Elméleti és gyakorlati kutatások előregyártott vasbeton szerkezetek technológiai igénybevételénél

Átírás

1 Eméeti és gyakorati kutatások eőregyártott vasbeton szerkezetek technoógiai igénybevéteéné r. Mihaik András Nagyváradi Egyetem Abstract The paper presents conception and cacuation possibiities for manipuation devices of fat premanufactured ferro-concrete eements under industria technoogica conditions.. evezetés Az eőregyártás várható fejődését, jövőjét tekintve emondható, hogy mindaddig, amíg az egyéb építési céokra figyeembe vehető anyagok ára jeentősen nem csökken, az eőregyártás további fejődése várható. E fejődés ma még távoró sem ezárt sem a termékek, sem a gyártási ejárások tekintetében. Ennek eenére ma az eőregyártás szűkebb érteemben hasznáatos, s az építőipari tevékenység egy meghatározott részét jeenti. Monoit szerkezetek tervezésekor átaában eegendő a végeges szerkezeti váz statikai vizsgáatának evégzése. Eőregyártott szerkezetekné azonban ez nem eegendő, hanem meg ke vizsgáni az eemek gyártásakor, mozgatásakor és a szereés egyes fázisaiban keetkező igénybevéteeket is. igyeemme ke enni tehát azokra az igénybevéteekre is, ameyek az eemekben a formábó történt kiemeéskor, a száító eszközre heyezésekor, száítás közben, tároáskor, az eszméés ideje aatt és az ideigenes kikötéskor keetkeznek. Ha monoit részei is vannak a szerkezetnek, akkor meg ke vizsgáni a beépítésük eőtt feépő erőhatásokat is. Meg ke adni az eemek mozgatásához a szükséges megfogási heyeket, a tároáshoz az aátámasztás módját, vaamint az eemek emeéséhez szükséges szerkezeteket. Legcészerűbb a megfogási pontot úgy eheyezni, hogy mind a pozitív, mind a negatív nyomaték nagysága egyforma egyen. Mindezekbő átható, hogy az eőregyártott szerkezetek erőtani számításai sokka nagyobb körütekintést és szakértemet igényenek, mint a monoit szerkezetek esetében. Ezért is szükséges a kutatás terüetén a korszerű méretezési eőírásokat aátámasztó kíséretek evégzése, a figyeembe veendő terhek és hatások korszerű, reáis értékeinek eenőrzése, megáapítása, az eőregyártott eemek kapcsoatainak (mind a merev, mind a mozgó kapcsoatoknak) vizsgáata, megfeeő minőségi és minősítő eőírások összeáítása. Jeen tanumányban kutatásaink eredményeképpen egy emeőszerkezet erőtani és egyensúyi heyzetét vizsgátuk, aho az emeés hat pontos megfogássa, csigán vagy kampón emozduható foytatóagos kötéhimbáva, optimáis körümények között biztosítja az önsúy fevéteét az igénybevéteeknek megfeeően.. Az emeőszerkezette kapcsoatos eméeti és gyakorati vizsgáatok Vasbeton eemek sabonró vaó eváasztására kötéhimbáva kiaakított emeőszerkezetet aakítottunk ki, amey az emeőfüekhez, vaamint az emeő daru kampójához csatakozik. A köteek szükséges keresztmetszetének megáapítása a feszütség kiszámítását igényete minden egyes kötében, az eőzetesen megáapított egyensúyi heyzetnek megfeeően. A probéma mechanikai része egyszerűen megodható, az egyensúyi heyzet megodása viszont összetett, bonyout probémaként jeentkezett, ameyet egyszerű, eementáris módszerre már nem ehetett megodani. Éppen ezért röviden bemutatjuk a megodás módját... Az emeőszerkezet vizsgáata A tégaap aakú betoneem a betonozás után hat, szimmetrikusan eheyezett emeőfüe rendekezik a hosszanti (O) tengeyhez viszonyítva, vagyis a következő pontokban: A, A,, sarokpontok, a hosszanti odaakon az A és vaamint az A és között Ismertek a távoságok: Ab, Ac, c-b és AA a. Az A és A pontokban rögzítjük az eső köteet, ameynek a hossza, aminek a közepén, a pontban az emeő kampó csatakozik. A és vaamint a és pontokban még két hasonó, egyenő hosszúságú köteet rögzítünk, amey az E és E -ben a csigákon haad át. Az E és E csigák egy negyedik kötéhez EE vannak rögzítve, Műszaki Szeme 9

2 ameynek a hossza ; a közép a daru kampójához csatakozik. Az egyensúyi heyzet meghatározásához a következő észrevéteeket tesszük: Mive az E és E csigák heyzete a E és E köteeken vátozó, mozgékony, a súródás ehanyagoásáva ezekben a köteekben egy áandó, konstans X erő jeenik meg (a csigák mindkét odaán). X a jeöve az erőket az EE kötében, az E és E csomópontokban három, egymást keresztező erő jeenik meg. Az egyensúy csak akkor esz ehetséges, ha a,, és E pontok (vaamint a,,, E ) egy és ugyanazon síkban taáhatók. Mive a három egymást keresztező erő közü kettő egymássa egyenő (X, X, X ), következik, hogy az egyensúyi áapot miatt a E egyenes feezi a E szöget... A geometriai probéma fevetése A következő ismereteneket váasztjuk: Ψ szög, mey pontosítja az AA sík hajását a vízszinteshez viszonyítva E ˆ és E ˆ szögeket, abban a síkban, ameyet a E pontok határoznak meg. Az egyszerűsítés miatt bevezetjük: 0 a (a magasság a -bő az AA háromszögben egyenő O) Jeöjük továbbá (ásd. ábra) a következőket: a pont vetüete a vízszintes síkban a pont vetüete az AA egyenesre O az AA oda közepe (a pont vetüete az AA egyenesre) E az E vetüete a vízszintes síkban a E és egyenesek metszése Θ az a szög, amey a E és A A sík között van. (egyenő a ˆ ' és E ' E ˆ E szögge). ábra Műszaki Szeme 9

3 Az. ábrábó következik: ' ' O 0 Ψ, 0 sin Ψ, 0 tgθ sin Ψ a jeöjük: E és E, azza a fetétee, hogy + A E háromszögbő adódik, hogy:, + + és az A szögfeező E, két egyenő részre osztja a E E ˆ szög egyenő E ˆ szöget, azaz ˆ E Eˆ + Legyen még E az E pont vetüete a egyenesre. Szem eőtt tartva, hogy a E, következik:. a + 0 sin Ψ E EE sin + E E a + sin Ψ EE E A + E A b + 0 Ψ b + 0 Ψ sin + Ahhoz, hogy a E egyenes szögfeezője egyen a Ê -nek és hogy a E egyenő egyen a, a következő két fetétenek ke tejesünie: (. ábra) E EE sin Evégezve a beheyettesítéseket az eőző kifejezésekbe, következik: 0 Ψ b + sin + a + 0 sin Ψ + + sin () () A E háromszögbő megkapjuk: 4 Műszaki Szeme 9

4 E, E, E + E c b vagy + c b.. ábra Szem eőtt tartva, hogy -t és -t már meghatároztuk az, vaamint függvényében, az eőző kifejezés feírható, tehát: sin + sin + c b sin + sin A megfeeő átaakítások után feírható az összefüggés végeges kifejezése: tg tg c + b + c b () Az (), (),() egyenetek az ismereten ψ,, szögekke a probéma megodásához vezetnek... Az ismeretenek meghatározása A megodás érdekében egyszerűbb esz, ha a ψ szöget az () és () egyenetekbő kiküszöböjük. Ez megodható a tagonkénti négyzetre emeésse, majd a kapott összefüggések összeadásáva. A kiküszöböés eredményét így írhatjuk: c b (, ) sin sin b sin + + b + 0 (4) A () és (4) összefüggések meghatározzák az, c szögeket, míg a ψ szög az () és () vaameyikébő következik. Műszaki Szeme 9 5

5 A megodás próbágatásokka történik a () összefüggést fehasznáásáva. Küönböző értékeket adva -nek, megkapjuk t. Az így kapott páros eredményt a (4) összefüggésbe heyettesítjük, egészen addig, míg az eredmény nem esz (, )0, ami már tuajdonképpen a keresett megodás. Egy konkrét gyakorati probémáná a következő számadatok átak rendekezésünkre: a,65 m ; b,5 m ; c4,0m ;,0 m ;,87 m ;,48 m. ehasznáva ezeket az adatokat, következik: a,00,5 7,4475, m 0 c + b,87 4,0 +,5 0,7 + c b,87 + 4,0,5 5,0 0,44694 Az így kapott számadatokka a (4) és () a következőképpen írható: tg tg 0,44694 (5) c (, ), sin sin , sin + 0, , Próbágatásokka a következő megodást kapjuk: 65,55 0, 5,48 0 Ezek után az ()-bő adódik: ψ4,445 0 (sinψ 0,668504, ψ0, ) Eenőrzésképpen az összes számadatot a ()-be heyettesítjük, és következik: a ba odai tag,04 a jobb odai tag,50 Az etérés 0,0007%, amey nagyon jó eredmény. Marad még a Θ szög kiszámítása: z0,78956 tgθ sin Ψ a a,5 0, Θ5,587 0 (sinθ0,80897 ; Θ0,596808) A hosszúságok: 0,9478 m ;, m A mért értékek a következők votak: 0,9 m ;,95 m 6 Műszaki Szeme 9

6 Ez kitűnő összhangban van a számításokka. A tengeyekke az O-bó kiinduva, megkapjuk: O egyenest, mint az O tengeyt OA egyenest, mint Oy tengeyt a merőegest O-ban, az Oy síkban, mint Oz tengeyt A és E pontoknak a koordinátái a következők: O 0 ψ, m ; y 0 z 0 sinψ,78956 m ; E b+ b+ sin +, m y E a - Θ a - 0, m + z E EE sinθ + sinθ 0, m Kiszámítjuk még az A és E re vonatkozó koszinusz szögfüggvényeket. -va jeöjük egy egyenes és az O közötti szöget, vaamint ugyanazon az egyenes és az Oz közötti szöget, és megkapjuk: A γ A 0 Ψ 0, sin Ψ 0, c Ψ 0 0, γ sin Ψ sin Θ 0 0, A feszütségek értékei A következő jeöéseket akamazzuk: a feszütség az AA kötében a feszütségek a E vaamint a E köteekben a feszütség az EE kötében Az E csomópontban, a E síkban csak egy egyenetnek a vetüetét írhatjuk e (a E irányban). (. ábra) sin (7) Műszaki Szeme 9 7

7 . ábra A csomópontra feírhatjuk: az egyenet vetüete az O tengeyre - A + 0 (8) az egyenet vetüete az Oz tengeyre a (7), (8), (9)-bő következik (4. ábra.): ( γ A + γ ) P (9) P A γ + γ, A Az eőbbi számértéket beheyettesítve, megkapjuk: P A A γ + γ, A sin + 0, 45P, 0, 7P, 08P 0, Egy maimáis 5 tonna emeősúyra a végeredmény:, 55 tona,, 084 tona,, 54 tona A szabványok a reáis, minimáis szakító terheésre eőírják: egyszerű köteek 9.96 t egyszerű köteek 7.44 t egyszerű köteek 6.4 t A minimáis értékeket véve figyeembe, a biztonsági tényező: ami tökéetesen megfeeő értéket jeent ,9 8 Műszaki Szeme 9

8 4. ábra. Az eemek raktározása Az eőregyártott vasbeton szerkezetekné a nyomott zóna repedéseinek a kiküszöböése megkövetei az aátétécek eheyezkedésének a megvizsgáását. Egy tégaap aakú b ( > b) eemet vizsgáunk meg, ameynek a magassága h, az aátámasztás szimmetrikus, és a b odaa párhuzamos. Mive egy speciáis aátámasztásró van szó, az iető eemet összehasonítjuk egy gerendáva, ameynek a hossza és a széessége b, két konzoa a végeken. A konzo nyíása, az aátámasztási pontok közötti távoság pedig -. Az eőírt terheés g n γhb, aho γ 500 dan, a számítási teher pedig g hb m, γ Az eemek mozgatásáná számíthatunk egy dinamikus tényezőre is, ameynek az értéke ψ,5. Ahogy a gyakorat is mutatja, a nyomaték abszoút értéke az aátámasztáson meghatározott: M ma g Ψ (0) A keresztmetszet nyomaték kapacitását egy egyszerű összefüggésse számojuk: bh M r R t () 6 aho az R t a beton minőségétő (márkájátó) függ, és ameyik kisebb értékű a repedéseket okozó nyomatékná, az aábbi összefüggés szerint: M t ( 0,007h) bh Rt 0,7bh Rt 0,5 Egyenővé téve az (0) és () kifejezéseket, következik: bh 6 R t g Ψ Ψ, γhb ahonnan kiszámítható a konzo maimáis hossza: hr ma t (),Ψγ Műszaki Szeme 9 9

9 Pédáu egy 50-es betonná, aho az R 9daN t, h cm, ψ,5 és a γ 500 dan cm m 0,005daN, a maimáis konzo: cm 9 ma 97, cm,,5 0,005 A maimáis nyomaték probémája az aátámasztások között nem merühet fe, ugyanis a vasaás méretezése az önsúyra, vaamint a hasznos terheésre is vonatkozik. Átaános eredményként megáapítható: a konzo hossza ne haadja meg a 95 cm-t. Szakirodaom [.].V.Koroteev, A.P.Novak: Prevenirea avariior caracteristice şi a accidenteor în construcţii. Stroiizdot, Moskva, 974. (oroszu) [.] V.Vâcovici, St. ăan, R.Voina: Mecanica teoretică. Ed. Tehnică, ucureşti, 959. [.] I.Tertea, Tr. Oneţ, M. euran, V.Păcurar: Proiectarea etonuui Armat. Ed. idactică şi Pedagogică, ucureşti, 978. [4.] M.Soare: Rezistenţa Materiaeor. Institutu de onstrucţii, ucureşti, 978. [5.] M.Soare, A.Mihaik: Studii şi cercetări tehnoogice, I.M.. Oradea. Săptămâna Universitară. Secţia onstrucţii, Oradea, Műszaki Szeme 9