,2
2,0
A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy abban az esetben, ha a tetõ vízszintes, tehát nem hat rá szélnyomás, csak szélszívás, akkor a rendkívüli hóteher figyelembevétele a teherkombinációk között jelentõs többlet-igénybevételeket eredményez a „normál” hóteherhez képest. Ezáltal az acélszerkezet súlya is jelentõsen növekedhet. Az is megállapítható, hogy az állandó terhek mértékének is fontos szerepe van a rendkívüli teherkombináció hatására bekövetkezõ többletteher nagyságában, mert az alap-teherkombinációban az állandó terhek parciális tényezõje 1,35, míg a rendkívüli teherkombinációban nincs parciális tényezõ. Emiatt, ha a szerkezet állandó terhei alacsonyak (például acél tartószerkezeten, könnyû trapézlemez fedés), akkor a rendkívüli teherkombináció figyelembevétele nagyobb súlynövekedést eredményezhet azzal az esettel szemben, amikor a szerkezet állandó terhei nagyok (például vasbeton tartószerkezeten, vasbeton tetõpanelek), ahol a súlynövekedés egyáltalán nem jelentkezik, vagy kismértékû. Ha nagyobb a tetõhajlás, akkor a szélnyomással is számolni kell, aminek értéke növekszik a tetõhajlás növekedésével, ezért a rendkívüli hóteher miatti többletteher hatását csökkenti a rendkívüli teherkombinációban a szélteher és az állandó terhek biztonsági tényezõjének elhagyása. Mégsem tehetõ olyan megállapítás, hogy minél nagyobb a tetõhajlás, annál kevésbé jelentkezik a tartószerkezet súlynövekedése, mert 60°-nál nagyobb tetõhajlás esetén a hóteher alaki tényezõje µ1=0,0, hogyha nincs olyan szerkezet, ami a hó tetõrõl való lecsúszását akadályozza. Összegzésként megállapítható, hogy a rendkívüli hóteherrel számolt rendkívüli teherkombináció bizonyos esetekben mértékadó igénybevételeket eredményezhet a tartós és ideiglenes terheket tartalmazó alap-teherkombinációkkal szemben, emiatt fontos figyelembe venni a szerkezetek méretezésénél a vizsgált teherkombinációk között. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Ezúton is szeretném megköszönni Dr. Papp Ferencnek a cikk megírásában, valamint ennek elõzményét képezõ egyetemi feladat elkészítésében nyújtott segítségét. Felhasznált irodalom: – ConSteel 3.2 Alkalmazási kézikönyv – Dr. Papp Ferenc, Dr. Iványi Miklós: Acél CAD (Mûegyetemi Kiadó, Budapest 1998) – MSz EN 1990-2005 szabvány (Eurocode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai) – MSZ EN 1991-1-3 szabvány (Eurocode 1: A tartószerkezeteket érõ hatások) – MSZ EN 1991-1-3:2005 NA nemzeti melléklet
Acélszerkezetek 2006/3. szám
www.esab.hu
Acélszerkezetek 2006/3. szám
63
Érsek László felelõs hegesztõmérnök GANZACÉL Fémipari Gyártó és Szerelõ Zrt.
A FÁRADÁSI SZILÁRDSÁG NÖVELÉSE NAGY SZILÁRDSÁGÚ ACÉLOK HEGESZTETT KÖTÉSEINÉL UTÓLAGOS KEZELÉSI ELJÁRÁSOK ALKALMAZÁSÁVAL – különös tekintettel egy új, sokat ígérõ eljárásra ENHANCEMENT OF THE FATIGUE STRENGTH AT WELDED JOINTS OF HIGH STRENGTH STEELS BY APPLICATION OF POST-WELD TREATMENT METHODS – with special regard to a new, promising method A jelenlegi ismeretek alapján a hegesztett nagy szilárdságú acéloknak azonos fáradási szilárdságuk van, mint a hegesztett alacsony szilárdságú szerkezeti acéloknak. Annak érdekében, hogy a nagy szilárdságú acélokat fáradásra igénybe vett szerkezetekben is hatékonyan alkalmazni lehessen, további erõfeszítésekre van szükség a fáradási szilárdság növelése érdekében, pl. a hegesztési varratok utólagos kezelési eljárásainak alkalmazása révén. Számos fontos területen – így az acélszerkezetek gyártásában, a hídépítésben, a vasúti jármûgyártásban – azonban a mai napig nincs meg a lehetõség, hogy egy hegesztési varrat utólagos kezelésének pozitív hatását a vonatkozó elõírásrendszerben – szabályzatok, szabványok által – is figyelembe vegyék. A fejlett ipari országokban intenzív kutatások folynak és helyenként sokat ígérõ alkalmazási példák vannak a „kiút” keresésére. Jelen munkában a „klasszikusnak” tekinthetõ és a GANZACÉL Zrt. által a gyakorlatban is alkalmazott eljárások rövid ismertetése után bemutatjuk egy Németországban folyó kutatási program elsõ eredményeit. Ezen projekt keretében a hegesztési varratok utólagos kezelési eljárásai közül a TIG-utókezelés és az újkeletû eljárás, az „Ultrasonic Impact Treat-ment” (UIT = ultrahangos ütéses kezelés) hatékonyságát vizsgálták a nagy szilárdságú acélokból készült hegesztett szerkezetek fáradási szilárdságának a növelésére. A téma felvetésének hazai aktualitását az adja, hogy egy a közelmúltban megrendezett szakmai konferencián egy érdekes elõadás [1] hangzott el az UITeljárásról, ill. annak a hídépítés területén való alkalmazási lehetõségeirõl.
64
According to the present state of the art welded high strength steels have the same fatigue strength as welded low strength standard steels. For an effective application of high strength steels in constructions operating under fatigue load additional efforts are necessary in order to improve the fatigue strength, for example by the application of post-weld treatment methods. However, up to the present, in many important fields – as steel structure manufacturing, bridge construction, railway vehicles manufacturing – there is no possible to consider even in regulations and standards the benefitial effects of post-weld treatment methods. In the highly developed industrial states intensive researches are in progress and in some places there can be found promising examples of applications to looking for the „way out”. This paper at first briefly views the „classical” methods and applied by the GANZACÉL Zrt. (previously GANZ Steel Structures Ltd) then presents the first results of an ongoing research project in Germany. Effectiveness of postweld treatment methods as TIG-dressing and the relatively new „Ultrasonic Impact Treatment” (UIT) were examined in the a.m. project. Home actuality of the subject is generated by an interesting lecture [1] about UIT-method and the possible applications at bridge construction – was presented in a technical meating recently.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
BEVEZETÉS Az acéliparnak az utóbbi idõben sikerült nagy szilárdságú (ReH ≥ 460 N/mm2) acélokat kifejleszteni, amelyeknél a szilárdság növelése – ellentétben a régi „generáció” acéljaival – nem elsõsorban bizonyos ötvözõelemek hozzáadásával történik, hanem a hengerlési és hõkezelési eljárások megfelelõ kombinációjával. (Az ötvözés helyett inkább bizonyos ötvözõk – így a C-tartalom –, valamint a szennyezõk – mint pl. a Si-tartalom – radikális csökkentése emelhetõ ki.) Ezek az új acélok ezáltal teljesítik az acélszerkezet építõk gyakorlati követelményeit a magas szilárdság iránt, egyidejûleg jó hegeszthetõség és jó szívósság mellett [2–4]. A nagy szilárdságú acélok ezért a könnyû és erõsen igénybevett szerkezetekben való alkalmazásra szinte predesztinálva vannak, a csökkentett anyagszükséglet mellett az acélszerkezetek ökológiai egyensúlyának javításához is hozzájárulnak. A fõ okok egyikének a nagy szilárdságú acélok még mindig késedelmes alkalmazásának váltakozó igénybevételnek kitett szerkezetekben a hegesztett kötések fáradási szilárdságát lehet nevezni, mivel a hegesztett szerkezetek fáradási szilárdsága kezeletlen állapotban – ellentétben a hegesztés nélküli alapanyaggal – messzemenõen független az alapanyag szakítószilárdságától. Ebbõl az okból a fáradási szilárdság értékelése a jelenleg érvényes szabványokban csak a bemetszési esetekre, valamint a feszültség lengés amplitúdójára korlátozódik, függetlenül a folyáshatártól. A fáradási szilárdság javításának – helyileg korlátozva egy tartószerkezet lényeges szerkezeti elemeire – nagy jelentõsége van a nagy szilárdságú acélok alkalmazására. Hatékony eljárások a fáradási szilárdság javítására a hegesztési varratok utókezelési eljárásai, melyeknek pozitív hatásai az acélszerkezet-gyártásban azonban eddig nincsenek kihasználva.
A NAGY SZILÁRDSÁGÚ SZERKEZETI ACÉLOK ALKALMAZÁSA A nagy szilárdságú acélokat mindenekelõtt olyan tartószerkezetekben alkalmazzák, amelyeknél a statikus szilárdság a mértékadó a méretezésben, és az alakváltozások, stabilitás és fáradás kritériumoknak alárendelt jelentõségük van. Fáradásra igénybe vett szerkezetekben a magasabb statikus szilárdság elõnyeit eddig még csak korlátozottan lehetett kihasználni, mivel a karcsúbb szerkezetek egy hasonlóan magasabb fáradási igénybevételhez vezetnek, és a hegesztett szerkezetek fáradási szilárdságának értékelése a folyáshatártól függetlenül történik.
ACÉLSZERKEZETEK GYÁRTÁSA Az acélszerkezetek meglehetõsen tág fogalom: az építmények tartószerkezetei mellett a magasépítmények, kémények, (hidrosztatikus nyomású) tárolótartályok, silók, vízépítési szerkezetek, a tengeri (off shore) fúrótornyok, valamint napjaink slágere, a szélerõmûvek acélszerkezetû tornyai tartoznak ide (sõt a daruk, hidak is bizonyos vonatkozásokban). A méretezés alapjául szolgáló fáradással foglalkozó kérdéseket az Eurocode 3 vonatkozó fejezete tárgyalja, mely szerint az üzemi szilárdság független az alkalmazott acélminõségtõl, a terhelési ciklusok számától és a terhelési spektrum fajtájától, ill. a feszültségviszonytól. A szélerõmûvek méretezésével, telepítésével kapcsolatos legfontosabb követelmények három elõírásrendszerben –
DIBt, GL, DNV – vannak összefoglalva, bõvebben lásd [5, 6]. Egyedül a DNV irányelv teszi lehetõvé a hegesztésivarrat-átmenetek köszörülését mint utókezelési eljárást szélerõmûvek acéltornyainál a körbemenõ varratokra egy megnövelt számított fáradási szilárdság révén. A GL az élettartam-növelõ hatások figyelembevételét csak egyedi esetekben, külön megállapodás alapján engedi [5].
HÍDÉPÍTÉS A hídépítésben a nagy szilárdságú acélok alkalmazása eddig még nagyon korlátozott. Egy fõ okként a még mindig késlekedõ alkalmazásra többek között a hegesztett kötések fáradási szilárdságát lehet megnevezni. A legújabb tervezési-kivitelezési irányelveket tartalmazó szabályzat, a DIN-Fachbericht 103 is a már konzervatívnak tûnõ irányzatot képviseli, vagyis gyakorlatilag semmilyen lehetõséget nem kínál ezen eljárások elõnyeinek kihasználására a fáradásra való méretezés során. A nagy szilárdságú acélok alkalmazása azonban – különösen az öszvérhidak építésénél ésszerûnek tûnik, mivel az öszvérhidak – a tiszta acélhidakkal szemben – a forgalom okozta terheléshez viszonyítva nagyobb önsúllyal és ezáltal kisebb fáradási igénybevétellel rendelkeznek. A vasúti hidaknál a nagy szilárdságú acélok alkalmazása még nem „fenyeget”: pl. a DS 804 német elõírás csak két szilárdsági kategória alkalmazását engedi meg: a 235, ill. a 355 MPa folyáshatárút.
DARUGYÁRTÁS A nagy és még nagyobb szilárdságú szerkezeti acélok alkalmazása különösen a mobil daruk gyártásánál teszi lehetõvé a könnyûszerkezetes építési módot nagy teherviselõ képességgel és kis önsúllyal. Ezen acélok elõnyös alkalmazása azonban eddig csak akkor mutatkozott meg, ha az alacsony szilárdságú szerkezeti acélok helyett való alkalmazásnál nem a fáradási szilárdság, hanem a statikus szilárdság a mértékadó a méretezésnél [7]. Annak érdekében, hogy a nagy szilárdságú szerkezeti acélok elõnyeinek korlátait leküzdjék, vagy az éles bemetszésû hegesztett tételeket a konstrukció kevésbé igénybe vett területeire kell helyezni vagy másképp a fáradási szilárdság javítása szükséges a mértékadó bemetszett tételre. Ezért jelenleg a darugyártásban olyan törekvések vannak folyamatban, amelyek a nagy és még nagyobb szilárdságú szerkezeti acélokból való hegesztett szerkezetek fáradási szilárdságát a megfelelõ hegesztési varrat utókezelési eljárás alkalmazása révén javítják [7, 8]. Egyébként ez az a terület, ahol a legnagyobb a kényszer a nagy szilárdságú acélok alkalmazására és minél magasabb fáradási szilárdságok figyelembevételére. Itt már a jelenlegi „fellendülés”-t megelõzõen folytattak vizsgálatokat a klasszikusnak tekinthetõ két módszerrel – a TIG-utókezeléssel és a szemcseszórással – 690 MPa folyáshatárig terjedõ szilárdságú víznemesítésû acélokra vonatkozóan [9].
HAJÓGYÁRTÁS A hajógyártásban is a hajók súlyproblémája egyre növekvõen elõtérben van. A tendencia nagy szilárdságú acélokkal való építésnél ennek során a hajók nagyságával növekszik. Elõfeltételek a nagy szilárdságú acélok alkalmazására itt is a fáradási szilárdságra vonatkozóan vannak, mivel a hegesztési technológia vagy a konstrukció által okozott bemet-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
65
szések jelenléte esetén a nagy szilárdságú acélok magasabb szilárdsági szintje az alacsonyabb szilárdságú acélokkal szemben nem teljesen meríthetõ ki.
JÁRMÛGYÁRTÁS Végül – de nem utolsósorban – említendõ a jármûgyártás. A már említett mobildarugyártás mellett ide sorolandó a közúti, a vasúti és a légi jármûvek gyártása. A vasúti jármûgyártás – az acélszerkezet-gyártáshoz hasonlóan – a legfeljebb 690 MPa folyáshatárú acélok alkalmazását engedi a szerkezeteibe beépíteni (DIN 6700-6). Ennek ellenére a szokványos – 355 MPa folyáshatárú – acélokból készült jármûkomponensek gyártása során is elõszeretettel alkalmazzák a gyártók a hegesztési varratalak utólagos javítására a varratok átköszörülését és a TIG-utókezelést.
NAGY SZILÁRDSÁGÚ ACÉLOK FÁRADÁSI VISELKEDÉSE
Elviselhetô lengési spektrum 106 terhelési ciklusszámnál [N/mm2)
Hegesztetlen, polírozott kísérleti próbatestek fáradási szilárdsága közel lineárisan növekszik a folyáshatárral [10, 11]. Ebbõl az a következtetés vonható le, hogy nagy szilárdságú acélok alapanyaga bemetszésmentes állapotban jobb fáradási viselkedéssel rendelkezik, az alacsony szilárdságú acélok alapanyagával összehasonlítva. Növekvõ bemetszõ hatással azonban az alapanyag szakítószilárdságának a befolyása a fáradási szilárdságra kisebb, lásd 1. ábra [10]. Nagyon éles bemetszéseknél a fáradási szilárdság ezért közel független az alapanyag folyási határától. Mivel a hegesztett kötések a hegesztés okozta szélbeégések és a hegesztési varratgyök következtében rendszerint nagyon éles bemetszésû kötéseknek tekintendõk, így különbözõ szerkezeti elemeken végzett vizsgálatok sokasága alapján hasonló fáradási szilárdság adódott a nagy szilárdságú acélra, mint az alacsony szilárdságúra. Nagy szilárdságú acélokból való hegesztett kötések ésszerû alkalmazási területe így az alábbi feltételek mellett adódik: – magas statikai igénybevétel, – magas középfeszültség, – kis bemetszõ hatás, – nem teljes üzemi terhelési spektrum.
A különbözõ utókezelési eljárások hatékonyságát hegesztett szerkezetek fáradási szilárdságának a növelésére már kb. 30 éve vizsgálják. Az utókezelési eljárások felosztása alapvetõen a következõ két fõcsoport alapján lehetséges [12]: – a bemetszési élesség csökkentése a hegesztési varratátmenetben, pl. átköszörüléssel vagy TIG-kezeléssel, – nyomó sajátfeszültségek létrehozása a hegesztési varratátmenetben pl. kalapálás, tûvel szórás, UIT-eljárás által. A leghatékonyabbnak mutatkoznak ennek során azok az intézkedések, amelyek a hegesztés által elõidézett bemetszõ hatás csökkentése mellett – a kezelés „mellékhatásaként” a felület szilárdításához és felületközeli nyomó sajátfeszültségek elõállításához is hozzájárulnak [5]. A hegesztési varratok utólagos kezelése általában a fáradási szilárdság javítására korlátozódik a varratátmenetben. A repedések lehetséges elõfordulására a varratgyökben azonban figyelemmel kell lenni. Mielõtt az egyes eljárás ismertetésébe kezdenénk, célszerûnek tûnik az azokra alkalmazott angol, ill. német szakkifejezések összehasonlítása: egyrészt, mivel az új eljárásokra még nincs a szakma által egységesen elfogadott és alkalmazott elnevezés, másrészt a tükörfordítás egyes esetekben esetleg kellemetlen asszociációkat ébreszthet (pl. a golyószórás). Angol
Német
Burr grinding TIG dressing
Überschleifen WIG-(Wieder)aufschmelzen; WIG-Nachbehandlung (hammer) peening Hämmern Shot peening Kugelstrahlen Needle peening Nadeln Stress relieving Spannungsarmglühen
Magyar Köszörülés TIG-átolvasztás; TIG utókezelés Kalapálás Szemcseszórás Tûvel szórás Feszültségcsökkentõ izzítás
1. táblázat: Az egyes varrat-utókezelési eljárásokra alkalmazott szakkifejezések az angol, ill. német szakirodalomban
Továbbá csak az ipari gyakorlat által leginkább alkalmazott eljárásokat taglalom. Ugyanis ennél lényegesen tágabban is meg lehet húzni a szóba jöhetõ eljárások körét: ide sorolva pl. a vibrációs feszültségcsökkentést, sõt még a feszültségcsökkentõ hõkezelést is [1].
KÖSZÖRÜLÉS
Szakítószilárdság [N/mm2] 1. ábra: A bemetszés hatása a fáradási szilárdságra a szakítószilárdságtól függôen [10, 12]
66
HEGESZTÉSI VARRATOK UTÓKEZELÉSI ELJÁRÁSAI
A hegesztési varratátmenetek átköszörülése a bemetszés élességének csökkenését, valamint a felületen lévõ hegesztési varrathibák eltávolítását eredményezi. A hegesztési varratátmenetek köszörülése sok esetben a rossz hozzáférhetõség alapján és az ezzel összefüggõ nagy idõráfordítás miatt gazdasági okokból nem ésszerû. Mindenesetre ez a módszer igényli a legkevésbé képzett munkaerõt (egy rövid betanítás után lakatos is végezheti), továbbá eszközigénye sem jelentõs. A különbözõ köszörûszerszámok, ill. köszörûtárcsák és -korongok mellett egyre jobban terjed cégünknél is az ún. „turbómarók” alkalmazása. Ezek a korszerû kéziszerszámok rendkívül nagy – 15000÷40000 percenkénti – fordulatszámokon dolgoznak. Egy ilyen sûrített levegõvel mûködõ turbómarót mutat a 2. ábra, amit mûködés közben a 3. ábrán láthatunk.
Acélszerkezetek 2006/3. szám
2. ábra: Sûrített levegôvel mûködô „turbó”-maró
4. ábra: TIG-utókezelés gyakorlati alkalmazása (hozaganyag nélkül)
3. ábra: A „turbó”-maró mûködés közben
5. ábra: TIG-utókezelés gyakorlati alkalmazása (hozaganyaggal)
A munkavégzés során ügyelni kell a köszörülés okozta szálirányra: nehogy az igénybevételre merõleges bemetszések jöjjenek létre szakszerûtlen alkalmazásakor. A szakszerûtlen alkalmazás másik jellemzõ esete az ún. „aláköszörülés”, amikor a túlzott varratdudor leköszörülése közben egy a szélbeégéshez hasonló köszörûnyom jön létre az övlemezben. Továbbá fel kell hívni a figyelmet egy sajnos gyakran elõforduló problémára: a köszörülésnél túl nagy nyomóerõk alkalmazása esetén a felületen levõ mikrorepedések egy idõre eltûnhetnek, amelyek azután kedvezõtlen esetben a késõbbiekben veszélyes mértékû repedések kiindulópontjai lehetnek. Az ajánlott lekerekítési sugár a varrat-alapanyag átmenetben legalább a lemezvastagság 25%-át érje el.
TIG-FELOLVASZTÁS A TIG-utókezelésnél a hegesztési varrat újbóli felolvasztása által a hegesztési varratátmenet lekerekítése történik. A módszert hozaganyaggal és anélkül is használják (4. és 5. ábra). A TIG-utókezelésnek az az elõnye, hogy az sok acélszerkezet-gyártó cég által is alkalmazható. A módszert cégünk is alkalmazza a kedvezõtlen varratalakok – pl. túlzott sarokvarrat-domborúság vagy nem megfelelõ varratátmenet – utólagos javítására (503, ill. 505 kódszámú eltérések az ISO 6520-1 szerint). Hátrányos az eljárás szempontjából, hogy az ismételt felolvasztásnak általában vályú helyzetben kell történnie. Egy TIG-utókezelt varratot mutat a 6. ábra. Az eljárás alkalmazásával kapcsolatban fel kell hívni a figyelmet az elõmelegítés alkalmazására vastagabb lemezek
6. ábra: Szélbeégéses varrat TIG-utókezelés után
esetén, mivel különben a kedvezõtlen hûlési viszonyok miatt – az eljárásra jellemzõ kis hõbevitel mellett általában vékony és rövid varratokról van szó – beedzõdéssel, ill. repedési veszéllyel kell számolni. A kérdés jelentõségét mutatja, hogy ezzel kapcsolatban korábban egy IIW (International Institut of Welding)-dokumentum is megjelent [13]. Hazai viszonylatban cégünk említhetõ, a vasúti jármûvek, ill. azok elemeinek gyártása területén [14].
SZEMCSESZÓRÁS Ipari alkalmazását tekintve a legnagyobb múltra visszatekintõ eljárás. Elsõ változatát az autóiparban alkalmazták az USA-ban az 1930-as években [15]. Alkalmazása azóta is töretlen, még az ún. csúcstechnológiákat alkalmazó hadiiparban is. Pl. az amerikai légierõ építési szabályzata elõír-
Acélszerkezetek 2006/3. szám
67
ja, hogy minden nagy szilárdságú – Rm > 1400 N/mm2 – kovácsolt acélból készült alkatrészt az egész felületre kiterjedõen szemcseszórásnak kell alávetni [12]. Az eljárásnak meglepõen széles szakirodalma van [15÷17]. Az egyszerû, tisztító célú szórással (elterjedt, de nem szabatos elnevezéssel „homokszórás”; mivel ma már a legtöbb esetben acélhuzal-vagdalékot használnak) szemben szemcseszórásnál a kezelendõ fémfelületet egy egyértelmûen definiált és az anyaghoz pontosan illeszkedõ szórási paraméterekkel szórják. Szóróanyagként acélöntvénybõl, nemesacélból, üvegbõl vagy kerámiából való golyókat alkalmaznak, 50÷600 µm átmérõvel. A szóróanyagot vagy sûrített levegõvel vagy centrifugával gyorsítják 20÷150 m/s sebességre. A szóróanyag felütközésekor a szórandó felületen 0,2÷0,5 mm vastag felületi rétegben hideg felkeményedés és nyomó sajátfeszültségek keletkeznek, aminek nagysága a sugárzás intenzitásától és a kezelendõ anyag tulajdonságaitól függenek. Mivel az eljárást túlnyomóan gépesítve végzik, a szemcseszórás magas fokú reprodukálhatóságával tûnik ki [5].
KALAPÁLÁS, TÛVEL SZÓRÁS Kalapálásnál, tûvel szórásnál a hegesztési varratátmenet képlékenyen alakváltozik és nyomó jellegû sajátfeszültségek képzõdnek a felületi tartományban. A fáradási szilárdság javulása lényegében a következõ tényezõkön alapul: – nyomó sajátfeszültségek bevitele a potenciális repedésképzõdés helyén, – a bemetszés alakjának javulása a varratátmenet lekerekítése, lesimítása révén. A hegesztéstechnikában viszonylag széleskörûen elterjedt kalapálás (lásd szürkevasöntvények ún. hideg hegesztése) – ugyanúgy, mint a tûvel szórás –, a szemcseszóráshoz hasonló elven alapul. Elõbbinél a hegesztési varrat átmenetekre mért ismételt kalapálással – egy < 12 mm csúcsátmérõjû vésõszerû szerszámmal való ütögetéssel – érik el a felület alakváltozását. Pneumatikus vagy hidraulikus kalapácsokat alkalmaznak, amelyek átlagosan 25÷100 ütést végeznek percenként. A geometriai hatás egy ezáltal létrejövõ mintegy 0,3 mm mély teknõ [5]. Hátránya az eljárásnak, hogy az alacsony frekvenciák miatt – amelyeken a kalapálást végzik –, nagyon erõs zajés vibrációs terhelés jön létre, továbbá nagyon alacsony a reprodukálhatóság szintje. Tûvel szórásnál ezzel szemben egy lekerekített, kis átmérõjû acélcsapokból vagy tûkbõl álló köteget használnak a kalapáláshoz. A tiszta kalapálással összehasonlítva itt az alkalmazás alapvetõen nagy kiterjedésû felületeknél célszerû. Átlagosan 800 ütést állít elõ percenként a berendezés [5]. Egy hasonló eljárást, ill. szerszámot cégünk is használ, de nem erre a célra, hanem a hegesztési varratok salakolására, ennek megfelelõen tûsalakokolásnak, ill. tûsalakokolónak nevezzük.)
böznek. A továbbiakban csak az utóbbi módszerrel foglalkozunk [1] alapján. Az UIT (Ultrasonic Impact Treatment) utólagos kezelési eljárás egy nagy jövõ elé tekintõ módszer hegesztett kötések fáradási szilárdságának a javítására, ami az acélszerkezetek gyártásánál különösen alkalmasnak tûnik. Az UITeljárást – a 70-es években a szovjet tengerészet számára – Statnikov fejlesztette ki [1, 5]. Ipari méretû elterjedését azonban csak az USA-ban és Kanadában nyert a 90-es évek közepétõl. A technológia az Applied Ultrasonics USA cég tulajdona és szabadalma (Esonix™ néven). A módszer harmonikus rezgések átalakításán alapul egy ultrahangos átalakító által mechanikai impulzusokká és nagyfrekvenciás UH-energiává. A hegesztési varratátmenet utólagos kezelése ennek során egy mechanikus kalapálás által – egy edzett acélból vagy keményfémbõl készült csappal kb. 200 Hz-nél – történik, amelynek során egyidejûleg az UH-energiát mintegy 44 kHz frekvenciával viszik be. Tehát hangsúlyozni kell, hogy nem ultrahanggal, hanem mechanikai úton, lényegében kalapálással történik a kezelés! A berendezés alapkivitelben egy 1÷3 kW teljesítményû és 27÷55 kHz kimenõ frekvenciájú UH-generátorból, valamint a megmunkáló fejbõl és egy adapterbõl áll, 7. ábra. (Továbbá egy kis hûtõkészülék is szükséges hozzá.) A fejek által bevezetett impulzusok – mint a „klasszikus” kalapáló módszereknél – képlékeny alakváltozást eredményeznek a munkadarabban, ami hideg felkeményedéshez vezet – a nyomó sajátfeszültségekkel együtt – a felülethez közeli területeken. Az anyag állapotának változásai ezért a szemcseszórással és a kalapálással hasonlíthatók össze, amelynek során a behatolási mélység valamivel nagyobbra – 0,5÷1,0 mm-re – tehetõ. Pótlólag a megmunkált helyek az alkalmazott csapok alakjától függõen alakító hatást is kifejtenek, így a bemetszés élességének a csökkenése is elérhetõ.
UIT-ELJÁRÁS Az ultrahangos eljárások elsõsorban az ultrahang elõállításának a módjában különböznek, ami magnetostriktív (UP) vagy piezoelektromos (UIT) elven történhet [5]. Az eljárások hatása mechanikai impulzusok átvitelén alapul a munkadarab felületére. A készülékek fejei az edzett acél vagy keményfém tûk elrendezésében és számában külön-
68
7. ábra: A komplett UIT-berendezés (UH-generátor, hûtôberendezés, megmunkáló fej) [1]
Acélszerkezetek 2006/3. szám
8. ábra: A megmunkáló fej munka közben [1]
9. ábra: Élettartam-növekedés az UIT-eljárás utólagos alkalmazásával [1]. Példa: Keresztmerevítô S460 acélból
Az alkalmazás során a megmunkáló fejet enyhe nyomással és kb. 0,5÷1,5 m percenkénti sebességgel vezetik a varrat irányában a varratátmenet mentén, 8. ábra. A megmunkálási menetek száma elég szubjektív az alkalmazótól függõen és a viszonylag széles sebességtartomány miatt. [5] A különbözõ egyetemeken és az iparban elvégzett vizsgálatokat a szerkezetépítésben leginkább használatos S 355, S460 és S690 szilárdsági kategóriájú acélokon végezték. Jellemzõ alkatrész volt egy az acélszerkezetek gyártásában általánosan alkalmazott szerkezeti elem – egy keresztmerevítõ –, amelyeknél nem csak a hegesztést követõen, hanem elõzetesen berepesztett – egy hosszabb üzemidõt (használatot) szimuláló – kötéseket is vizsgáltak a maradék élettartam növekedésére kifejtett hatás érdekében. Az eredmények minden várakozást felülmúltak: UIT-eljárás alkalmazásával a feszültség 116%-kal növelhetõ, ill. azonos feszültség esetén az élettartam 10-szeresére növekszik, míg az összehasonlító vizsgálatok során TIG-utókezelt próbákkal 74%-os növekedést értek el [1]. Az elért eredmények illusztrálására – a nagyszámú kutatási eredmény alapján – szolgáljon a 9. ábra. Ennél jóval szerényebb, de szintén tekintélyes – közel 50%-os – élettartam-növekedést értek el szemcseszórás alkalmazásával pl. a mobil daruk kitoló gémjeinél [7].
Saját tapasztalatunk szerint az eljárás alkalmazásának elsõsorban nem a hídszerkezetek, hanem inkább a vasúti jármûkomponensek gyártása területén van jövõje. A hídszerkezeteknél az elõszerelés, de fõleg a helyszíni szerelés során óhatatlanul kényszerhelyzetekben (még fej felett is) kell hegesztést végezni. Az ezek során kialakuló kedvezõtlen varratalakokat az eljárás használatával a követelményeknek megfelelõvé lehetne tenni és csökkenteni a gyári és a szerelési varratok minõség között meglevõ különbséget. A jármûszerkezetek átadás elõtti „kikészítése” során megszokott a szinte véget nem érõ köszörülés, ill TIG-utókezelés. A jelentõs mennyiségû köszörûszerszám-felhasználás és az élõmunka lassú, de fokozatos drágulása szükségessé teszi az eddig alkalmazott módszerek felülvizsgálatát és legalább az új eljárás kipróbálását. Az UIT-eljárás a szokásos eljárásokkal – mint a kalapálással vagy a tûszórással – szemben a következõ elõnyökkel tûnik ki [1]: – könnyû kezelhetõség – kis vibrációs terhelés – kis zajterhelés – jó illesztési képesség (hozzáférhetõség) az anyaghoz – magas fokú reprodukálhatóság – mobilitás (helyszíni alkalmazhatóság). A fáradási szilárdság javítása a kalapálással vagy tûszórással történõ utólagos kezelési eljárásokhoz hasonló módon történik nyomó sajátfeszültségek felvitele és a bemetszési alak javítása révén a varratátmenetnél. A jó reprodukálhatóság az UIT-eljárás egyszerû kezelhetõsége révén ezen kívül csökkenti a fáradási vizsgálatoknál tipikus szóródásokat. Az egyes eljárások jellemzõinek bemutatása után azok hatékonyságának összehasonlítását a 2. táblázat tartalmazza.
A módszer szinte az ipar minden területén alkalmazható (az iparági áttekintés során nem említett esetekben is). Erre számos példát adott az összefoglalóban már hivatkozott elõadásában [1] Gerster úr, az Applied Ultrasonics Europe képviselõje – a konferenciára való tekintettel – a hídépítést kiemelve. Amerikában számos vizsgálatot végeztek és az eredményeket azonnal „átviszik” az épülõ, ill. a korábban épült hidakra [18].
2. táblázat: A különbözõ utókezelési eljárások hatékonyságának összehasonlítása [1]
Technológia Eredmény Az üzemi szilárdság növelése A korrózióállóság növelése A hegesztési elhúzódások csökkenése A sajátfeszültségek csökkenése
Köszörülés
Szemcseszórás
Kalapálás és tûvel szórás
+
+
+
FeszültségTIG-utókezelés csökkentõ izzítás +
+
+
Esonix™technológia + +
+
+
+
+
+
Acélszerkezetek 2006/3. szám
69
ÖSSZEGZÉS Összefoglalóan az alábbi következtetéseket lehet levonni a fenti technológiák fáradásra igénybe vett nagy szilárdságú acélokon való alkalmazásánál [12]: – A fáradási szilárdság növekedése és ezzel összefüggésben a nagy szilárdságú acélok hatékony alkalmazása érhetõ el az utólagos kezelési eljárások helyi alkalmazása révén a kritikus helyeken. – A fáradási vizsgálatok elsõ eredményei keresztmerevítõk konstrukciós részleteinél a TIG-felolvasztás és az UIT-varrat-utókezelési eljárások esetén lényeges emelkedést eredményeztek a fáradási szilárdságnál és különösen a tartósszilárdságnál. Különösen az UIT-eljárás tûnik az egyszerû alkalmazhatóság révén a gyakorlatba átvihetõnek. – Az UIT varrat-utókezelési eljárás annál hatékonyabb, minél magasabb az anyag statikus szilárdsága. – Elõzetesen károsított szerkezetek feljavításának elsõ eredményei a maradék élettartam jelentõs meghoszszabbodását eredményezték. Itt is nagyon sokat ígérõnek tûnik az UIT-eljárás alkalmazása.
IRODALOM [1] GERSTER, P.: Die „Esonix™ Ultrasonic Impact Treatment” Technologie – eine Methode zur Erhöhung der Lebensdauer von Schweisskonstruktionen A 47. Hídmérnöki Konferencián – 2006. május 24-26, Siófok – elhangzott elõadás [2] HUBO, R. – HANUS, F.- E.: Thermomechanisch gewalzte Grobbleche für den Stahlbau Stahlbau 3/1994 S. 84 - 89 [3] HUBO, R. – SCHRÖTER, F.: Thermomechanisch gewälzte Stähle – Hochleistungsprodukte für einen effizienten Stahlbau Bauingenieur 76 (2001) Oktober S. 459-463 [4] SCHRÖTER, F.: Höherfeste Stähle für den Stahlbau – Auswahl und Anwendung Bauingenieur 78 (2003) September S. 426-432 [5] UMMENHOFER, T. et al.: Lebens- und Restlebendauerverlängerung geschweisster Wind- energieanlagen und anderer Stahlkonstruktionen durch Schweissnahtnachbehandlung Stahlbau 74 (2005) H. 6 412-422 [6] ÉRSEK László: Szélerõmûvek alkalmazása energetikai és környezetvédelmi problémáink megoldására – Egy hegesztõmérnök gondolatai és néhány javaslata a tornyok, ill. az acélszerkezet hazai gyártási lehetõségeire MAGÉSZ Acélszerkezetek – 2006/1 43-49. old. [7] HAMME, U. et al.: Einsatz hochfester Baustähle im Mobilkranbau Stahlbau 2000/4 S. 295-305 [8] BLECK, W. et al.: Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen Stahlbau 73 (2004) H. 11 S. 901-907 [9] MÜSGEN, B.: Verbesserung der Schwingfestigkeit von Schweissverbindungen hochfester wasservergüteter Feinkornbaustähle durch thermische und mechanische Nachbehandlung der Nähte Stahl und Eisen 1983/5 S. 225-230 [10] GURNEY, T. R.: Fatigue of welded structures Cambridge University Press, 1979 [11] RADAJ, D.: Fertigungstechnische Massnahmen zur Erhöhung der Betriebsfestigkeit In: Gestaltung und Berechnung von Schweisskonstruktionen Ermüdungsfestigkeit S. 55÷56 Fachbuchreihe Schweisstechnik – Band 82 DVS Verlag – Düsseldorf, 1985 [12] KUHLMANN, U. et al.: Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von geschweissten höherfesten Baustählen durch Anwendung von Nachbehandlungsverfahren Stahlbau 74 (2005) H. 5 S. 358-365
70
Jelen összeállítás az iparban már viszonylag régebben ismert és részben alkalmazott hegesztési varrat utókezelési eljárások mellett egy új, sokat ígérõ eljárást, ill. annak lehetõségeit és elõnyeit kívánta bemutatni – egyelõre még csak külföldi példák alapján. Csak remélni lehet, hogy a számtalan alkalmazási terület közül hamarosan hazai eredményekrõl is be lehet számolni. De szerzõ szilárd meggyõzõdése, hogy az ilyen és hasonló módszerek csak az alapanyagok és a konstrukciós alapelvek szisztematikus továbbfejlesztésével alkotott hármas egységben érhetik el a kívánt hatást, mert egyébként tényleg „utókezelések” maradnak a kifejezés némi pejoratív felhangjával.
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Végezetül köszönetemet szeretném kifejezni dr. Domanovszky Sándor úrnak, Széchenyi Díjas hegesztõmérnöknek, továbbá Peter Gerster úrnak – az UIT-eljárás európai terjesztõjének – a cikk megjelenéséhez nyújtott segítségükért.
[13] The method of TIG dressing Doc. IIS/IIW-494-76 (ex doc. XIII-773-75) Welding in the World Vol. 14. No. 3/4 1976 p. 100-107 [14] BARÁT István – Dr. DOMANOVSZKY Sándor: A TIG eljárás alkalmazási lehetõségei az acélszerkezet építésben Hegesztéstechnika 1997/3 21-24. old. [15] SCHÜTZ, W.: Das Kugelstrahlen und sein Einfluss auf wichtige Bauteileigenschaften Maschinenschaden 1989/5 S. 170-176 [16] SCHARWÄCHTER, R.: Durchführung und Anwendung des Kugelstrahlens zur Oberflächen- behandlung Z. f. Werkstofftechnik 1976/6 S. 181-185 [17] STARKER, P.: Kugelstrahlen und Schwingfestigkeit Z. f. Werkstofftechnik 1983/4 S. 109-115 [18] FISHER, J. W. et al.: Fatigue Strength Improvement of Bridge Girders by Ultrasonic Impact Treatment Welding in the World (2002), Vol. 46, No. 9/10 p. 16-22
HIVATKOZOTT SZABVÁNYOK ÉS EGYÉB ELÕÍRÁSOK MSZ EN 1993-1-9 Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése – 1–9. rész: Fáradás Eurocode 3: Deign of steel structures – Part 1-9: Fatigue (jegyzékes jóváhagyó közleménnyel kiadva; angol nyelvû) DIBt: Richtlinie für Windkraftanlagen: Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise für Turm und Gründung; Entwurfsfassung September 2003; Deutsches Institut für Bautechnik – Berlin, 2003 Germanischer Lloyd: Richtlinie für die Zertifizierung von Windenergieanlagen; Germanischer Lloyd - Hamburg, 2003 Offshore Standard DNV-OS-J101: Design of Offshore Wind Turbine Structures – Det Norske Veritas (Draft 2004) DIN-Fachbericht 103: Stahlbrücken – Ausgabe 2003 DS 804 Vorschrift für Eisenbahnbrücken und sonstige Ingenieurbauwerke (VEI) DIN 6700-6 Schweissen von Schienenfeahrzeugen und -fahrzeugteilen Teil 6: Werkstoffe, Schweisszusätze, Schweissverfahren, schweisstechnische Planungs- unterlagen MSZ ISO 6520-1 Hegesztés és rokon eljárásai. Fémek geometriai eltéréseinek besorolása – 1. rész: Ömlesztõhegesztés Welding and allied processes – Classification of geometric imperfections in metallic materials – Part 1: Fusion welding (jegyzékes jóváhagyó közleménnyel kiadva; angol nyelvû)
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Castrol Hungária Kft. 2040 BUDAÖRS, Puskás Tivadar u. 11. Tel.: 06-23/505-300 Fax: 06-23/505-351
Vevôszolgálat – Ipari üzletág
Vevôszolgálat – Ipari üzletág
Vevôszolgálat – Ipari üzletág
KOMPLETT ÉPÜLETSZERKEZETI MEGOLDÁSOK MINÕSÉGI ACÉLBÓL Az acél kiváló alapanyag a könnyûszerkezetes, szerelt technológiával készült épületekhez: tartós, teherbíró – azaz viszonylag kis súlyú, tehát jól szállítható, könnyen mozgatható –, továbbá egyszerûen alakítható és szerelhetõ. Az acél épületszerkezeti termékeket és megoldásokat kínáló finn vállalatcsoporthoz tartozó Ruukki cégnek kifejezett törekvése, hogy termékeinek könnyûszerkezetes alkalmazását megkönnyítse a lakó- és irodaépületeknél éppúgy, mint az ipari, mezõgazdasági, kereskedelmi, közlekedési és egyéb létesítmények esetében. A különbözõ profilkialakítású, -magasságú és színû alacsonybordás (19–40 mm magasságú) trapézlemezek kiváló burkolati elemei mind a tetõknek, mind a falaknak (szigetelt épület esetében külsõ-belsõ burkolatként); jellemzõen csarnoképületekhez, de akár modern lakóházakhoz is alkalmazzák. Hasonló a helyzet azokkal a Ruukki síklemezekkel, amelyek korcolt tetõfedésekhez készültek. A nagyobb (85–153 mm) bordamagasságú Ruukki trapézlemezeket teherhordó funkcióra használják: nagy fesztávok áthidalására is alkalmasak külön alátámasztó szerkezet (szelemen) nélkül. Szerelése idõ- (tehát költség-) takarékos, hiszen rögzítése egyszerû, és födémelemként alkalmazva hamar kialakul a járható felület. Üzemi épületek esetében a lemezek alsó felülete nem igényel további burkolást.
A Ruukki a fõtartós-szelemenes szerkezetû csarnoképületekhez is teljes termékskálát nyújt, a fõtartóktól kezdve a Z, C, Ω és Σ keresztmetszetû szelemenekig (amelyek egyébként indokolt esetben maguk is rácsos szerkezetet alkothatnak). Ezek a profilok természetesen kiválóan alkalmazhatók könynyûszerkezetes lakóépületek, családi házak fal- és födémvázainak kialakításához is. A csarnokrendszerek a hõ- és füstelvezetõ kupolával, valamint a tetõbevilágító elemekkel válnak teljessé: ez utóbbiak áttetszõ üvegszálas laminált profilokból készülnek; méreteikben a 20, 35 és 40 mm-es bordamagasságú trapézlemezekkel kompatibilisek. A C-kazetták olyan önhordó szerkezeti elemek, amelyek mind tetõ-, mind falszerkezeti rendszerek alapelemeként szolgálhatnak. Jellemzõen csarnoképületekhez használatosak. Elõnyük, hogy alkalmazásukkal az épületek a kivitelezés korai fázisában zárttá tehetõk – azaz párhuzamosan megkezdõdhetnek a beltéri munkák, ami lerövidítheti a beruházás teljes idõtartamát. Az elem mélysége többféle is lehet, az alkalmazott hõszigetelés-vastagságtól függõen. A Ruukki homlokzatburkolati rendszerei közé tartozik a Fasetti és a Liberta rendszer (az elõbbi lamellás, az utóbbi tálcás kialakítású), melyekkel különbözõ esztétikai elvárásokhoz igazodó, különbözõ mûszaki
paramétereknek megfelelõ üzemi (vagy akár iroda-) épületek valósíthatók meg. A lamellák hossza és a tálcák mérete igény szerint változtatható, tehát nem csak szabvány-, hanem egyedi méretû létesítmények is építhetõk – sõt: esztétikusan felújíthatók! A Monterrey és a TS34-400 cserepeslemez rendkívül elõnyös régi, hagyományos megjelenésû épületek magastetõjének felújításához. E többféle színben kapható lemezek megjelenésükben a megtévesztésig hasonlítanak a kerámia anyagú tetõfedésekhez, önsúlyuk azonban csak töredéke azoknak: körülbelül 5 kg/m2. Ez egyrészt azért elõnyös, mert sokkal könnyebben és gyorsabban szerelhetõk, mint amazok, másrészt pedig csekélyebb teherbírású fedélszék is elegendõ hozzájuk. Természetesen az említett elõnyök új épületek esetében éppúgy kamatoztathatók.
A Ruukki minõségi ereszcsatorna-rendszere – mely szintén mûanyag bevonattal ellátott horganyzott acélból készül – bármilyen típusú tetõkhöz alkalmazható, legyen szó akár csarnokokról, akár lakóházakról. A cég új termékei az esztétikus és tartós, acél könnyûszerkezetes garázsok és kisépületrendszerek, melyek szimpla és dupla kivitelben rendelhetõk, trapézlemez oldalfallal és trapézvagy cserepeslemez tetõvel. A garázsok kiegészíthetõk oldalajtóval, elektromos kapuhajtással, mûanyag ablakkal, ereszcsatornarendszerrel. Mindkét termék esetében a felállítás helye és feltétele a betonalap, amit a megrendelõ biztosít. Emellett termékkörünk gazdagodott még a szendvicspanelek széles választékával is, melyek külsõ és belsõ falak burkolására és tetõfedésre egyaránt alkalmasak. Szendvicspaneleinknek kétféle típusa létezik: poliuretán hab és kemény ásványgyapot töltésûek. Mindezeken túl a Ruukki az írott tervezési és alkalmazástechnikai segédletek mellett rendelkezésre bocsátja azokat a tervezõit, akik – a megrendelõ szempontjainak és kívánságainak részletes felmérése után – meghatározzák az optimális mûszaki megoldást, valamint az annak megvalósításához szükséges anyagokat és szerkezeti részletkialakításokat. A kivitelezéshez ugyancsak képzett szakembereket ajánlanak, azaz igény szerint végigkísérik a teljes folyamatot – a tervezéstõl a gyártáson, a szállításon, a kivitelezésen át akár a karbantartásig. (x)
Ruukki Hungary Kft. 1023 Budapest, Árpád fejedelem útja 26–28. Tel.: 06 1 346 3010 Fax: 06 1 346 320 www.ruukki.com/hu
Az általunk épített csarnokokkal maximálisan igazodunk a vevôk igényeihez. Így szerkezetekkel és burkolatokkal az épület funkciójának leginkább megfelelô anyagokat alkalmazzuk. A szerkezetek készülhetnek – hidegen hajlított szelvénybôl rácsos keretszerkezettel, – melegen hengerelt oszlop, rácsos szaruzat alkalmazásával, – melegen hengerelt Európa profilokból keret vállmerevítéssel. Szerkezeteink üzemileg hegesztett, helyszínen csavarozott kapcsolatokkal készülnek. A komplett fôvállalkozási vertikum egyenletes, jó minôségben történô kivitelezés érdekében a 2002. év folyamán bevezetésre került az MSZ EN ISO 9001;2001 minôségirányítási rendszer, mely magába foglalja a tervezés, gyártás, helyszíni szerelés munkafolyamatainak szabályozását.
Elérhetôségeink: Nyíregyháza, Lomb u. 16. Postacím: 4405 Nyíregyháza, Pf: 3 Telefon/fax: (42) 596-728 E-mail:
[email protected] Telefon: (42) 461-118, 465-156, 596-729
Acélszerkezetek 2006/3. szám
73
Dr. Polgár László ABRAZIV KFT. Kecskemét
HATÉKONY ÉS GAZDASÁGOS SZÓRÓSZEMCSÉK ACÉLSZERKEZETEK FELÜLETTISZTÍTÁSÁHOZ Acélszerkezetek szemcseszórásos felülettisztásánál a szóróanyag kiválasztásakor nagyon lényeges szempont, hogy az adott feladathoz, a minõségi követelményekhez mindig a legoptimálisabban dolgozó, leggazdaságosabb szemcsét használjuk A tisztítás hatékonyságát meghatározza az egy idõpillanatban az egységnyi felületre repített szemcsék száma, becsapódási sebessége, a szemcsék tömege, valamint a szemcsék élviszonyai. A szemcseszórás gazdaságossága pedig döntõen a választott technológia, illetve a szórószemcse tulajdonságainak kedvezõ megválasztásával befolyásolható. Az egyes szemcsefajták optimális alkalmazásáról sok vita folyik. Ennek az az oka, hogy az alkalmazás módjára nem lehet még általános érvényességû szabályokat felállítani. Mi arra törekszünk, hogy gyakorlati tapasztalatok és az általunk forgalmazott szórószemcsék (elsõsorban fém szórószemcsék) tulajdonságai alapján támpontokat adjunk azok optimális használatára. A ma ismert és használatos fémszemcsék: – nemesített öntöttacél szemcse, – vágott drótszemcse, – öntöttvas szemcse, – alacsony széntartalmú, nem nemesített öntöttacél szemcse. A fémszemcsék közös tulajdonsága, hogy az egyéb szóróanyagokhoz képest nagyságrendekkel nagyobb az élettartamuk és ezáltal a szemcsefelhasználás fajlagos költségei alacsony szinten tarthatók. A szemcse kiválasztásánál figyelembe kell venni: – a szórás célját, az adott feladatot (pl. homokeltávolítás, revétlenítés, felület felkeményítése, festés vagy más bevonathoz felület-elõkészítés, stb.), – a szóróberendezés fajtáját, típusát (sûrített levegõs, szórókerekes), – a kívánt felületi minõséget (felületi tisztaság, felületi érdesség), – a munkadarab anyagát, geometriai méreteit, szilárdságtani összetevõit (alakosság, bonyolultság, üregesség, keménység stb.), – a feladatul tûzött teljesítményt (átfutási idõ szükséglet stb.). A fentiek figyelembevételével a szóróanyagok tulajdonságainak, alap paramétereinek alapján kell kiválasztani az optimális szemcsét. A szóróanyagok figyelembe veendõ tulajdonságai: – kémiai összetétel (fõként: C, Si, Mn, S, Cr, Ni ), – szövetszerkezete, – keménysége, – tömörsége, – rugalmassága, szívóssága, – alak- és mérethelyessége. A szemcséket alakjuk alapján is osztályozhatjuk: – drótvagdalék (ovális, hengerded, alaktalan sörét), – sörét szemcse (gömb alakú), – éles, zúzott szemcse (szabálytalan, több élû).
Nemesített öntöttacél szemcsék jellemzõi Magasan ötvözött, rozsdamentes szóróanyagok. Alkalmasak alumínium öntvények, rozsdamentes acélöntvények, élelmiszeripari és vegyipari berendezések szemcseszórására. Réz, bronz, sárgaréz és rozsdamentes acélból készült kovácsolt darabok polírozására. Márvány, gránit és természetes kövek szemcseszórására.
Vágott drótszemcse Korábban a leggyakrabban alkalmazott szemcsetípus volt. Ma már ritkán használják. A drótvagdalék anyaga viszonylag lágy, puha, ezért a vágásnál a vágóélek minden esetben egy elkenõdõ hegyes, csúcsos élet alakítanak ki a szemcse két végén. A drótvagdalék másik alapvetõ tulajdonsága, hogy az átmérõ és a vágási hossz nem egyenlõ, ezért egy henger alakú forma jön létre, ami sem a szórásnál, sem a gép kopásánál nem ideális, mert a csövekben, tölcsérekben, tárolóban a szemcse nem gördül, hanem a palástján csúszik, erõs kopást idézve elõ. Ezt fokozza új szemcsénél még a vágási él, ami a gumicsövekben, gumifalakon okoz igen komoly károkat. A használat során a drótvagdalék körkörösen kezd kopni, majd egy hengerded lekerekedett
74
formát vesz fel, amelyet élete végéig megtart. Ez a forma az eredeti normál méret körüli érték. Tehát a szemcse a nagyságát mindvégig megõrzi, a rendszerben mûködõ keverék nem alakul ki. A drótvagdalék a használat során anyagát tekintve változáson megy át. Az ütközések az anyag kristályszerkezetét átrendezik, különbözõ keményedési folyamatok zajlanak le, aminek következménye, hogy feszültségek halmozódnak fel és a szemcse egy idõ után apró darabokra szétrobban.
Öntöttvas szemcse Korábban széles körben használták a fehéren dermedõ öntöttvas sörétet vagy darát. A vegyi összetétel célszerû beállítása és a gyártás során alkalmazott gyors hûtés következtében a karbon vaskarbid alakban van jelen. A szövet cementitet, martenzitet és részben perlitet tartalmaz. A keménység 800…950 HV. A martenzites cementites szövet igen rideg és a gyors hûtés következtében nagy belsõ feszültségek, repedések, zsugorodási üregek keletkeznek, Ennek következménye a tisztításkor tapasztalható gyors porlódás és nagy szemcsefelhasználás. Az öntöttvas szemcsék tartóssága kicsi, további hátrány, hogy a vele érintkezõ gépalkatrészeket jelentõsen koptatja. Ajánlott alkalmazási terület: sûrített levegõs szemcseszórás, ahol durva felületet kell kialakítani.
Alacsony széntartalmú, nem nemesített öntöttacél szemcsék jellemzése Acélszerkezetek felülettisztításánál a leggyakrabban használatos szóróanyagok a nagy teljesítményû acél tisztítószemcsék. A hõkezelt acél szóróanyag, felváltotta a korábban használt öntvény-granulátumokat és zúzalékanyagot. Használatával javult a szemcseszórás gazdaságossága, az alapvetõen magasabb élettartamú és az ebbõl következõ kisebb mennyiségû felhasználás, valamint a szóróberendezések és pótalkatrészeik kisebb mértékû kopásai miatt.
Szóróanyag típusválasztéka S típusú acélsörét Különlegesen hõkezelt acélból készül. Szövete homogén szerkezetû temperált martenzit, amely optimális rugalmasságot és kifáradással szembeni ellenálló képességet mutat. Ez az anyag jól használható bármilyen szórástechnikával, de igazán szórókerekes gépekbõl kiszórva adja a legjobb eredményeket. Az acélsörét elsõsorban öntvénytisztításhoz, kovácsdarabok felületkezeléséhez, illetve felületi keményítésre ajánlott. A sörét az anyag felületét érve azt meggyûri, tömöríti, hidegen alakítja. Ez egy olyan folyamat, mintha a felületet kalapálással zömítenénk. Így a felület a kiszórt szemcse mennyiségének és szemcseméretének függvényében 1–3 mm vastagságban felkeményedik. Például a homokformába öntött öntvényeknél azok felülete – a homok szemcsés szerkezete miatt – porózus marad. Ezt a porozitást sörétszórással teljesen meg lehet szüntetni és homogén, esztétikailag is szép öntvényt kapunk. A sörétet táblalemezek, vasalkatrészek, acélszerkezetek esetében nem ajánlatos használni, mert nem elég hatékonyan tisztít (a rozsdát az anyag felületébe kalapálja) és a felkeményedés miatt feszültségek lépnek fel az anyagban. Táblalemezek esetében ez deformációt okoz! GP, GL, GH típusú éles sarkú acélszemcsék Különlegesen hõkezelt, nagyobb átmérõjû granulátumszemcsék zúzásával készül. Az õrleményt tovább hõkezelve éri el az anyag a megkívánt fizikai tulajdonságokat. A zúzalék háromféle keménységben készül. – GP 450-550 HV ( ±40 HV) 45-52 HRC (± 2 HRC) Szórókerekes gépekhez ajánlott, kíméli a gép kopóalkatrészeit – GL 600-700 HV ( ±45 HV) 54-59 HRC (± 2 HRC) Szórókerekes gépekben és sûrített levegõs szemcseszórásnál egyaránt használható – GH 750-900 HV ( ±60 HV) 62-67 HRC (± 3 HRC) Kizárólag sûrített levegõs szemcseszórási technológia esetén ajánlott, és ott mindenképpen ezt célszerû használni!
Acélszerkezetek 2006/3. szám
Szórókerekes gépek kopóalkatrészeit órák alatt átlyukasztja. Megfelelõ választással optimális eredmény érhetõ el acélalapanyagok, táblalemezek, hegesztett szerkezetek stb. felülettisztítása, revétlenítése, festés vagy mûanyag bevonatolás elõtti felület-elõkészítése esetén. Az éles szemcse, éleibõl adódóan, a felületet megmarja, érdesíti és ezáltal a felület szennyezõdéseit (rozsdát, revét) könnyen eltávolítja. Felületi felkeményedést egyáltalán nem okoz, sõt a felület érdesítésével megszünteti az anyagban lévõ feszültségeket. Az ismertetett öntöttacél szemcsék (sörét-, illetve éles szemcse GP, GL jelû) igen lényeges és alapvetõ tulajdonsága, hogy a szemcse teljes felületén egyenletesen kopik. A folyamatos ütközések hatására a külsõ réteg leválik, így egy új, de a normál mérettõl kisebb szemcse keletkezik. A GP és GL jelû éles szemcse esetében elõször a szemcsék élei kezdenek kopni, majd gömbölyödni kezdenek és végül apró sörétté válnak. A GH jelû éles szemcsék, nagy keménységük és viszonylagos ridegségük miatt nem kopnak, hanem az ütközések során töredeznek és így aprózódva mindig friss élek képzõdésével az agresszív tisztítóképességüket megtartják. Ez a viselkedés a szórási technológiában óriási elõnyt jelent, mivel a használat során a veszteségek friss szemcsével történõ folyamatos pótlása és a szemcsék ismertetett kopási mechanizmusának eredményeként spontán kialakul egy optimális összetételû szemcsekeverék, amelyet mûködõ keveréknek hívunk. A mûködõ keverékben mindig megfelelõ arányban van jelen új, friss nagy szemcse és kopott közepes és apró szemcse. A nagy szemcse mindig elvégzi a munkát, a tisztítást, reve megbontását stb., míg a kicsi a felületet simítja és egyenletessé teszi. A másik igen fontos szerepe a mûködõ keverék kialakulásának a szemcseszám emelkedése. Szemcseszórásnál a tisztítási teljesítményre nagy hatással van a becsapódó szemcsék száma (egységnyi felületen mennyi szemcse-becsapódási pontot lehet megszámolni). Ezért nem mindegy, hogy a gépben mennyi és mekkora szemcse van, és a mûködõ keverék kialakult-e?
A szemcsenagyság és a szemcseszám közötti összefüggést a következõ táblázat mutatja: Sörét tip. S S S S S S S
170 280 330 390 460 550 660
Névleges méret mm
Ütközési szám db/kg szemcse
Éles szemcse
0,4 0,7 0,4 1,0 1,2 1,4 1,7
2.640.000 550.000 366.000 204.600 121.000 70.400 42.250
G 40 G 25 G 18 G 16 G 14 G 12
A táblázatból jól látható, hogy egy szemcse méreteltérés csökkenés közel megduplázza az egységnyi tömeg szemcseszámát. A mûködõ keverék kialakulása pedig tovább sokszorozza ezt a darabszámot.
Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a hatékony és gazdaságos szemcseszóráshoz a legjobb választás az öntött acélszemcse, mivel minden szórási technológiához a legjobb választékot kínálja.
Éles G jelû szemcse
Acélszerkezetek 2006/3. szám
S jelû gömb szemcse (sörét)
75
MEGRENDELÔLAP Elôfizetésben megrendelem a MAGÉSZ Acélszerkezetek címû folyóiratot Elôfizetési díj: 1 évre 3200 Ft+áfa és postaköltség.
példányban.
Megrendelô: Cím: Telefon/fax/e-mail: Fizetés:
átutalással
A megrendelôlapot az alábbi címre kérjük: MAGÉSZ, Dr. Csapó Ferenc 1161 Budapest, Béla utca 84. Tel./fax: 1/405-2187
aláírás, bélyegzô
✄ FELHÍVÁS Szövetségünk
„Korrózióvédelmi Ankétot” szervez. Idõpontja: 2006 október 11. (szerda) Kezdés: 9.00 órakor Helye: 1051 Budapest, Október 6. u. 7. sz. (MVAE I. em.) A rendezvény célja, hogy tervezõinket, gyártóinkat, valamint az építésben részt vevõ társaságainkat, egyéni tagjainkat, közelebb hozzuk a korrózióvédelmet magas színvonalon megvalósító gyártó, kivitelezõ és forgalmazó cégekhez. Az Ankéton kívánunk lehetõséget biztosítani a legújabb termékek, technológiák bemutatására. A rendezvényre tagjainknak a részvétel ingyenes, mivel ezzel is szeretnénk a nagyobb megjelenést elõsegíteni. Tagvállalataink felsõvezetésén túlmenõen szívesen látnánk azon mûszaki kollégákat, akik tervezõként, mûszaki elõkészítõként, szerzõdéskötõként, gyártás- és kivitelezõ vezetõként tevékenykednek, és meghatározó a szerepük egy-egy objektum magas színvonalú megvalósításában. Tagvállalataink részérõl 3–4 fõ részvételére is lehetõség van. A szervezés érdekében kérjük, hogy részvételi szándékukat szíveskedjenek jelezni 2006. október 4-ig
[email protected] (Dr. Csapó Ferenc titkár részére.)
H I R D E T É S 1 oldal (A/4) színes: MAGÉSZ tagoknak 100 000 Ft+áfa, külsô cégeknek 140 000 Ft+áfa
Azon partnereink részére, akik minden számban hirdetnek (4 db/év), 10% kedvezményt adunk.
1/2 oldal (A/5) színes: MAGÉSZ tagoknak 50 000 Ft+áfa, külsô cégeknek 70 000 Ft+áfa
Nagy József Telefon: 06 20 9783-927 E-mail:
[email protected]
76
Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja – Journal of the Hungarian Steel Association
Kiadja a Magyar Acélszerkezeti Szövetség 1161 Budapest, Béla u. 84. Tel./fax: (1) 405-2187, E-mail:
[email protected] Felelôs kiadó: Markó Péter Felelôs szerkesztô: Dr. Csapó Ferenc A szerkesztô munkatársa: Nagy József ISSN: 1785-4822 Készült: TEXT Nyomdaipari Kft. Dunaújváros, Papírgyári út 49., 2401 Pf. 262 Telefon: (25) 283-019, Fax: (25) 283-129, E-mail:
[email protected]
Acélszerkezetek 2006/3. szám
2400 Dunaújváros, Papírgyári út 49. Telefon: (25) 512-512 Fax: (25) 512-513 E-mail:
[email protected] Honlap: www.molnarrt.hu