Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja Journal of the Hungarian Steel Association

Átírás

1 2006 I. évfolyam 1. szám Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja Journal of the Hungarian Steel Association Ipari acélszerkezetek szerelése Fotó: Pelcz József Kivitelezô: tagvállalatunk, a R&M TS Kemon Kft. A TARTALOMBÓL: Korszerû hegesztô- és vágóeljárások, berendezések az acélszerkezet-gyártásban Acélszerkezetek optimálása tûzvédelemre Árrobbanás és spekuláció a horgany világpiacán Eurocode és Web alapú szerkezettervezés az e-design rendszerrel (opponált) Szélerômûvek alkalmazása energetikai és környezetvédelmi problémáink enyhítésére Acél térrács rúdjainak numerikus vizsgálata és kalibrálási lehetôségei Tûzihorganyzott termékek kezelése és megmunkálása II. MAGÉSZ tagnévsor

2 2400 Dunaújváros, Papírgyári út 49. Tel.: (25)

3 TÁJÉKOZTATÓ AZ ELNÖKSÉGI ÜLÉSRÕL A MAGÉSZ elnökségi ülését december 7-én tartotta a Magyar Vas- és Acélipari Egyesülés hivatalos helyiségében. Az ülést Markó Péter elnök vezette. Az ülésen az alábbi témák kerültek megtárgyalásra: A ÉVI MUNKATERV ELKÉSZÍTÉSE Az elõzõ elnökségi ülésen elfogadott ajánlások alapján összeállított MUN- KATERV sz. tervezetét az elnökség megtárgyalta és kiegészítette. A kiegészített Munkaterv elfogadásáról és a közgyûlés elé terjesztésérõl a következõ elnökségi ülésen hoz határozatot. EGYEBEK Költségvetés 2005 Idõarányos felhasználását az elnökség áttekintette, és elfogadta az ülésre elõterjesztett pénzügyi kimutatást. Tagdíj 2006 Az elnökség a i ülésén azzal bízta meg a titkárt, hogy készítse elõ megvitatásra, milyen kihatása lenne a tagdíjbevételre, ha az alsó árbevételi sávot 500 M Ft-ban határoznánk meg. A év adatai alapján: M Ft árbevétel alatt 9 cég fizetett összesen: E Ft tagdíjat. Ebbõl: 7 cégnek 500 M Ft alatt van az árbevétele. 2 cégnek M Ft között van az árbevétele. Változatok: ma: a 7 cég 7x180 E Ft= E Ft tagdíjat fizet. ha: a 7 cég 7x90 E Ft= 630 E Ft tagdíjat fizet, diff.: -630 E Ft 7x100 E Ft= 700 E Ft tagdíjat fizet, diff.: -560 E Ft 7x120 E Ft= 840 E Ft tagdíjat fizet, diff.: -420 E Ft 7x130 E Ft= 910 E Ft tagdíjat fizet, diff.: -350 E Ft Az elnökség a fentiek alapján nem foglalt állást és úgy döntött, hogy a következõ ülésre újabb elõkészítés készüljön, amely tartalmazza a teljes tagdíjsáv bemutatását. Amennyiben az elnökség úgy dönt, hogy változtatásra kerül a jelenleg érvényes tagdíj mértéke, úgy közgyûlési elõterjesztésre van szükség. Tagfelvétel Az elnökség egyhangúlag elfogadta az SBS Szerelõ, Javító és Szolgáltató Kft. (SBS Kft.) (székhelye: 3358 Erdõtelek, Fõ út, Kalász tanya, Pf. 7) tagfelvételi kérelmét. A cég 2005 december 7-étõl a MAGÉSZ tagja. Képviselõje a Szövetségben: Balogh László ügyvezetô igazgató. Az elnökség egyhangúlag elfogadta az ESAB Kft. (székhelye: 1117 Budapest, Budafoki út ) pártoló tagi felvételi kérelmét. A döntés értelmében az ESAB Kft január 1-jétõl a MAGÉSZ pártoló tagja. Képviselõje a Szövetségben: Kristóf Csaba mûszaki vezetõ. Adatbázis Az elõzõ elnökségi ülésen döntés született arról, hogy az adatlapokat februárban küldjük ki, kiegészítve néhány kérdést tartalmazó kérdõívvel. A kérdõívet az elnökség jóváhagyta. Alapszabály módosítása A Szövetség céljának megvalósítását szolgáló eszközök c. fejezet (Alapszabály III.) módosításra szorul, mivel több pontjában nem felel meg mai céljainknak. Az elnökség által módosított Alapszabályt a közgyûlésnek kell elfogadnia. Az elnök azt kérte az elnökség tagjaitól, hogy január 25-éig javaslataikat juttassák el a titkárnak. Cégismertetõ kiadása Tagvállalataink tevékenységének, lehetõségeinek, kapacitásának, elérhetõsé- Szövetségi hírek Association News Hírek News Pályázati felhívások Konferencia rendezvény Conference event Korszerû hegesztõ- és vágóeljárások, berendezések az acélszerkezet-gyártásban Advanced welding & cutting technologies, equipments for production of welded structures... 6 Acélszerkezetek optimálása tûzvédelemre Optimization of steel structures for fire resistance Árrobanás és spekuláció a horgany világpiacán Priceboom and speculation in the zinc worldmarket Eurocode és Web alapú szerkezettervezés az e-design rendszerrel e-design as a Eurocode and Web-based Structural Design System Szélerômûvek alkalmazása energetikai és környezetvédelmi problémáink enyhítésére Use of windpower plants decrease of our energetic and enviromental questions Acél térrács rúdjainak numerikus vizsgálata és kalibrálási lehetôségei Numerical examination and calibration of a steel space-truss Tûzihorganyzott termékek kezelése és megmunkálása II Treatment of hot dip galvanized steel II TimeTwin Digital A legnagyobb leolvasztási teljesítmény, a dupla hegesztõhuzalnak köszönhetõen.. 61 TimeTwin Digital Top deposition rate thanks to two wire electrodes Alkatrészek, részegységek átmeneti korrózióvédelme Temporary protection of parts and subassemblies against corrosion Tájékoztatás a MAGÉSZ Magyar Acélszerkezeti Szövetségrõl Magyar Acélszerkezeti Szövetség lapja Journal of the Hungarian Steel Association Acélszerkezetek 2006/1. szám 1

4 gének ismertetése minél szélesebb körben fontos feladata a Szövetségnek. Ezzel is megkülönböztetjük magunkat a kívülállóktól. A 2002-ben kiadott Cégkatalógus mára idejét múlta, és ismételt kiadása nem lenne célravezetõ, mivel tagvállalataink tevékenysége jelentõsen fejlõdött, valamint több cég tagsági viszonya megszûnt és újak léptek be. Az elnökség egyetért a Cégismertetõ kiadásával az alábbiak szerint: csak magyar nyelvû legyen, A/4 formátumú ( Acélszerkezetek különszám) két oldal/tagvállalat terjedelemig a MAGÉSZ finanszírozza a kiadást. További oldal is megjelentethetõ térítés ellenében. A II. félévi programok áttekintése Az Acélszerkezeti ankét (MAGÉSZ KTE) án Gyártás és szerelés visszahatása a tervezésre címmel elmaradt. Tagjainkat értesítettük. A 9. sz. Fémszerkezeti Konferenciát (MAGÉSZ MKE ALUTA) án Gyártástechnológiák, vizsgálatok és minõsítés címmel megtartottuk. A levezetõ elnök Markó Péter, a MAGÉSZ elnöke volt. Értékes, jól sikerült konferenciának értékeljük. (cikkünket lásd a 4. oldalon) Bejelentések Földi András úr tájékoztatta az elnökséget arról, hogy a Margit híd 2006 áprilisában lesz 130 éves. Ebbõl az alkalomból cikket jelentetünk meg az Acélszerkezetek címû folyóiratban. Markó Péter úr tájékoztatta az elnökséget a társszervezetek tervezett együttmûködésérõl, esetleges egyesülésérõl. A MAGÉSZ már korábban közölte, hogy a szövetségek közötti együttmûködést jónak tartja, de mindenféle fúziótól elzárkózik. Miután terjedõben vannak az öszvérszerkezetek, kívánatosnak mutatkozik a vasbeton szakma szervezetével együttmûködni. Az elnök Földi András elnökségi tagot kérte fel a kapcsolat felvételére. HÍREK KIVÁLÓ ÉPÍTÉSI TERMÉK MINÕSÉGJEL 2006 február 2-án a Magyar Építõanyagi Szövetség (MÉASZ) szervezésében került megrendezésre az a szakmai értekezlet, ahol a résztvevõk megismerhették és véleményezhették a Kiváló Építési Termék minõségjel (KivÉT) bevezetésére készített tervezetet. Az építési piac egészére jellemzõ, hogy nem érvényesülnek a korszerû, az EU színvonalának és elvárásainak megfelelõ mûszaki követelmények, emiatt az építmények minõsége, tartóssága gyenge. Az építtetõk, kivitelezõk, valamint az építési termékek forgalmazóinak és gyártóinak közös érdeke e kedvezõtlen folyamatnak gátat vetni. A megoldást számos EU tagállamban megtalálták és sikerrel alkalmazzák: védjegy (minõségjel) bevezetésével kell megkülönböztetni a jó minõségû és tartós építési termékeket. A jól ismert CE megfelelõsségi jelölés csak a használatra való alkalmasságot és az alapvetõ követelményeknek való megfelelést jelöli, nem utal a minõségi többletteljesítményre, vagy a termékhez kapcsolódó szolgáltatások fajtáira és színvonalára. A CE jelölés mellett minõségjel használata különösen indokolt, mert a felhasználók széles köre számára jól érzékelõ módon jelzi, hogy az áruk EU-n belüli szabad mozgásához szükséges kötelezõ mértéken felül a termék egyéb elõnyös tulajdonságokkal is rendelkezik. A Kiváló Építési Termék minõségjel legfõbb erkölcsi tartalmát és szakmai súlyát az adja, hogy a rendszert maga az építõanyag-gyártók közössége hozza létre és mûködteti állami szervezetek egyetértésével és támogatásával. A minõségjel használatára minden Magyarországon gyártott vagy forgalmazott építési termékkel, termékcsaláddal pályázni lehet, melyet ipari körülmények között, sorozatban állítanak elõ, és a vonatkozó jogszabályoknak megfelelõen hozzák forgalomba. Pályázhat: minden jogi személy, jogi személyiség nélküli gazdasági társaság, egyéni vállalkozó, kisiparos vagy alkotóközösség, amely az építési terméket gyártja vagy forgalmazza. (forrás: Kiváló Építési Termék minõségjel szakmai bemutató értekezletének munkaanyaga) A HUNGEXPO ZRT. megküldte kiállítási programját 2006-ra, amelybõl a szakmánkat érintõ rendezvényeket az alábbiakban közöljük: CONSTRUMA Nemzetközi építõipari szakkiállítás INDUSTRIA Nemzetközi ipari szakkiállítás SECUREX Nemzetközi munka,- tûzés biztonságvédelmi szakkiállítás CHEMEXPO Nemzetközi vegyipari és mûanyagipari szakkiállítás BNV Budapesti Nemzetközi Vásár INFOmarket INFOtrend Információtechnológia és telekommunikációs vásár ÖKOTECH Nemzetközi környezetvédelmi és kommunális szakkiállítás Acélszerkezetek 2006/1. szám

5 AZ ÉV ACÉLSZERKEZETE NÍVÓDÍJ Ismét megjelentettük AZ ÉV ACÉLSZERKEZETE NÍVÓDÍJ pályázati felhívásunkat. Sajnos a megjelölt beadási határidôig pályázat nem érkezett. ACÉLSZERKEZETI DIPLOMADÍJ A felsõfokú intézményekben kiemelkedõ színvonalon végzett mérnökök anyagi és erkölcsi támogatására alapított ACÉLSZERKEZETI DIPLOMADÍJ pályázatra az alábbi pályamunkák érkeztek: BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke: Dóka Zsolt: ACÉLSZERKEZETÛ HANGÁR TERVE Kis László: KÖZÚTI HÍD TERVE Kocsis János Zoltán: VASÚTI HÍD TERVE Szabó Lívia: PARKOLÓHÁZ TERVEZÉSE TÛZTEHERRE A bírálatok ismeretében a MAGÉSZ elnöksége dönt a díjak odaítélésérõl. A DIPLOMADÍJAK átadására közgyûlésünkön május 10-én kerül sor. FELHÍVÁS 130 éves a Margit híd címmel kerül megrendezésre a XXV. Acélszerkezeti Ankét a BFFH Közlekedési Ügyosztály, BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke, KTE Mérnöki Szerkezetek Szakosztálya, MAGÉSZ, FKF Rt., FÔMTERV Rt., MSc Kft. közös szervezésében. Helye: BME Díszterme Idôpont: május 3. ( ) Acélszerkezetek 2006/1. szám 3

6 KONFERENCIA RENDEZVÉNY CONFERENCE EVENT 9. SZ. FÉMSZERKEZETI KONFERENCIA (2005. november 28.) A konferenciát hasonlóan az elõbbi évekhez három szakmai szervezet rendezte: MAGÉSZ Magyar Acélszerkezeti Szövetség MKE Magyar Könnyûszerkezetes Egyesület ALUTA Alumínium Ablak és Homlokzat Egyesület A konferencia címe: Vizsgálat, minõsítés, gyártástechnológia Levezetõ elnök: Markó Péter, a MAGÉSZ elnöke A konferencián elhangzott elôadások: A konferencia résztvevôi VIZSGÁLATOK A BME TARTÓSZERKEZETI LABORATÓRIUMÁBAN Dr. Dunai László egyetemi tanár (BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke) FÉMSZERKEZETÛ NYÍLÁSZÁRÓK ÉS FÜGGÖNYFALAK VIZSGÁLATA Sólyomi Péter laborvezetõ (ÉMI) KORSZERÛ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK ÉS BERENDEZÉSEK Kristóf Csaba mûszaki vezetõ (ESAB Kft.) SZÉLERÕMÛVEK OSZLOPAINAK GAZDASÁGOS KIALAKÍTÁSA Dr. Farkas József prof. emeritus (Miskolci Egyetem) SZENDVICSPANELEK GYÁRTÓ SORA Bukva Vince ker. vez. (KINGSPAN Kft.) TÛZVÉDELMI SZABVÁNYOK ÉS BEVIZSGÁLÁSOK HELYZETE Zellei János ügyvezetô igazgató, az MKE alelnöke (Dunamenti Tûzvédelem Rt.) Az elnökség. Balról: File Miklós (ALUTA), dr. Seregi György (MKE), Markó Péter (MAGÉSZ) Dr. Seregi György megnyitója Tisztelt Kolléganõk és Kollégák! A Magyar Könnyûszerkezetes Egyesület nevében szeretettel és tisztelettel köszöntöm a megjelenteket a hagyományos, immáron 9. Fémszerkezeti Konferencián. Ezt a múlt évihez hasonlóan a MAGÉSZ-szel és az ALUTÁ-val közösen rendezzük, mert úgy gondoljuk, hogy a fémszerkezetek vizsgálatával, minõsítésével és egyes gyártástechnológiai kérdésekkel foglalkozó elõadások mindnyájunk szakterületét érintik. Ha ez csak részben igaz, akkor sem árt, ha a társszakma legújabb eredményeivel, problémáival megismerkedünk. Szakmánk, úgy látszik, elég erõs alapokkal rendelkezik, mert a 2004-es sokk, mely kereken duplájára emelte az acéltermékek árát, bár megrendítette, de össze nem omlasztotta, és idén már a kb. 30%-os emelkedést ha nehezen is cégeink nagy része el tudja viselni. A mi egyesületünket nem nyugtatja meg, hogy az építõipar évi várható növekedése jelentõsnek mondható, mert ez fõleg a mélyépítésre (ezen belül az útépítésre) igaz, a magasépítés, ahol mi dolgozunk, viszont stagnál, vagy éppen megrendelési hiánnyal küzd. Fentiek miatt nem szabad lebecsülni a kisebb feladatokat, a felújítási és rekonstrukciós munkákat sem. Azokat, ahol a fémszerkezeteknek csak kiegészítõ szerepük van, vagy együtt, kombinálva jelennek meg a hagyományos építõanyagokkal, a téglával vagy a betonnal. Mindannyian sokoldalú mûszaki szakemberek és nem szakbarbárok vagyunk, ezért el kell fogadjuk azt az alapelvet, hogy minden építõanyagot ott célszerû használni, ahol az a mûszaki, 4 Acélszerkezetek 2006/1. szám

7 építési követelményeket a legjobban kielégíti és amellett a leggazdaságosabb. Ez az elv érvényesül manapság a gabonatárolóknál, amelybõl egy év alatt 1 millió tonna gabona tárolására alkalmas raktárt, silót kell megépíteni. Sok helyen a padozatos tárolású gabonaraktáraknál fenti elvek alapján az alapozást, a padlószerkezetet és a támfalakat betonból, illetve vasbetonból, a támfal feletti oldalfalakat, végfalakat és a tetõt acélvázas könnyûszerkezettel oldják meg. De gyakori, hogy bevásárlóközpontoknál az elõre gyártott vb. vázat, fémbázisú könnyûszerkezetes térelhatárolással burkolják, vagy vb. oszlopokra acél fõtartók, vékony falú hajlított szelemenek és könnyû burkolatok kerülnek. De továbbmenve ezen a gondolatsoron megemlítem, hogy a homlokzati üvegfalaknál, függönyfalaknál is gazdaságosan alkalmazzák az ún. rátét szerkezeteket, amikor is a teherviselõ bordákat acélból, az üvegfogó és -szorító profilokat pedig alumíniumból készítik. Az elmondott vegyes szerkezetû épületeknél esetenként gondot okoz a különféle anyagból és felfogással kifejlesztett alrendszerek kapcsolata. Ezért Polgár Lászlóval, a Magyar Betonelemgyártó Szövetség elnökével tervbe vettük, hogy errõl a témáról a évben közös konferenciát szervezünk egyetemi és gyakorlati szakemberek részvételével. Most azonban figyelmünket a mai nap elõadásaira fordítsuk, mert reméljük, hogy azok, a korábbiaknak megfelelõen, tartalmasak lesznek. A MAGÉSZ ÉVZÁRÓ ÉRTEKEZLETE (2005. december 7.) Program: MEGNYITÓ Markó Péter elnök (MAGÉSZ) Visszatekintve 2005-re megállapítható, hogy az év a szakmában rettenetesen nyögve nyelõsen indult. Tagvállalataink zöme április májusig megrendeléshiánnyal küzdött, majd beindult az ajánlatkérési dömping, és még máig is tart a jelentõs, olykor 30%-os túlterhelés. Az nyugodtan kijelenthetõ, hogy nagyon régen nem volt olyan évforduló, hogy tagvállalataink nagy része már márciusi kapacitásai lekötésével legyen elfoglalva. Ennek döntõen két oka van. Egyrészrõl végre Magyarországon is beindultak az infrastrukturális beruházások, így elsõsorban a hídépítések, és az ezzel a szakággal foglalkozó cégeink jelentõs feladathoz jutottak. Másrészrõl érezhetõ, hogy a magas acélalapanyag-ár miatti tavalyi csõdhullám, ami Nyugat-Európán belül elsõsorban a német acélszerkezet-gyártókat érintette, jelentõs kapacitáshiányt okozott ezen a számunkra fontos piacon. Ez a vákuum ma már meglátszik a magyar acélszerkezeti export volumennövekedésében. Persze ne csak a jó oldalakról emlékezzünk meg évértékelésünkben! Tagvállalataink nagy része súlyos gondokkal küszködik az általa legyártott, de a vevõk által ki nem fizetett termékek miatt. Ezek egy része a magyar gazdaságot sújtó körbetartozások következménye, melynek mértéke egyes becslések szerint csak iparági szinten eléri 150 Mrd Ft-ot. Ugyanakkor megjelentek a piacon azok a vevõk is, akik a megrendelés pillanatában is tudták, hogy nem lesz pénzük a termék kifizetésére. Ezek a kalandorok, és nem csak magyarok, nagyon nagy kárt okoznak nekünk, és nem csak anyagiakban, hanem az üzleti bizalom általános elvesztében is. Mindenesetre ismerve a magyar infrastrukturális igényeket, a kelet-európai beruházási boomot, a nyugat-európai energetikai beruházások mértékét, bizakodva tekinthetünk a jövõ elé. Ezeket a szép feladatokat, már csak rajtunk múlik, hogy meg tudjuk valósítani. Ehhez kívánok sok erõt, nagy elõlegeket, jó egészséget, boldog új évet a 2006-os évre! ACÉLIPARI HELYZETKÉP, JÖVÕBENI KILÁTÁSOK Marczis Gáborné Dr. a mûszaki tudományok kandidátusa, igazgató (Magyar Vas- és Acélipari Egyesülés) Az igen értékes, magas színvonalú elõadást elõzõ számunkban közöltük. Markó Péter megnyitója Tisztelt Kollégák, kedves Vendégeink! Ismételten eltelt egy év, és tavalyi ígéretünknek megfelelõen, idén is szerettünk volna szakmai találkozót szervezni tagjaink részére, hogy így az év vége felé közeledve, fórumot biztosíthassunk nektek az idei év eredményei és problémái megbeszélésére. Örömmel tölt el bennünket, hogy ilyen sokan elfogadtátok meghívásunkat, és szakítottatok idõt ezen eszmecserére. Az elmúlt idõszakra visszatekintve mindenesetre elmondhatjuk, hogy az elõzõ évekhez képest a szakmánkat döntõen befolyásoló acél alapanyag ára ha egy jóval magasabb szinten is, de stabilizálódott, sõt az év középsõ harmadában, fõleg a hengerelt profilok területén még némileg csökkent is. Sajnos ez a tendencia ma már a múlté, és igaz hogy lassú, de ismételt emelkedésnek vagyunk szenvedõ részesei. Mindenesetre egyelõre a mi szerzõdéseinknél gyakori, hosszabb szállítási határidõkre ma már könnyebben tud a megkeresett cég értékelhetõ ajánlatot adni. A résztvevôk egy csoportja. Balról: Molnár Zoltán vezérigazgató (Molnár Rt.), Nagy Antal igazgató (NAGÉV Kft.), Csohány Antal igazgató (Pilon Technika 52 Kft.), Papp Zoltán igazgató (Rutin Kft.), Gopcsa Péter stratégiai igazgató (KÖZGÉP Rt.), Földi András igazgató (MSc Kft.), Deák László mûszaki igazgató (MCE Nyírgyháza Kft.) Dr. Domanovszky Sándor Széchenyi-díjas hegesztési fômérnök méltatja a MAGÉSZ kiadványait Acélszerkezetek 2006/1. szám 5

8 Kristóf Csaba mûszaki vezetõ, technikai menedzser ESAB Kft. KORSZERÛ HEGESZTÕ- ÉS VÁGÓELJÁRÁSOK, BERENDEZÉSEK AZ ACÉLSZERKEZET-GYÁRTÁSBAN ADVANCED WELDING & CUTTING TECHNOLOGIES, EQUIPMENTS FOR PRODUCTION OF WELDED STRUCTURES A hegesztettszerkezet-gyártók számára számos lehetõséget kínálnak a gyártás hatékonyságát növelõ új technológiai megoldások és az ezekhez kínált berendezések. A korszerû szerkezeti acélok lehetõvé teszik az ívhegesztés leolvadási teljesítményének jelentõs növelését, amellyel a hegesztéstechnológia intenzitása növelhetõ. Erre a célra számos eljárásváltozat és hozzá megfelelõ berendezés kapható. Ugyanakkor figyelemmel kell lenni a gyártás szervezésére is, amely a gyártóhelyek egyenletes kapacitás-elosztásával lehetõvé teszi, hogy az intenzív hegesztéstechnológia révén a termék átfutási ideje is csökkenjen, azaz hogy az egész gyártási folyamat hatékonyabb legyen. A következõkben a hazai gyártók figyelmét mind jobban felkeltõ szélerõmûgyártás példáján mutatunk be néhány korszerû, jellegzetes megoldást. New solutions of welding technologies and its equipments offer possibilities for the manufacturers of welded steel constructions. Advanced structural steels make it possible inrease deposition rates using arc welding, which leads to a highly intensive welding technology. To realize this, differerent process variants and equipments are avalable on the market. However attantion should be paid to the productionflow, to create even capacity of the single stations, to decrease the whole production time of the product utilazing intensive welding technolgies. The local producers in Hungary can find below some interesting solutions in examples taken from the common windmill production. A szélerõmûgyártás intenzív vágás- és hegesztéstechnológiát igényel. A tornyonként akár 100 t acél feldolgozásához nagy pontosságú vágóeljárásra, a hegesztéshez tornyonként felhasznált kg hegesztõanyag leolvasztásához pedig termelékeny eljárásokra és berendezésekre van szükség. 1. LEMEZTÁBLÁK MÉRETRE VÁGÁSA ÉS LEÉLEZÉSE A szélerõmûvek toronyszerkezete általában kúpos kialakítású, és viszonylag vastag lemezek felhasználásával készül. Ez a tény igényes feladat elé állítja a vágástechnológiát. Két fontos követelményt emelünk ki: az egyes övlemezek geometriai hibája közvetlenül befolyásolja az illesztéskor keletkezõ hézag méretét, illetve a torony geometriailag helyes összeállítását; a nagy lemezvastagság miatt általában szükséges a lemezszélek leélezése (1. ábra). A gyártás hatékonysága érdekében ehhez a mûvelethez célszerûen CNC vezérlésû termálvágó berendezéseket használnak. Fontos, gyakran nehezen eldönthetõ kérdés, hogy a jól bevált, megbízható lángvágás, vagy a nagyobb vágási sebességgel kecsegtetõ plazmavágás az elõnyösebb választás. A szóban forgó vastagságtartományban (10-50 mm, átlagosan kb. 25 mm) a két eljárással elérhetõ vágási pontosság és vágási felület jó közelítéssel egyenértékû. A dilemmát az okozza, hogy a jelentõsen nagyobb vágási sebességet kínáló plazmavágó rendszerek (lángvágás: mm/min, plazmavágás: mm/min, a vastagságtól függõen) beruházási és üzemeltetési költsége (különösen a drága kopó alkatrészek miatt) lényegesen meghaladják a lángvágásét. Gazdaságossági elemzések azonban azt mutatják, hogy a teljesítménynövekedés révén a folyóméterre esõ vágási költségek mégis a plazmavágás javára billentik a mérleg nyelvét. Tudni kell azonban, hogy a plazmavágó rendszer eredményes használata a technológiai tervezéstõl és különösen a gépkezelõtõl a megszokottnál nagyobb figyelmet igényel. Ha ez nem biztosítható, nehézségekbe ütközik a drága rendszer hatékony alkalmazása. 1. ábra: Jellegzetes vágási feladatok szélerõmû gyártásnál 6 Acélszerkezetek 2006/1. szám

9 a) b) 2. ábra: Élezésre is alkalmas vágóegységek a) plazmavágás; b) lángvágás A leélezés mindkét eljárással megvalósítható (2. ábra). A lángvágáshoz használt három égõs egységek hagyományos eszköznek minõsülnek. A plazmavágáshoz függõleges és vízszintes tengely körül állítható pozíciójú égõt alkalmaznak, amely az élezést több lépésben, ám a lángvágásénál lényegesen kisebb hõbevitel és nagyobb vágási sebesség mellett végzi. A nagy teljesítményû plazmavágó rendszerek alkalmazása esetén nem kerülhetõ meg a füst- és zajemisszió korlátok között tartása. Számos megoldás mellett hatékony eljárásnak bizonyult a víz alatti vágás technológiája (2. b ábra). 2. KÖPENYEK HENGERÍTÉSE, EGYENGETÉSE ÉS FÛZÕHEGESZTÉSE A termálvágással készült köpenylemezekbõl hengerítéssel állítják elõ a torony öveit. Természetesen nagyobb átmérõ és nem elég hosszú lemeztáblák alkalmazása esetén ezt megelõzõen alkotó menti tompavarrat hegesztésére is szükség van. A választás kritériuma nyilvánvaló: a nagyobb méretû lemeztáblák beszerzési és fuvarköltségei (!) legyenek kisebbek a járulékos hegesztés költségeinél. Ha tekintetbe veszszük ennek beruházási, mûveleti és vizsgálati költségeit, a jó megoldás általában a megfelelõ méretû lemeztábla vásárlása. 3. ábra: Köpenylemez hengerítése 3. HOSSZVARRATOK KÜLSÕ FEDETT ÍVÛ HEGESZTÉSE ÁLLVÁNYOS HEGESZTÕGÉPPEL A jelentõs mennyiségû, nagy falvastagságú varrat fedett ívû hegesztése vitán felül a legjobb megoldás. Az eljárás megfelelõ lehetõségeket kínál az intenzitás szempontjából itt döntõ jelentõségû leolvadási teljesítmény növelésére, 1. táblázat: Fedett ívû hegesztés eljárás változatainak leolvadási teljesítménye FI eljárás változat Huzal kombináció Leolvadási teljesítmény (100% bi) Egy huzalos 1 x 4,0 mm 12 kg/h Iker huzalos 2 x 2,5 mm 15 kg/h Tandem elrendezés 2 x 4,0 mm 25 kg/h Tandem iker huzalos 4 x 2,5 mm 38 kg/h miközben a hegesztett kötés minõsége a széles választékban kapható, célszerûen megválasztható huzal-fedõpor kombinációk révén jól kézben tartható. A nagy varratkeresztmetszetek feltöltése vízszintes helyzetben célszerû, hogy a fedett ívû hegesztéssel elérhetõ nagy leolvadási teljesítmény (1. táblázat) elérhetõ legyen. Forgástestek hegesztésérõl lévén szó, kézenfekvõ (és a termelékeny gyártás érdekében megkerülhetetlen) megoldás forgató készülékek (4. ábra) és megfelelõ hegesztõállványok alkalmazása (5. ábra). 5. ábra: Hegesztõállvány 4. ábra: Forgató berendezés Megválasztásukhoz néhány fontos szempont (6. ábra): A hegesztõállvány munkaterülete: a gerenda maximális kinyúlása (G) és az oszlop magassága (a gerenda emelési magassága: A,B,C): A gépkezelõ elhelyezése lehetséges a gerendára szerelt, biztonságos ülés, vagy a berendezés hatékonyabb kezelését lehetõvé tévõ video rendszer segítségével az állvány alap plattformján. A rugalmas alkalmazás érdekében célszerû sínen mozgó kivitelt választani. 6. ábra: Hegesztõállvány fõ méretei és munkatartomány 4. HOSSZVARRATOK BELSÕ FEDETT ÍVÛ HEGESZTÉSE ÁLLVÁNYOS HEGESZTÕGÉPPEL Ehhez a mûvelethez célszerûen az elõzõhöz használt technológiát és berendezéseket használják. Gyakran visszatérõ kérdés, hogy szükséges-e és milyen eljárással a záróvarrat hegesztése elõtti gyökfaragás. Természetesen az a leghatékonyabb, ha jó minõségû illesztések lehetõvé teszik az egyenletes beolvadással járó fõoldali hegesztést. A fedett ívû hegesztés mély beolvadása jól hasznosítható a záró- Acélszerkezetek 2006/1. szám 7

10 oldal hegesztésénél, ha a gyök átolvadása nem kifogástalan. Mégis, a biztonság érdekében és a szögdeformáció megelõzését szolgáló kiegyensúlyozott hõbevitel érdekében beiktatják ezt a mûveletet. A hagyományos (egyes berendezéseknél gépesített) széníves faragás mellett újabban a plazmaíves faragást alkalmazzák erre a célra. 8. ÖVEK BELSÕ KÖRVARRATAINAK HEGESZTÉSE Ehhez a mûvelethez lehetséges a célszerûen elhelyezett állványos hegesztõgépet is használni, ám a tapasztalat azt mutatja, hogy ez egyszerûbben és rugalmasabban megoldható az erre a célra kifejlesztett, különleges hegesztõtraktorral (10. ábra). A traktor hajtómûvének kialakítása lehetõvé teszi az illesztés kényelmes manuális követését a nehéz körülmények között dolgozó gépkezelõ számára. 7. ábra: Hosszvarratok hegesztése 5. ILLESZTÕ PEREMEK HEGESZTÉSE A gyártási folyamat kialakításától (a rendelkezésre álló gépi hegesztõ kapacitástól) függõen ez a mûvelet kézi MAG eljárással vagy fedett ívû automatikus hegesztéssel is elvégezhetõ. Az elõbbihez a nagy varratkeresztmetszet indokolja a nagy leolvadási teljesítmény mellett is kifogástalan varratfém-minõséget adó portöltéses huzalok alkalmazását. 6. ÖVEK ILLESZTÉSE A hosszvarratukkal készre hegesztett övek illesztése manuális segédeszközökkel, megfelelõ minõségben végezve, a nagy falvastagság és méretek miatt meglehetõsen munka- és idõigényes mûvelet. Ezért indokolt lehet a hidraulikus mûködtetésû illesztõ készülék. E rendkívül kényes, az egész szerkezet geometriája szempontjából döntõ jelentõségû mûvelet a szélerõmûtorony-gyártás legfontosabb eleme. A megfelelõ alakadást követõen létrehozott illesztések fûzõhegesztéséhez melegrepedésre nem érzékeny, a fûzõvarratok biztos beolvadását garantáló, fogyóelektródás ívhegesztést kell használni (célszerûen portöltéses huzallal). 8. ábra: Övek illesztése 7. ÖVEK KÜLSÕ KÖRVARRATAINAK HEGESZTÉSE Az általában szállítási egység méretûre növelt szekciók hegesztéséhez nagy teljesítményû, a hegesztõgépével integrált vezérlésû, szabályozható forgási sebességû forgató készülékre van szükség. A hegesztõfejet a már megismert hegesztõállvány tartja. A folyamat irányítását a gépkezelõ video monitor segítségével a padlószintrõl végzi. 9. ábra: Körvarrat hegesztése kívülrõl 10. ábra: A2 Tripletrac belsõ körvarratok hegesztésére 9. BÚVÓNYÍLÁSPEREM HEGESZTÉSE E kényes és a nagy falvastagság miatt munkaigényes mûvelet hatékony végrehajtásához az illesztés változó vonalát megbízhatóan követõ készüléket fejlesztettek ki (11. ábra). A fogyóelektródás, védõgázas eljáráshoz célszerûen nagy leolvadási teljesítményt és kifogástalan varratfémminõséget adó portöltéses huzal alkalmazása célszerû. 11. ábra: Búvónyílásperem gépesített hegesztése 10. RÉSZEGYSÉGEK HEGESZTÉSE A szélerõmûvekhez számos, hegesztett szerkezetû részegység tartozik (pl. hajtómûházak), amelyek hatékony hegesztéséhez a nagy leolvadási teljesítményû, fogyóelektródás eljárások és hogy azok kihasználhatók legyenek, pozicionáló készülékek alkalmazása indokolt. 8 Acélszerkezetek 2006/1. szám

11 11. HEGESZTÕANYAGOK A szélerõmûgyártásban használt acél alapanyagok általában nem igényelnek a megszokottól szigorúbb követelményeket a hegesztõanyagokkal szemben. Extra nagy szilárdságú (EHS) acélokat, 460 MPa-nál nagyobb folyáshatárral általában nem alkalmaznak a toronyhoz, lévén alapvetõen nyomásnak kitett szerkezet. A ridegtörési biztonság követelményeit a jellemzõ üzemi hõmérsékleteken legfeljebb 50 C átmeneti hõmérsékletû varratfémmel ki lehet elégíteni. Ilyen alkalmazásra igen nagy választékban állnak rendelkezésre hegesztõanyagok. Megválasztásuknál tehát a hangsúly az elérhetõ leolvadási teljesítményen és az olyan technológiai tulajdonságokon van, amelyek az alkalmazás szempontjából fontosak (pl. salakleválás, áramterhelhetõség, porozitási hajlam stb.). ÖSSZEFOGLALÁS A szélerõmûgyártás az elmúlt években dinamikusan fejlõdõ tendenciát mutat szerte a világon, és ez az elõrejelzések alapján a következõ években is folytatódni fog. Ilyen gazdasági környezetben arra lehet számítani, hogy a gyártókapacitások fokozódása miatt élesedik a verseny az iparágban. A fentiekben megmutattunk néhány megoldást, amelyet a hatékonyság és nyereségesség érdekében alkalmaznak azok a vállalatok, amelyek e versenyben immár vezetõ pozíciót töltenek be. Példájuk talán azon vállalkozások számára is követendõ, amelyek ugyan nem szélerõmûtornyokat gyártanak, ám hatékonyságra és nyereségre szükségük van. (x) 47. HÍDMÉRNÖKI KONFERENCIA május Siófok, Hotel Azúr A konferencia fõbb témái az M8 autópálya Dunaújvárosi Duna-híd építése, Fejér megye hídjai és a közúti hídfenntartás, hídrehabilitáció aktuális kérdései. Május 25-én délután a szakmai kirándulás célpontja az épülõ dunaújvárosi Duna-híd lesz. A konferenciára a résztvevõi, elõadói és kiállítói jelentkezéseket egységesen április 10-ig várják a szervezõk. A konferencia szervezõje az Útgazdálkodási és Koordinációs Igazgatóság Hídosztálya, osztályvezetõ Sitku László (1024 Budapest, Fényes Elek u telefon: ; fax: ; hidkonferencia2006@mail.kozut.hu). A konferencia részvételi díja Ft, amely nem tartalmazza a szállásköltséget. A konferencia alkalmából várhatóan megjelenik a Közúti hidász almanach második kötete, amely a esztendõ eseményeit igyekszik összefoglalni. A 2004-ben útjára indított sorozat egy-egy év híd szakterületi eseményeit és híreit három könyvrészben tárgyalja: Anno 2004, Tanulmányok, és Hasznos adatok. Reméljük, e kiadvány is hozzájárulhat ahhoz, hogy a hazai hidász munkáról átfogóbb képet kapjon minden szakember és érdeklõdõ. Acélszerkezetek 2006/1. szám 9

12 Jármai Károly Farkas József Miskolci Egyetem, Miskolc, Magyarország Rodrigues J.P.C. Coimbrai Egyetem, Coimbra, Portugália ACÉLSZERKEZETEK OPTIMÁLÁSA TÛZVÉDELEMRE OPTIMIZATION OF STEEL STRUCTURES FOR FIRE RESISTANCE A cikk célja, hogy bemutassa acélszerkezetek optimálási folyamatát tûzvédelemre az Eurocode 1 és 3 (1.1 és 1.2 részek) felhasználásával. Összehasonlítást teszünk négyzet szekrényszelvényû (SHS) oszlop és négyzet-, négyszögszelvényû (SHS, RHS) gerendák alkalmazásával egy tartály alátámasztó keretnél (1. ábra). Tûzvédelemre optimálva a szerkezetet megmutatja, mennyibe kerül a biztonság, milyen viszony van a keret tömege és a tûzállósága között. Egy viszonylag új és jól használható optimáló módszer kerül bemutatásra és alkalmazásra, az evolúciós alapokon nyugvó részecskecsoport (particle swarm optimization PSO) módszer. Ennél a módszernél a csoportban lévõ egyedek (pl. madarak) szociális viselkedését szimuláljuk. The aim of the paper is to show the process of optimization for fire resistance according to Eurocode 1 and 3 (Parts 1.1 and 1.2). We made comparisons for square column sections (SHS) and square and rectangular beam sections (SHS, RHS) for a pressure vessel supporting frame (Fig. 1). Optimizing for fire resistance shows, how much safety costs, what is the relation between the mass of the frame and the fire resistance of it. A relatively good and applicable optimization technique is shown, the evolutionary particle swarm optimization (PSO) technique. At this technique we simulate the social behaviours of particles (e.g. birds). 1. BEVEZETÉS A tûzvédelem kutatása korábban más területek mögé szorult mind tudományos, mind technológiai vonatkozásban. Ez kétség kívül a probléma összetettségének tulajdonítható és annak, hogy nem tekintették eléggé fontosnak. A biztonság általában és a tûzvédelem azután vált fontossá, hogy több katasztrófa történt az elmúlt években. A tûzvédelem általános definíciója azt jelenti, hogy az adott szerkezet, vagy szerkezeti elem meddig képes a tûz kitörése után azt a funkciót ellátni, amire tervezték [1]. Az acélszerkezeteket mind ipari, mind lakóépületeknél alkalmazzák, mivel számos elõnyük van. Mindazonáltal ezen szerkezetek védelem nélkül hamar tönkremennek tûz esetén [2]. Az acél jó hõvezetõ képessége, anyagjellemzõi erõs hõmérsékletfüggésével együtt rövid idõ alatt nagy alakváltozásokat eredményezhetnek, ami az épület összedõléséhez vezethet. Acélkeretek tervezése tûzvédelemre az Eurocode 1 és fejezete [4, 6] alapján történhet. Az acél védve lehet olyan anyagokkal, mint kõzetgyapot, gipszkarton, beton, hõszigetelõ festék, valamint vízzel töltött szerkezetek. Ezen cikkben egy keret tûzvédelemre tervezésének optimálását mutatjuk be. Egy viszonylag egyszerû keretmodellt választva bemutatjuk, hogyan kapcsolható össze a két terület hegesztett acélszerkezeteknél (1. ábra). A keret tartály alátámasztásra szolgál és függõleges és vízszintes terhelése van (2. ábra). Zártszelvényû oszlopot és gerendát használunk azért, hogy csökkentsük a szerkezet térfogatát és tömegét. Kihajlási és helyi horpadási feltételeket veszünk figyelembe a tervezésnél. Elsõ lépésben a szerkezet tömegét minimáljuk mint célfüggvényt. Részletesebb célfüggvény lehet a késõbbiekben, mely tartalmazza az anyag-, gyártási és szerelési költségeken kívül a tûzvédelem költségeit is. 2. A KERETELEMEK SZÁMÍTÁSA A gerendák négyszög, vagy négyzetszelvénybõl (RHS, SHS) készülnek, melynél a változók h 2, b 2, t f2, az oszlopok négyzetszelvénybõl (SHS) készülnek, melynél a változók h 1, t f1. A négyszögszelvényû (RHS) gerenda keresztmetszet területe a magasság h, a szélesség b és a vastagság t esetén, figyelembe véve a kerekített szelvénysarkokat, melyek sugara R = 2t és feltételezve, hogy b 2 = h 2 /2, az Eurocode es része [5] alapján a következõ módon számítható A négyzetszelvényû (SHS) oszlopra a következõ, (1), (2) 10 Acélszerkezetek 2006/1. szám

13 Az inercianyomaték RHS szelvényû gerendára a következõ (3. ábra)... (3).. (4) Az SHS szelvénynél. (5) 1. ábra. Tartó keretszerkezet függõleges és vízszintes terheléssel 2.1. A hajlítónyomatékok és erõk a függõleges F erõbõl a 2. ábrán láthatók Glushkov et al. [7] számítási képletei alapján [8, 9]:, (6), (7). (8) Mind az oszlop, mind a gerenda zártszelvényû. A hajlítónyomatékok és a nyomóerõk a keret egyes elemeiben és pontjaiban a következõ módon számíthatók, (9), (10), (11) 2. ábra. Hajlítónyomatékok és a nyomóerõk a keretnél, (12), (13), (14), (15). (16) 3. ábra. Az RHS és SHS szelvények Acélszerkezetek 2006/1. szám 11

14 2.2. Hajlítónyomatékok a vízszintes keretben a vízszintes F b erõ hatására (4. ábra) / A vízszintes erõ a függõleges tizedrésze, (17), (18), (19), (20). (21) 2.3. Stabilitási-feszültségi feltétel a gerendánál (E pont, nincs tûzvédelem) [5] alapján., (22) A hajlítási horpadási tényezõ,(23) M F bl 0= 4 ; a kihajlási félhullámhossz K y2 = 0.5, (24) ; E a rugalmassági modulusz, (25) ; a kihajlási félhullámhossz K z2 = 0.5, (26), (27) χ 2.min számítása értékébõl,, (28), 4. ábra. Hajlítónyomaték diagram és szögelfordulások a vízszintes F b erõk hatására a vízszintes keretnél 2.4. Stabilitási-feszültségi feltétel a gerendánál (E pont, tûzvédelemmel) [6] szerint Az elem 3-as osztályú szelvény, mely kétirányú hajlításnak és nyomásnak van kitéve, (33) χ i, min fi (i = 1,2) értéke a χ y, fi és χ z, fi kisebb értékébõl számítandó:, (34) (29), (30) (31). (32), ahol és, (35). (36) 12 Acélszerkezetek 2006/1. szám

15 A dimenziónélküli karcsúság a Θ a hõmérsékleten, a következõképpen számítható:, (37). (53). (38) A zártszelvény alkalmazása miatt nincs szükség az elcsavarodó kihajlás vizsgálatára., (39) 2.6. Stabilitási-feszültségi feltétel az oszlopnál (C pont, tûzvédelemmel) [6] alapján Az elem 3-as osztályú szelvény, mely kétirányú hajlításnak és nyomásnak van kitéve. ahol a gerendára, (40), (41) (54) A paraméterek meghatározása a egyenleteknek és az 1. táblázatnak megfelelõen történik. Az oszlopra. (55) A zártszelvény alkalmazása miatt nincs szükség az elcsavarodó kihajlás vizsgálatára. ahol,, (42) (43) 3. A LEMEZ ELEMEK HELYI HORPADÁSA A helyi horpadás számításához az [5] által megadott határkarcsúságokat használjuk A gerenda övlemeze. (56). (44) 2.5. Stabilitási-feszültségi feltétel az oszlopnál (C pont, nincs tûzvédelem) [5] alapján, (45) 3.2. A gerenda gerinclemeze. (57) 3.3. Az oszlop övlemeze. (58), (46), (47). (48), (49), (50), (51), (52) 3.4. Az oszlop gerinclemeze, (59) Ahol tûzvédelemre tervezés esetén. (60) 4. A HÕMÉRSÉKLET ÉS AZ ANYAGJELLEMZÕK MEGHATÁROZÁSA EMELKEDÕ HÕMÉRSÉKLET ESETÉN A hõmérséklet emelkedését tûzvédelem nélküli szerkezetnél [6, 10] alapján határozhatjuk meg: Kezdõidõnek vesszük a t i = 0 értéket, az idõperiódus: t i = 5 másodperc, t i = t i + t i [sec], (61) Az idõ tartománya 0 t i t max [sec], (62) ahol t max lehet 1 /2, 1, 1 1 /2, 2, 4 óra, ami 1800, 3600, 5400, 7200, [sec]. Acélszerkezetek 2006/1. szám 13

16 Az acél hõmérséklete változik 20 [ C] Θ a 1200 [ C] között. (63) A kezdõértékek a következõk: Θ a = 20 [ C], Θ a = 0 [ C], ρ m = 7850 kg/m 3. (64) A fajhõ a hõmérséklet függvényében a következõképpen határozható meg, ha 20 Θ a < 600 [ C], (65) c a = x10-1 Θ a -1.69x10-3 Θ 2 a+2.22x10-6 Θ 3 a [J/kgK], (66) ha 600 Θ a < 735 [ C], (67) c a = /(738-Θ a ) [J/kgK], (68) ha 735 Θ a < 900 [ C], (69) c a = /(Θ a -731) [J/kgK], (70) ha 900 Θ a < 1200 [ C], (71) c a = 650 [J/kgK]. (72) A gáz hõmérséklete a tûzhatásnak kitett szerkezeti elem környezetében (szabványos hõmérséklet-idõ görbe),.. (73) A nettó hõáramlási fluxus h & netc = α c (Θ g -Θ a ), (74) ahol a hõáramlási tényezõ α c = 25 [W/m 2 K] (75) A nettó hõsugárzási fluxus h & netr = Φε m ε f σ[(θ g +273) 4 -(Θ a +273) 4 [W/m 2 ], (76) ahol a konfigurációs tényezõ Φ = 1, az elem felületi sugárzóképessége ε m = 0.8, a tûz sugárzóképessége ε f = 1.0, a Stephan Boltzmann állandó σ = 5.67x10-8 [W/m 2 K 4 ],(77) A teljes nettó hõ fluxus a hõsugárzási és a hõáramlási fluxusok összegébõl számítható h & netd = h & netc+h & netr, (78) ahol. (79) a szelvénytényezõ védelem nélküli acélelemeknél. A hõmérsékletváltozás, (80) ahol k sh = 1. (81) Az acélelem felületi hõmérséklete Θ a = Θ a + Θ a. (82) 5. AZ ACÉL ANYAGJELLEMZÕINEK MEGHATÁROZÁSA MAGASABB HÕMÉRSÉKLETEKEN A folyáshatár és a Young modulusz meghatározása magasabb hõmérsékleten a Eurocode része [6] alapján történik. Az 5. ábra és az 1. táblázat tartalmazza a redukciós tényezõket 20 és 1200 C között. 5. ábra. A folyáshatár és a Young-féle modulusz redukciós tényezõi a hõmérséklet függvényében 1. táblázat. A folyáshatár és a Young-féle modulusz redukciós tényezõi a hõmérséklet függvényében Hõmérséklet k y,θ redukciós k E,Θ redukciós (C) tényezõ (f y -ra) tényezõ (E a -ra) 20 1,000 1, ,000 1, ,000 0, ,000 0, ,000 0, ,780 0, ,470 0, ,230 0, ,110 0, ,060 0, ,040 0, ,020 0, ,000 0, A folyáshatár meghatározása A folyáshatár egy adott hõmérsékleten számítható a k y,θ redukciós tényezõbõl f y,θ = k y,θ f y. (83) 5.2. A Young-féle modulusz meghatározása A Young-féle modulusz egy adott hõmérsékleten számítható a k E,Θ redukciós tényezõbõl E a,θ = k E,Θ E a. (84) k y,θ és k E,Θ értékei az 1. táblázatból és a 4. ábrából számíthatók. 6. TÛZ ESETÉN A HATÁSOK SZÁMÍTÁSA A szerkezeti elemek tûzállóságának általános definíciója a következõ: az az idõ, mely után a tûzhatásnak kitett szerkezet nem képes funkcióját tovább ellátni. Eddig a tûzállóság, mely az egyes nemzeti elõírásokban a tûzvédelmet jelentette nem a tényleges, véletlenszerûen elõforduló és méretû tûzre vonatkozott, hanem a szabványos tûzre (ISO 834) [11]. Ezért a teherviselõ szerkezeti elemeknél a szabványos tûzállóság azt az idõt jelenti, mely után már nem képesek elviselni a véletlenszerûen adódó, kombinált erõhatásokat az Eurocode részének [4] megfelelõen Σγ GA G k +ψ 1,1 Q k,1 +Σψ 2,i Q k,i +ΣA d (t), (85) ahol: G k az állandó terhelések karakterisztikus értékei, Q k,1 a fõ változó terhelések karakterisztikus értékei, Q k,i egyéb változó terhelések karakterisztikus értékei, A d (t) a hatások tervezési értékei a tûzkitöréstõl, vagy egyéb nem közvetlen tûzhatástól, γ GA az állandó terhelések részbiztonsági tényezõje véletlenszerû eseményekre, ψ 1,1, ψ 2,i az együtthatók kombinációja épületeknél az Eurocode 1 [3] szerint. 14 Acélszerkezetek 2006/1. szám

17 Az összefüggés utolsó tagja jelenti az interakciót a felmelegedett elemek és a hideg szerkezet között, melynek az része. Az elsõ tag a mechanikai hatásokat jelenti a felmelegedett elemekre a tûz kitörésekor. Ez a tervezési érték t = 0 idõ esetén, E fi,d,t = 0. Egyedülálló elem esetén a tûzvédelemre az Eurocode kijelenti, hogy a belsõ erõk és nyomatékok a rögzítéseknél és az elemek végein, mely t = 0 idõpillanatra vonatkozik, változatlannak tekinthetõk a tûzhatás ideje alatt, tehát E fi,d,t = E fi,d,t =0 [12]. A szerkezeti elemek analízisekor a terheléskombinációhoz tartozó redukciós tényezõ [5] alapján vehetõ fel. Esetünkben a nyomástartó edényt tartó keretnél nincs változó erõ, így Q k,1 /G k [6]-os irodalom 2.1 ábrájának megfelelõen η fi = 0.74, a maximális érték. E fi,d = η fi E d. (86) A minimálandó célfüggvény a keret tömege m m = ρ(4ha 1 +LA 2 ). (87) 7. A RÉSZECSKECSOPORT MÓDSZER (PARTICLE SWARM OPTIMIZATION PSO) A részecskecsoport módszer (PSO) az evolúciós módszerek egy viszonylag új osztálya, mely alkalmas lehet az optimális megoldás x* megkeresésére általános optimálási feladatnál. Az eredeti PSO algoritmus, melyet Kennedy és Eberhardt javasolt 1995-ben [13], a nagy csoportokban élõ élõlények szociális viselkedésén, egymásra-hatásán alapszik. A PSO különösen csapatviselkedéseket szimulál, amelyek legjobban madárcsapat, halraj, méhraj esetén érzékelhetõek. A PSO algoritmust könnyû adaptálni a különbözõ programnyelveken, mivel a magja csak néhány soros. Bebizonyosodott az alkalmazások során, hogy egyszerre gyors és hatékony, fõként erõsen nemlineáris optimálási problémánál kerül alkalmazásra. A PSO módszer különösen hasznos paraméteres optimálásra folytonos, többdimenziós térben. Ahhoz, hogy végrehajtsunk egy optimálást a többdimenziós térben, mely a (87, 22, 33, 45, 54, 56-59) egyenletek szerint van megadva, a PSO irány vektorokat és sebességeket ad meg minden elemnek (részecskének) a csoportban az õ konkrét pozíciójában. Minden részecske ezután mozog, vagy repül a vizsgálati térben a részecske megadott sebességével, melyet módosíthat irányában és nagyságában a többi részecske a környezetében. Ezek a helyi hatások a szomszédos részecskéknél terjednek aztán végig a teljes csoporton és ezáltal kerül a csoport kedvezõbb helyzetbe, közelebb a probléma (87) megoldásához. A határok, melyeken belül a részecskék hatni tudnak a többire az a fitness, a megfelelés mértéke, mely azt mutatja, hogy az adott részecske mennyire jó, a többi részecske jóságához képest. Az evolúciós elv survival of the fittest (természetes kiválasztódás, a Darwini evolúció értelmében) játszik szerepet csakúgy, mint a részecskék szociális viselkedése a kövesd a helyi vezetõt hatása, a kiemelkedõ minta hatása [14] Az alap PSO algoritmus 1) Adott M, k max, N max. Beállítja az idõpillanatot k = 0, Fi b = F g = Fbefore g =. Létrehoz egy véletlenszerû csoportot (csapatot) az M részecskére (csoporttagok), megadva a véletlenszerû kezdeti pozíciójukat x 0 i (megoldásjelölt) csakúgy, mint a véletlenszerû kezdeti sebességüket v 0 i, minden részecskénél i, i=1,2,,m. Ezután minden részecskére a pályagörbe számítása történik a következõ módon, 2) Adott k idõpillanatban kiszámítja minden egyes részecske i jóságát egy konkrét pontban x i k azáltal, hogy meghatározza F(x i k ) értékét. A minimálás (54) szerint úgy valósul meg, hogy melyik részecskénél kisebb a célfüggvény F(x i) k értéke, hol nagyobb a részecske jósága. 3) Minden i=1,2,,m: ha F(x i) k F b i akkor legyen F b i =F(xi) k és p b i =xi k {a legjobb pont az i pályagörbén} ha F(x i) k F g akkor legyen F g =F(xi) k és g b =xi k {legjobb globális pont} 4) Ha F g < Fbefore g akkor legyen N =1, egyébként legyen N = N+1. 5) Ha N > N max vagy k > k max akkor STOP és legyen x* = g b ; egyébként folytassa. 6) Új sebességek és részecske pozíciók meghatározása k+1-re a szabályok alkalmazásával: Minden i=1,2,,m: k +1 v i := v ik +c 1 r 1 (p b i -xi k )+c 2 r 2 (g b -x i k ) (88) k +1 k+1 x i := x ik +v i (89) ahol r 1 és r 2 egymástól függetlenül generált véletlenszámok az [0,1] intervallumon, és c 1, c 2 megfelelõen választott paraméterek. 7) Legyen k = k+1 és Fbefore g = F g ; menjen a 2-es pontba. A folytonos optimálási módszert alkalmazva adaptív módon, a tervezési változók diszkrét jellegét figyelembe véve kapjuk meg a szerkezet optimális méreteit. 8. AZ OPTIMÁLÁS EREDMÉNYEI 8.1. Numerikus adatok A keret magassága és a gerendahossz H = 4000, L = 4000 mm. A függõleges és vízszintes erõk F = 75 kn, F b = 0.1F normál tervezés esetén és F = 0.74x75 kn, F b = 0.1F tûzvédelemre tervezve. A redukciós tényezõ η fi = 0.74 a terhelésnél, tûzvédelemre tervezés esetén. A Young-féle modulusz, a nyírási rugalmassági modulusz és a folyáshatár E = 2.1x105 MPa, G = 0.8x105 MPa, f y = 355 MPa. A keret kilengõ, 3-as osztályú szelvényekkel. A célfüggvény a szerkezet tömege m (87) képlet szerint. Változók az SHS oszlopok (b 1, t 1 ) és az RHS gerendák (h 2, t 2 ) méretei. Ha SHS gerendák kerülnek alkalmazásra, akkor az SHS oszlopoknál a képletekben a 2-es indexet kell használni és a változók b 2 és t 2. Gyártási feltétel (90) Azért, hogy megkönnyítsük a legyártást b 2 = b 1 javasolt. Ebben az esetben a változók száma Optimálási eredmények A 2. táblázat mutatja a keret optimális méreteit. Ha azonos SHS szelvényt alkalmazunk mind az oszlopnál, mind a gerendánál ez 3 változót jelent (SHS 3v). Különbözõ SHS szelvények esetén 4 változó van (SHS 4v), ha különbözõ SHS és RHS szelvényeket tekintünk, akkor is 4 változónk van, feltételezve, hogy az RHS szelvény szélessége fele a magasságának. A Dutta [15] által megadott táblázatokat használtuk az SHS és RHS szelvények méreteire. Mind a folytonos (kerekítetlen), mind a diszkrét optimumok meghatározásra kerültek. A két különbözõ SHS szelvény választása esetén kapjuk a legjobb megoldást. Acélszerkezetek 2006/1. szám 15

18 2. táblázat. Keretoptimálási eredmények (tûzvédelem nélkül) Szelvény h 1 (mm) t 1 (mm) h 2 (mm) t 2 (mm) m (kg) SHS 3v folytonos SHS 3v diszkrét SHS 4v folytonos , SHS 4v diszkrét SHS-CHS 4v folytonos SHS-CHS 4v diszkrét táblázat. A keretoptimálás eredményei (tûzvédelem esetén) Tûzvédelmi idô (sec) h 1 (mm) t 1 (mm) t 2 (mm) K (kg) 225 folytonos diszkrét folytonos diszkrét folytonos diszkrét folytonos diszkrét folytonos diszkrét folytonos diszkrét folytonos diszkrét ábra A keret tömege tûzvédelem esetén A keretoptimálást azonos SHS szelvény esetén tûzvédelemre is elvégeztük. A tûzvédelem ideje 225 és 4500 másodperc között változik. Mind a folytonos, mind a diszkrét méretek meghatározásra kerültek. Az optimumok mutatják, hogy a növekvõ tûzvédelmi idõ jelentõs tömegnövekedéssel jár. Ha 450-rõl 4500 másodpercre növekszik az idõ (10-szeresére) akkor a tömegnövekedés 1561-ról 4703 kg-ra növekszik (3-szorosára). Egy plusz óra biztonság tûz esetén háromszoros acélbeépítéssel érhetõ el (6. ábra). Az 3. táblázat viszonylag nagy vastagságértékei, melyek a hosszú tûzvédelmi idõ miatt szükségesek, teoretikusak, az összehasonlítás célját szolgálják. Hengerelt zártszelvénynél ilyen vastagság nem létezik, de hegesztett szekrényszelvények gyárthatók ezekben a méretekben is. 9. ÖSSZEFOGLALÁS Az acélkeretek optimálása tûzvédelemre viszonylag új terület. Egy nyomástartó edényt tartó keret méretezését mutattuk be elõször tûzvédelem nélkül, úgy hogy különbözõ szelvényeket használtunk az oszlopnál és a gerendánál. Különbözõ szelvényeket használva (SHS, RHS) a keret tömege is különbözõ. A legjobb megoldást az jelenti, ha mind az oszlop, mind a gerenda SHS szelvényû, de eltérõ szelvényûek, így négy ismeretlen volt a feladatnál. Megvizsgáltuk ugyanezt a keretet tûzvédelem figyelembevételével. Ha bizonyos ideig viselnie kell a szerkezetnek a terhet, miközben a tûz miatt az anyag ellágyul, ez azt jelenti, hogy minél tovább szeretnénk biztosítani a teherviselõ képességet, annál több anyagot kell beépítenünk a szerkezetbe. Jelen számpélda azt mutatja, hogy egy óra biztonság tûzvédelem szempontjából háromszor annyi acél beépítését igényeli. A tervezõ számára nagyon fontos tudni, hogy milyen viszony van a szerkezet biztonsága és tömege között. Az alkalmazott optimáló módszer nagyon robusztus, a módosított részecskecsoport módszer. Meghatároztuk mind a folytonos, mind a diszkrét optimumokat. A számítások azt mutatják, hogy az optimálásnak nagy szerepe van. További vizsgálatot igényel a tûzvédelmi bevonat és más védõanyagok alkalmazása. 16 Acélszerkezetek 2006/1. szám

19 10. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A kutatómunka az Országos Tudományos Kutatási Alap (OTKA) támogatásával vált lehetõvé az OTKA T38058 és T37941 témákkal. További támogatást jelentett a Magyar Portugál Államközi Tudományos Technológiai együttmûködési projekt a P 6/1999, melyet magyar részrõl az NKTH, portugál részrõl a Tudományos és Technológiai Alapítvány (Foundation for Science and Technology) támogatott. 11. IRODALOM [1.] British Steel; The Behaviour of Multi-Storey Steel Framed Buildings in Fire, Swinden Technology Centre, Rotherham, U.K., [2.] Kay, T. R., Kirby, B. R. & Preston, R. R., Calculation of the heating rate of an unprotected steel member in a standard fire resistance test, Fire Safety Journal, Vol. 26, 1996, pp [3.] European Committee for Standardization (CEN); Eurocode 1 (ENV ) Basis of Design and Actions on Structures Part 1: Basis of Design, Brussels, Belgium, May [4.] European Committee for Standardization (CEN); Eurocode 1 (ENV ) Basis of Design and Actions on Structures Part 2-2: Actions on Structures Actions on Structures Exposed to Fire, Brussels, Belgium, April [5.] European Committee for Standardization (CEN); Eurocode 3 (ENV ) Design of Steel Structures, Part 1 General Rules and Rules for Buildings, Brussels, Belgium, May [6.] European Committee for Standardization (CEN); Eurocode 3 (ENV ) Design of Steel Structures, Part 1.2: General Rules Structural Fire Design, Brussels, Belgium, December [7.] Glushkov, G., Yegorov, I., Yermolov, V., Formulas for designing frames, MIR Publishers, Moscow, [8.] Farkas, J. & Jármai, K.: Economic design of metal structures. Rotterdam, Millpress, 2003, 340 p. ISBN [9.] Farkas, J., Jármai, K.: Analysis and optimum design of metal structures, Balkema Publishers, Rotterdam, Brookfield, 1997, 347 p. ISBN [10.] Wickström U.; TASEF 2 A Computer Program for Temperature Analysis of Structures Exposed to Fire, Rep. No. 79 / 2, Department of Structural Mechanics, Lund Institute of Technology, Lund, Sweden, [11.] International Standards Organisation; ISO 834 Fire Resistance Test Elements of Building Construction, Geneve, Switzerland, [12.] Rodrigues, J. P. C.; Neves, I. C.; Valente, J.C., Experimental research on the critical temperature of compressed steel elements with restrained thermal elongation, Fire Safety Journal, Vol. 35, 2000, pp [13.] Kennedy J & Eberhardt R: Particle swarm optimization. Proc. Int. Conf. on Neural Networks, Piscataway, NJ, USA, 1995, [14.] Wood D W & Groenwold A A: Basic PSO global optimization code, Department of Mechanical and Aeronautical Engineering, University of Pretoria, [15.] Dutta,D.: Hohlprofil-Konstruktionen. Ernst & Sohn, 532 p. 1999, ISBN MCE Nyíregyháza az acélhidak építésében kiváló A dunaújvárosi Duna-híd bal parti híd acélszerkezete építés közben Acélszerkezetek 2006/1. szám 17

20 KÉSZ KFT. KONZORCIUMI TAG AZ EU ÁLTAL TÁMOGATOTT PRIME PROJEKTBEN 2006 márciusában különleges látogatókat fogad a KÉSZ Kft. a kecskeméti KÉSZ Ipari Parkban mûködõ Acélszerkezet-gyártó Üzemében. Az Európai Unió által támogatott PRIME projekt konzorciumi tagjai az üzem gyártási folyamatait ismerhetik meg. A KÉSZ Kft., mint konzorciumi tag vesz részt a programban, amelynek egyik fontos célja, hogy elõsegítse az európai versenyképesség növelését. Az innovációban mindig élen járó KÉSZ Kft. egy újszerû, az Európai Unió által támogatott nemzetközi fejlesztési kezdeményezésbe kapcsolódott be. A 2005 szeptemberében az Európai Bizottság által jóváhagyott kutatási kezdeményezés, a PRIME projekt célja, hogy az üzleti élet ifjú vezetõinek olyan tanulási környezetet biztosítson, ahol új tapasztalatokra tehetnek szert. Üzleti játékok módszerét alkalmazva, a konzorcium tagjai különbözõ üzleti környezetekhez illeszkedõ szoftver kifejlesztésén dolgoznak együtt két éven keresztül. A 11 országból érkezõ konzorciumi tagok teljesen lefedik a különbözõ tudomány- és ipari ágazatokat. A projekt koordinátora a norvég SINTEF kutatási központ. A konzorciumban az Európai Unióhoz 2004 májusában újonnan csatlakozó országok közül egyedül Magyarország képviselteti magát a KÉSZ Kft. részvételén keresztül. A KÉSZ, mint az egyik ipari végfelhasználó vesz részt a projektben, közremûködik a szoftver virtuális üzleti környezetének meghatározásában, valamint az elkészült próba- és végleges verziók tesztelésében és értékelésében. A KÉSZ Kft. kecskeméti üzemében tett látogatás célja, hogy a kialakítandó, oktatási célokat szolgáló szoftverhez minél jobban megismerje a valós üzleti környezetet. A tagok folyamatos kommunikációt tartanak fenn és 2-3 hónaponként személyes találkozók keretében számolnak be az elvégzett munkákról, ahol közösen meghatározzák a következõ idõszak feladatait is. A projekt lebonyolításáról és az elkészült szoftvert bemutatása céljából a MAGÉSZ tagvállalatait folyamatosan tájékoztatja cégünk, részleteket pedig Schell Ferenctõl ( schellf@kesz.hu, telefon: ) tudhatnak meg az érdeklõdõ vállalatok. A PRIME konzorcium tagjai: olasz Fiat Kutatási Központ Siemens ausztriai részlege dán Lego Izraeli Ûrkutatási Intézet portugál Alfamicro a német Brémai, a bolgár Szófiai és olasz Milánói Egyetem egyes részlegei görög Intracom svájci EPFL norvég Intrapoint Bõvebb információ hamarosan elérhetõ a weboldalon. A konzorcium tagjai 18 Acélszerkezetek 2006/1. szám