TARTÓ(SZERKEZETE)K. 8. Tartószerkezetek tervezésének különleges kérdései (állékonyság, dilatáció, merevítés) TERVEZÉSE II.

Átírás

1 TARTÓ(SZERKEZETE)K TERVEZÉSE II. 8. Tartószerkezetek tervezésének különleges kérdései (állékonyság, dilatáció, merevítés) Dr. Szép János Egyetemi docens

2 Az előadás tartalma Szerkezetek teherbírásának kimerülési formái Szerkezetek állékonysága Felborulással szembeni biztonság Elcsúszással szembeni biztonság Felúszással szembeni biztonság Szerkezetek stabilitása Dilatáció 2

3 Teherbírás kimerülése A teherbírás kimerülésének három formája van: Szilárdsági Állékonysági Stabilitási 3

4 Teherbírás kimerülése A szilárdsági tönkremenetel döntően az anyag szilárdságától (f) függ Az állékonysági tönkremenetel esetén a szerkezet egésze mozdul el, amelynek három formája van: Felborulás Elcsúszás Felúszás A stabilitásvesztés szintén háromféleképp következhet be: Kihajlás Kifordulás Horpadás 4

5 Állékonyság A helyzeti állékonyság a merev testnek tekintett tartószerkezet vagy szerkezeti rész helyzetének olyan hirtelenszerű, lényeges megváltozása, amelyben az építőanyagok és/vagy a talaj szilárdsága általában nem játszik szerepet, és ezért elhanyagolható. 5

6 Állékonyság A helyzeti állékonyság teherbírási határállapotának (EQU) vizsgálata során az adott tervezési helyzetben és a hozzá tartozó hatáskombinációban igazolni kell, hogy Ahol E d,dst : a destabilizáló hatásokból származó igénybevételek (erő, nyomaték) tervezési értéke E d,stb : a stabilizáló hatásokból származó igénybevételek (erő, nyomaték) tervezési értéke 6

7 Felborulással szembeni biztonság Alapelv: a felbillenést akadályozó erők nyomatékának nagyobbnak kell lennie a jelenséget előidéző erők nyomatékánál 7

8 Felborulással szembeni biztonság 8

9 Elcsúszással szembeni biztonság Nagyon ritka, hogy az eredő tömegerőnek csak függőleges komponense van Mindazon műtárgyak esetében, amelyekre az alapsík felett vízszintes erők hatnak (víz áramlási folyása, földnyomás, stb.) meg kell vizsgálni 9

10 Elcsúszással szembeni biztonság 10

11 Felúszással szembeni biztonság Főként kis súlyú (könnyű, nagy térfogatú műtárgyak, mint pl. földalatti tartály, aluljáró, földalatti garázs stb.) a nyugalmi vízszint alatt alapozott építmények vagy műtárgyak esetében merül fel a vizsgálat szükségessége Az ellenőrzéshez az alap és a szerkezet önsúlyának, a földnyomásból származó aktív és passzív, valamint a súrlódásból származó erőknek és a felhajtó erőnek az egyensúlyát kell vizsgálni 11

12 Felúszással szembeni biztonság Alapelv: a felhajtó erő eredője kisebb legyen, mint a szerkezet és a leterhelő földtömeg súlya Megoldási lehetőségek: A műtárgy talplemezét az oldalfalakon túlnyújtjuk Lehorgonyzás cölöpökkel, réspillérekkel, talajhorgonyokkal 12

13 Szerkezetek stabilitása Egy szerkezet, vagy szerkezeti elem viselkedésének hirtelen, a keresztmetszeti feszültségekkel nem magyarázható megváltozását, teherbírásának ugrásszerű lecsökkenését stabilitásvesztésnek nevezzük A stabilitásvesztés a szerkezet/szerkezeti elem azonnali tönkremenetelét, és ezzel akár az egész építmény összeomlását idézheti elő, ezért elkerülése az egyik legfontosabb mérnöki feladat 13

14 Szerkezetek stabilitása A stabilitásvesztés lehet: Globális Nyomott rudak kihajlása Hajlított tartók kifordulása Lokális Nyomott és/vagy hajlított lemezek horpadása Keresztirányban nyomott lemezek beroppanása (közvetlenül terhelt gerinc beroppanása) Nyírt lemezek horpadása 14

15 Síkbeli rúdkihajlás A kihajló rúd alakja síkgörbe, keresztmetszete nem torzul, nem csavarodik 15

16 Térbeli elcsavarodó kihajlás A keresztmetszetek nem torzulnak Nyomóerő esetén síkbeli vagy térbeli elcsavarodó kihajlás Nyomaték kifordulás Eredeti alak Deformált alak (Elmozdulás + elcsavarodás) 16

17 Kihajlási ellenállás 1. Keresztmetszet osztályba sorolása 2. Kihajlási hosszak meghatározása 3. Viszonyított karcsúságok meghatározása 4. Kihajlási görbe kiválasztása 5. Kihajlási ellenállás meghatározása 17

18 Kihajlási ellenállás Stabilitás szempontjából megfelel, ha km. osztály: 4. km. osztály: χ: kihajlási csökkentő tényező, amely a viszonyított karcsúság (λ) függvénye 18

19 Kihajlási ellenállás Viszonyított karcsúság 19

20 Kihajlási ellenállás Kihajlási görbék kiválasztása 20

21 Kihajlási ellenállás Viszonyított karcsúság km. osztály: 4. km. osztály: Euler karcsúság: 21

22 Kihajlási ellenállás Helyettesítő Euler-rúd: 22

23 Rúdkifordulás Elcsavarodás + torzulás 23

24 Kifordulási ellenállás Kifordulás szempontjából megfelel, ha ahol 1. és 2. km.-i osztály 3. km.-i osztály 4. km.-i osztály Kifordulási csökkentő tényező a viszonyított karcsúság alapján 24

25 Kifordulási ellenállás Viszonyított karcsúság Kritikus nyomaték Z: geometriai viszonyoktól függő tényező 25

26 Lemezhorpadás (lokális) Hosszirányú feszültségek hatása 26

27 Lemezhorpadás (lokális) Nyírófeszültségek hatására kialakuló nyírási horpadás 27

28 Lemezhorpadás (lokális) Beroppanás, gyűrődés: Közvetlen erőbevezetésnél (pl. támaszreakció) Megoldás: merevítés: a lemez vastagítása nélkül érhetünk el nagyobb stabilitási ellenállást 28

29 Lemezhorpadás (lokális) Interakciók általában erősítik egymást fontos a kölcsönhatás vizsgálata! (a) Lemezhorpadás és rúdkifordulás interakciója (b) Beroppanás és rúdkifordulás interakciója Lemezhorpadás (hajlítás) és teljes lemez nyírási horpadása 29

30 Dilatáció Dilatáció = az épületben kialakított mozgási hézag, amelyet az épületrészek eltérő mozgása és/vagy a szerkezetek hőtágulása tesz szükségessé A mozgások kontrollálására és a károk megelőzésére dilatációs szerkezeteket helyezünk el A dilatációs szerkezetek mind horizontális, mind vertikális irányban keresztülfutnak az épületen, gyakran az épület magasságával együtt szélesednek is 30

31 Dilatáció A szerkezeti dilatációs profilnak az épületmozgás 4 típusát kell kezelnie: Hőtágulás és zsugorodás Épületsüllyedés Szél miatti kilengés Szeizmikus hatás 31

32 Dilatációs szakasz hossza A dilatációs szakasz hossza elsősorban az anyagfajtáktól, továbbá attól függ, hogy a tartószerkezet külső hőhatásnak közvetlenül kitett vagy attól védett Tartószerkezet anyaga Dilatációs szakasz hossza [m] - Külső hőhatástól védett 32 Dilatációs szakasz hossza [m] - Külső hőhatásnak kitett Fa Korlátlan Korlátlan Acél Előregyártott vb. váz Monolit vb. váz Nem vázas vb. szerkezet Tégla és kőfal

33 Dilatációs szakasz hossza A dilatációs szakasz hossza függ továbbá attól is, hogy a hő okozta mozgások mennyire kedvezőtlenek a szerkezetre, azaz milyen a szerkezeti részek kapcsolata Nem vázas szerkezetnél a vázassal szemben, valamint a monolit vasbeton váznál az előregyártott épülettel szemben kisebb dilatációs hosszat tudunk megengedni Az előregyártott vasbeton, valamint az acélszerkezetű épületek esetében a csomópontok általában meglehetősen nagy elmozdulást tesznek lehetővé (pedig az acél hőtágulása a legnagyobb!) Tervezhetünk nagyobb dilatációs szakaszt is de ekkor figyelembe kell venni a szerkezet méretezésekor a hőmozgásból eredő hatásokat! 33

34 Dilatációs szakasz kialakítása Szerkezeti megoldása: Kettőzött pillérrel (fallal) Csúszó másodlagos szerkezetekkel (kis fesztávolság esetén) 34

35 Dilatációs szakasz kialakítása 35

36 Dilatáció A sok apró egységből épített vagy nagyobb egységekből álló ház között dilatációs mozgás szempontjából jelentős különbségek lehetnek pl. régi téglaépületek szokványos repedései érzékeny kialakítások: Vasbeton koszorú téglafal csatlakozása, elsősorban lapostetőkön (nagy hőingadozás) Fafödém (száraz-nedves állapot váltakozása) 36

37 Köszönöm a figyelmet! 37