Együttdolgozó acél-beton lemezek

Átírás

1 Egüttdolgozó cél-eton lemezek számítógées tevezése D. Köllő Gáo 1, Oán Zsolt, Godj Teodo 3, Muesn Olmu 4 1 Kolozsvá Műszk Egetem, PFT. Kolozsvá, 3 ALMAA Kft. Kolozsvá, 4 DUME Kft. Kolozsvá 1. Bevezetés Lemezszekezetekől Vsútvonlnkon, különöskéen dom- és hegvdék vonlnkon gkn lklmzhtók z ú.n. teknőhdk 1 1 m-es nílásg. Ng előnük, hog z ágztot jtuk átvezetk, és íg vsút feléítmén szekezetéen nem génelnek változttást. E hídszekezetek előne hgomános vseton teknőhdkkl szemen kse szekezet mgsság, ngo teheíó-kéesség és szekezet meevsége mtt dnmkus htások szemontjáól kedvező vselkedés. A következőken két egüttdolgozó cél eton lemezszekezetet muttunk e, eg tömö keesztmetszetű (A) és eg üeges keesztmetszetű lemezt (B), mndkét tíust Kolozsvá Műszk Egetem vsútéítő tnszékén fejlesztettük k, megtevezve z 1-es áán láthtó (A) tíust, melet előszö Kolozsvá Vsútgzgtóság vonln heleztek üzeme.. Tömö keesztmetszetű cél eton lemezek Az cél eton öszvélemezhíd keesztmetszet elendezését z 1. á szemléltet. 1. á A lemezszekezet eg vízszntes, foltonos, 8 1 mm vstg céllemezől áll, mele 4 6 mm távolság meevítő céllemezek (1 mm vstg) vnnk hegesztve, melek hossz megegezk vízszntes lemez hosszávl. Ezeknek függőleges hosszlemezeknek z oldlá vnnk felhegesztve kcsolóelemek, melek ztosítják z egüttdolgozást z célszekezet és eton között (. á). Bzonos távolság ezek kcsolóelemek (szögvs) ngo keesztmetszetűek és összekcsolják hosszlemezeket.. á Az egüttdolgozást ztosítn lehet z céllemezen átvezetett etonvs segítségével s (3. á). Műszk Szemle 18 33

2 z 3. á A -es és 3-s áán emuttott egüttdolgozást egütt s lehet lklmzn. Jo egüttdolgozás ztosítás édekéen lemez felfekvése közeléen üeges, függőleges meevítő elemek lklmzhtók (4. á). 4. á A lemez méetezésée következő számítás modellt hsználjuk (5. á), megállítv lemez méetet, mjd számítássl ellenőzzük mxmáls feszültségeket. /n σ nσ C h d Co M h do T h h σo d Tl 5. á Az egensúl feltételekől felíhtó egenletek: C + C T + T (1) C d + C d T d + M () A () egensúlú feltételt kfejtve, eg z-en másodfokú egenletet kunk (3), melnek megoldás éen súlvonl helzetét dj meg (4): [ + nh ] ( n 1)( h h ) n ( h h ) nh ( h h ) ( ) z + ( n 1)( h h) + n ( h h ) + [ ] z + α z + β z + γ (3) 1 z β 4αγ β α Ismeve súlvonl helzetét, z -t, és kszámítv (Ic) edukált deáls keesztmetszetű tehetetlenség nomtékát, eton és z cél legjon géne vett szntjén nomálfeszültség következő kéletekkel számíthtó: (4) 34 Műszk Szemle 18

3 σ M I ( h z) c σ ( n t ) ( ) σ n σ ( n f ) (5) A níóeőől számzó feszültségek: σ M z n I c σ ( n t ) ( ) σ n σ ( n f ) (6) Zsuvszk-kélettel számíthtók, hol: τ T S I M keesztmetszetet géne vevő nomték, T keesztmetszetet géne vevő níóeő. c (7) A (5),(6) és (7) kéleten Z, Ic és Sc, keesztmetszet geomet dtn kívül, függ edukálás ténezőtől (n): c ( nt ) z( n ) z( n f ) c ( nt ) Ic ( n ) Ic ( n f ) ( ) ( ) ( ) c nt Sc n Sc n f nt z n n I. (8) n f S A eton felső övéen nomál feszültség következő kélettel htáozhtó meg: σ n η 1 η +. 5ht 3 zm + z η +. 5ht + 3, (9) z hol η h z hl, l h h. A 6. áán levő dgmok segítségével különöző osztálú etonok esetén (n) leolvshtó különöző étékű fogtónomték M(kNm) áltl létehozott nomófeszültség ( ) σ keesztmetszet legjon géne vett etonövéen. σ f( n) eg üeges meevítő lemezzel endelkező lemezelemnél (4. á), hol h 3, 4 ; 75. ( { } ) 6. á Fgeleme véve ttós tehe, vlmnt övd deg ttó tehe áltl létehozott nomtékot (M) eg megválsztott lemezvstgság (h) mellett, 7. á eton osztál (n) és legjon géne vett etonöven létehozott nomálfeszültség összefüggését szemléltet. Műszk Szemle 18 35

4 7. á A 8. á eg 5,4 m nílású, szmmetkusn tehelt (5 x 5 kn + centfugáls eő 4 m) lemez számítását szemléltet z IMAGES számítógées ogm segítségével, emuttv lemez felső síkján feszültségek, vlmnt lehjlások eloszlását. 8. á 36 Műszk Szemle 18

5 Mvel húzott etonészt nem vettük fgeleme, számításnkn oln elkézelést óáltunk megvlósítn, hog húzott etonésze üegeket lkítottunk k, csökkentve íg szekezet önsúlát. Íg lkultk k z üeges egüttdolgozó lemezek. 3. Üeges egüttdolgozó öszvélemezek 3.1. Üeges keesztmetszetű lemezszekezetek Az célszekezetet hegesztett céllemezekől állítják elő. Az lsó és genclemezek vstgk ( 1 mm), felső vízszntes lemez vékon, ( 6 8 mm), ennek z fő szeee, hog á lehessen hegeszten kcsolóelemeket, melek lehetnek meev vg uglms kcsolóelemek (9. á). 9. á 9/ á meev kcsolóelemek (U domcél) 9/ á uglms kcsolóelemek (sál kcsolóelem) 9/c á uglms kcsolóelemek (foltonos céllemez, melen etoncél vn átvezetve) A hídszekezet keesztmetszet elendezése 1. áán láthtó, mjd hídszekezet keesztmetszete és z célszekezet, meev kcsolóelemekkel, 11. áán vn feltüntetve. 1. á 11. á Műszk Szemle 18 37

6 Az tt emuttott öszvélemez-szekezet számítás modelljét 1. á szemléltet. /n z σ nσ C σ nσ C h ho h-ho h t t T T T z C T T C hg I σo z<h-h σo II z>h-h 1. á Az I. és II. egensúl egenletől meghtáozhtó súlvonl helzete: z. I. C Tt + T + T Z I (1) II. C + C + C T + T Z (11) t II A súlvonl helzetét meghtáozó egenletek (1),(15): z t n + + n t [ ( + t ) + ht + h ( ) ] z ( + t )( h h h t ) + ht ( h h h ) + h ( )( h h ) (1) Jelölve β n[t ( + t ) + h t + h ( )] γ n[t ( + t )( h h + ht ( h h h t ) + h ) + h ( )( h h )] (13) β + 4γ z. 5( β)/ (14) ( h h ) + nt ( h h h t )( h h t ) + nh ( )( h h ) + + nt ( + t )( h h + t ) ( h h ) + mt ( + t ) + 4nt ( h h t ) + nh ( ) z (15) A méetezés számítások megkönnítése édekéen 1. áán emuttott két esete (I, II) és 13. áán láthtó jelölésekkel eg ogm segítségével meghtáozhtjuk zokt z elemeket, meleke méetezés és feszültségellenőzés számítások elvégzéseko szükségünk vn. A 13-s á jelölése következők: AC z deáls homogén keesztmetszet teülete (cm ); IC z deáls homogén keesztmetszet tehetetlenség nomték (cm 4 ) ; WI, WS z deáls homogén keesztmetszet keesztmetszet modulus (cm 3 ); AB nomott eton keesztmetszet teülete (cm ); AO célkeesztmetszet teülete (cm ); IO célkeesztmetszet tehetetlenség nomték (cm 4 ); SM nomott etonkeesztmetszet sttk nomték (cm 4 ); ICT keesztmetszet csvás másodendű nomték (cm 4 ); AN semleges vonl, z semleges tengel helzetét htáozz meg (cm); CGC z deáls keesztmetszet súlontj. Ezen elemek kszámítás következő, 13. á jelölése szent, eg számítógées ogm segítségével töténk. Az eedméneket z 1. és. tálázt ttlmzz. 38 Műszk Szemle 18

7 Z<H-HO B/N H HO H-HO TI HP HI.5[B-(A+TB)] TB CGB CGC CGO A TB.5[B-(A+TB)] ZO ZBO.5Z ZC B Z>H-HO B/N H-HO CGB.5Z Z H TI CGC ZBO HO HI TB CGO TB ZO ZC HP.5[B-(A+TB)] A.5[B-(A+TB)] B 13. á A semleges tengel (AN) eton keesztmetszetet metsz z<h-h 1. tálázt Z AB ZC AC ZB ICT IC AO ZCO WS ZO SM WI IO CT H 3 cm B1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 3 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E-3 Műszk Szemle 18 39

8 Z AB ZC AC ZB ICT IC AO ZCO WS ZO SM WI IO CT H 34 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 36 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 38 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 4 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 4 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 44 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 46 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 48 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 5 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 3 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 4 Műszk Szemle 18

9 Z AC IC WS WI AB ZB AO ZO IO ZC ICT ZCO SM CT H 3 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-.3 H 34 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 36 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 38 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N E-3 H 4 cm B 1 cm A 4 cm TI.6 cm N A semleges tengel (AN) z célszekezetet metsz z>h-h. tálázt Z AB ZC AC ZB ICT IC AO ZCO WS ZO SM WI IO CT H 3 cm B1 cm A 4 cm TI.6 cm N E- H 3 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 34 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N Műszk Szemle 18 41

10 Z AB ZC AC ZB ICT IC AO ZCO WS ZO SM WI IO CT H 36 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 38 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 4 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N H 4 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 44 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 46 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 48 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 5 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 3 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 3 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- 4 Műszk Szemle 18

11 Z AB ZC AC ZB ICT IC AO ZCO WS ZO SM WI IO CT H 34 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N E- H 36 cm B 1 cm A 4 cm TI. 6 cm N A feszültségeket (5,6) kéletek segítségével htáozzuk meg, fgeleme véve ttós teheket, övd deg htó teheket, vlmnt fádás hsznált edukáló ténezőt. σ M I ( h z) c σ ( n t ) ( ) σ n σ ( n f ) σ M z n I c σ ( n t ) σ ( n ) σ ( n f ) {[ σ ( n ) + σ ( n )]; [ σ ( n ) σ ( n )]} σ mx t t + mx f {[ σ ( n ) + σ ( n )]; [ σ ( n ) σ ( n )]} σ mx t t + mx f (16) A (16) kéletek segítségével htáozzuk meg legngo feszültségeket eton és z cél legjon géne vett öveen. 3.. Vsetonlemez és célcsövekől klkított lemezek A Műszk Szemle 17. számán közöltünk eg megközelítő megoldást. Most ontos kéleteket közöljük. Két esetet különöztetünk meg: 1. A semleges tengel z célcsövet metsz (14.á) Műszk Szemle 18 43

12 44 Műszk Szemle á Első léésen meghtáozzuk z Y koodnát endszeen z és szcsszákt. ± + x ; + ± + x Az ABCD teületet S-el jelöljük és következőkéen számítjuk: ( )( ) x dx x S (17) A etonlemezen vlmnt z célcsően keletkezett nomó lletve húzóeők következőkéen számíthtók: ( ) [ ] σ S π T ; σ S C ; σ σ h C e s + (18) A semleges tengel helzetét mghtáozó egenlet: T C C + (19) A (17) összefüggést kfejtve, következő kéletet kjuk: ( )( ) + csn csn S () hol: és + A (18) és () összefüggéseket ehelettesítve (19) egenlete megkjuk -t

13 A semleges tengel helzetét ( ) mghtáozó egenlet: ( h + ) n π( ) [ S]( h h ) n S (1) + h S-teületet (17) összefüggés szent kell meghtáozn ; ne /E A semleges tengel helzetét meghtáozó egenletet (1) csk numekus közelítő módszeek segítségével lehet megoldn.. A semleges tengel eton keesztmetszetet metsz (15.á). A húzott etonészt elhngoljuk számításn. 15. á A etonkeesztmetszeten lletve z célkeesztmetszeten létejött nomó- lletve húzóeő C ( h ) ( ) 1 σ σ h D ; T π σ () h n n A semleges tengel helzetét következő egenlet htáozz meg (3): ( h ) C T (3) A ehelettesítések után kjuk (4) nπ ( )( h D) ( ) nπ( )( h D) + nπ (4) n π ( ) + nπ ( )( h D) nπ( ) (5) Ismeve semleges tengel helzetét (, ), meghtáozhtók z deáls, ún. cél edukált keesztmetszet sttk jellemző (tehetetlenség nomték I, keesztmetszet A és sttk nomték S). Ezek smeetéen können meghtáozhtók legjon génevett keesztmetszet nomál- és csúszófeszültsége ( σ, τ ). Műszk Szemle 18 45

14 4. Számítógées tevezés Mvel z tt emuttott háom öszvélemez nem szokvános szekezet [ezeket kolozsvá Műszk Egetemen tevezték meg, (Köllő G. 199)], éen ezét szükségesnek ttjuk eg oln számítógées ogm meglkotását, mel megkönnít ezen szekezetek megtevezését. (KION ogm) Mnd háom emuttott szekezet tevezésénél lklmzn lehet emuttás keülő ogmot. A ogm keesztmetszet elemek megválsztás után teheléseket (állndó tehek, vont tehelés) htáozz meg, lehetőséget ntv különöző tíusú vonttehelés megválsztásához (hz szvánok, Euocode1). Ezután következk z génevételek [níóeő (T), fogtónomték (M)] meghtáozás, mjd legjon génevett keesztmetszeten ogm segítségével kszámíthtók nomálfeszültségek (σ) nomott etonöven, húzott célöven vlmnt csúszófeszültségek (τ), fgeleme véve szueozícó elvét. Az eőtn követelmének kelégítését háom állotn kell megvzsgáln: övd deg htó tehelés esetéen (vonttehelés); eton lssú lkváltozásnk és zsugoodásánk fgeleme vételével; fgeleme véve övd deg htó tehelés gkoságát, (fádás jelensége). Az tt felsoolt háom eset mndenkéen más-más edukáló ténezőt (n) kell lklmzn. Hjlított ttókól vn szó tehát ún. cél edukált deáls keesztmetszet jellemzőkkel dolgozk ogm. Bámelk eseten, különöző tehelés komnálások után számított feszültségek (σ, τ) elemzése után (σ mx σ megengedett ) ogm lehetőséget ztost ámlen változttás (keesztmetszet méete, ngok mnősége, tehelés st.), mjd újvégz z génevételek számítását. Következk lemezszekezet mxmáls lehjlásánk számítás és összehsonlítás szvánok áltl megengedett legngo lehjlássl legelőntelene tehelés komnácó esetén, (f mx f megengedett ). H ez feltétel s teljesül, ogm segítségével meghtáozhtjuk lemez fél hosszúságá jutó legngo csúszóeőt, vlmnt ennek változását, és eg megválsztott kcsolóelem (tö tíusú kcsolóelem s kválszthtó) esetén, ezeknek számát és elhelezését lemez hosszán. A KION ogm können lklmzhtó, nem génel mgs szntű számítógé-kezelő smeeteket. A következőken emuttunk néhán felhsználó lkot. 16. á Megjegzés: ( áeszédlkn tlálhtó omán nelvű kfejezések lefodítás mg nelve) Dmensun keesztmetszet méetek, deschdee fesztávolság (L), lăţme fâşe (), gol fâşe (), gosme tlă nfeoă (h), gosme nmă (t), gosme tlă sueoă (t), înălţme nmă (h), înălţme stuctuă (h), înălţme tmn (h tm ), lăţme tmn ( tm ), lăţme tvesă ( tv ), înălţme tvesă (h tv ), gosme tă stă (h s ), gosme eton ntă keesztmetszet lejtést ztosító eton 46 Műszk Szemle 18

15 vstgság, gosme hdozolţe szgetelés vstgság, gosme otecţe hdozolţe védőeton vstgság, geutăţ volumetce fjsúl, eton (lcă) lemeze öntött eton, eton ntă keesztmetszet lejtést ztosító eton, hdozolţe szgetelés, otecţe hdozolţe védőeton, tă stă zuzottkő, oţel cél, t cle vágán tíus, t şnă sn tíus, t tvesă tllj tíus, mtele ngmnőség, cls etonulu eton osztál, tul de oţel cél tíus, vlo ezultte számított étékek, lăţme od (B) keesztmetszet szélesség, numă fâş lemezelem szám. 17. á Megjegzés: Momente ş foţe tăetoe mxme mxmáls fogtónomték (M) és níóeő (T), legeţ tul de convo dot megfelelő vonttehelés kválsztás, coefcentul dnmc dnmkus ténező, clculeză momente ş foţe tăetoe fogtónomték és níóeő számítás, încăcă emnente állndó tehelés, încăcă utle hsznos tehelés (vonttehelés). Műszk Szemle 18 47

16 18. á Megjegzés: Cctestc geometce le secţun jellemző keesztmetszet elemek számítás. 19. á Megjegzés: Efotu nomle ş tngenţle nomálfeszültségek (σ) és csúszófeszültségek (τ), σ o nomálfeszültség céln, σ nomálfeszültség etonn, τ csúszó feszültség, vefcă ellenőzések 48 Műszk Szemle 18

17 . á Megjegzés: Vefce efotu ş săgetă nomál és csúszó feszültségek vlmnt mxmáls lehjlás ellenőzése, efotu unte feszültségek, săgetă lehjlás. Műszk Szemle 18 49

18 1. á Megjegzés: Conecto kcsolóelemek, foţ de lunece e ezem ş l mjlocul deschde csúszóeő számítás lemez szélső (L) és közéső (Lc) keesztmetszetéen, foţ de lunece totlă teljes csúszóeő lemez fél hosszán, legeţ tul de conecto kcsolóelem kválsztás, clculeză Lcon ş N. de conecto kcsolóelem teheíás és számánk meghtáozás. 5 Műszk Szemle 18