Innovatív, trapézlemez gerincű öszvér és hibrid hídgerendák fejlesztése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Innovatív, trapézlemez gerincű öszvér és hibrid hídgerendák fejlesztése"

Benjámin Halász
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Innovatív, trapézlemez gerincű öszvér és hibrid hídgerendák fejlesztése Dr. Kövesdi Balázs egyetemi docens Partnerek:

2 Fejlesztése alapötlete 1. Trapézlemez gerinc előnyös tulajdonságai Előnyök: 1. feszítőerő a vasbeton övlemezben marad ( harmonika hatás ) kevesebb pászma kell 2. kisebb önsúly 3. nagyobb merevség 4. keskeny gerinc betonozási nehézségei eltűnnek 5. nagyobb gerinchorpadási ellenállás 6. merevítőbordák és diafragmák száma csökkenthető

elemzése - Szerkezeti viselkedési sajátosságok elemzése feszültségeloszlás - harmonika hatás gazdaságossági

3 Fejlesztési fókuszterület 1 1. Új típusú hibrid hídgerenda fejlesztése sűrűbordás hídtípus - Szerkezeti kialakítás megismerése megépült példák elemzése - Szerkezeti viselkedési sajátosságok elemzése feszültségeloszlás - harmonika hatás gazdaságossági számítások harmonika hatás feszítés dinamikai jellemzők változása nyírási horpadási ellenállás - 3 kiválasztott hídgerenda méret L=25 m; 32 m; 45 m - Speciális nyírt (együttdolgoztató) kapcsolatok beágyazott kapcsolatok

4 Fejlesztési fókuszterület 2 2. Öszvér szerkezeti fejlesztések monolit rendszerű hidak - Szerkezeti kialakítás megismerése megépült példák elemzése - Új méretezési módszerek képlékeny méretezés - beállásvizsgálat képlékeny km-i ellenállás számítása trapézlemez nyírási horpadás HSS alkalmazása öszvér hídban övlemez horpadás vizsgálata - Gyártástechnológiai fejlesztések hegesztésszimuláció élhajlítás szimulációja

támaszköz Corru-T gerendacsalád 24% feszítőpászma csökkenés Cél:

5 Szerkezeti kialakítások - minták 1. Előfeszített rendszerű sűrűbordás híd Japán - Sou-folyó híd 23,1 m támaszköz Corru-T gerendacsalád 24% feszítőpászma csökkenés Cél: hatékonyság növelése: építési és üzemi állapot (önsúly csökkentés, feszítőpászmák számának csökkentése)

(feszített) Kína külső kábeles feszítés vasúti

6 Szerkezeti kialakítások - minták 2. Öszvér szerkezeti fejlesztések monolit rendszerű hidak Hibrid kialakítás vasbeton vagy betonnal kitöltött zártszelvényű fenéklemez (feszített) Kína külső kábeles feszítés vasúti híd, Japán Móra Ferenc híd Magyarország Altwipfergrund híd, Németország

7 Hajlítási ellenállás és M-V interakció - új méretezési eljárás Eredmények M-V interakcióra: 1,2 - nincs számottevő ellenálláscsökkenés M-V interakcióra - új képlet a nyírásból származó övnyomatékra M V a3 (2a1 2 z, max a4 hw ) V/V R,EC 1 0,8 0,6 0,4 maximum reduction factor - EN [1] 0,2 numerical results minimum reduction factor - EN [1] M/M R,EC 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Szabványosítási folyamat: TWG8.3 elfogadta (EN ) SC3 elfogadta (EN ) CEN/TC250/SC3 elfogadta EN :2022

oldalon megtámasztott lemez - alternáló horpadás befogási hatás Korábbi eredmény:

8 Korábbi kísérleti eredmények Eredmények övhorpadásra: Korábbi kísérleteink Viselkedési sajátosságok: - alternáló feszültségeloszlás - változó c/t arány - 3 oldalon megtámasztott lemez - alternáló horpadás befogási hatás Korábbi eredmény: Jelenlegi méretezési eljárás biztonság kárára téved Mostani eredmény: Új méretezési módszer

9 Nyírási horpadási ellenállás: Méretezési specifikumok trapézlemez gerinc globális horpadás kombinált lokális horpadás

10 Beágyazott nyírt kapcsolatok 1 fejescsapos perfobond Hondani híd perfobond rátett lemezzel Altwipfergrund híd beton dübel Kurobegawa híd sűrű fejescsapos Altwipfergrund híd

használhatók fel - Kisszámú kísérleten alapszanak (15-20 db kísérlet - rengeteg

11 Beágyazott nyírt kapcsolatok 2 Németországi kísérletek és numerikus számítások beton dübel: fejescsapos: - Síkgerincű kísérletek, méretezési képletek nem használhatók fel - Kisszámú kísérleten alapszanak (15-20 db kísérlet - rengeteg paraméter) - Nyírt kapcsolat teherbírása additív kéne legyen (trapézprofil sajátossága)

trapézgeometrián hatékonyság - trapézlemez és kivágás

12 Beton dübel-es kapcsolat Nyírt kapcsolatok saját vizsgálatok 2 - kivágás nagyságának hatása - betonacélok sűrűsége, nagysága - trapézgeometrián hatékonyság - trapézlemez és kivágás teherbírása - trapézlemez síkra merőleges hajlékonysága Kísérletek kialakítása

13 Kísérletsorozat tönkremeneteli módok Szétnyílás Szétnyílás Morzsolódás Beton dübellel nem nyílik

14 Numerikus modell tönkremeneteli módok betonacél beton C-B1-C Eltérés: ~1,5% Azonban VEM sokkal merevebb! acél üreg nyomás útján történő teherátadás kizárása

15 Gazdaságossági számítások sűrűbordás hídra egy hagyományos sűrűbordás kialakítással való összevetés a szükséges méretek, feszítőerő ellenőrzése, korábbi példával való összehasonlítása a harmonika hatás figyelembe vétele teljes szerkezet szintjén a nagyobb odafigyelést igénylő számítási részletek beazonosítása

további elemek héjelemből Figyelembe vett építési állapotok kéttámaszú gerendák önsúlya +

16 Részletes numerikus modell Végeselemes modell Vegyes test és héjmodell a számítási idő optimalizálása érdekében a vizsgált gerenda beton része testelemmel modellezve valós viselkedés további elemek héjelemből Figyelembe vett építési állapotok kéttámaszú gerendák önsúlya + feszítés pályalemez önsúlya kéttámaszú gerendákon többtámaszúsított szerkezet burkolat + tartozékok + hasznos teher

17 Vizsgált konfigurációk Új típusú gerenda teherbírása VEM analízis Erő elmozdulás diagram Beton anyagmodell Tönkremeneteli mód

18 Új típusú gerenda teherbírása kísérletek - 8 m-es tesztgerendák (32 db) - 24 m-es prototípus (4 db) Kísérletek várható ideje: 2018.augusztus szeptember BME Hidak és Szerkezetek Tanszék

300 tonna Lemezvastagság 0,5-20 mm Hajlítási hossz 4000 mm

19 Gyártásfejlesztés élhajlító Élhajlítás gyártóberendezés - Meglévő eszközpark: élhajlító gép Élhajlító: HACO PPFS Hajlítási erő 300 tonna Lemezvastagság 0,5-20 mm Hajlítási hossz 4000 mm Hajlítási sugár R = mm Pozicionálás Hajlítási sorrend Hajlítási adatok

20 VEM-modell eredmények Visszarugózás szöge Hajlítási szög Lemez vastagság

Hegesztésszimuláció szenzor árok méretének változása automatikus (real-time) árokkövetés Trapézlemez gerincű tartók gyártása robothegesztés

termelékenység, anyagtakarékosság, biztonság, hegesztés mellett a robotok más feladatok ellátására is alkalmasak lehetnek, szakképzett munkaerő

21 Hegesztésszimuláció szenzor árok méretének változása automatikus (real-time) árokkövetés Trapézlemez gerincű tartók gyártása robothegesztés Robothegesztés fő előnyei: hegesztési varratok minősége jobb és állandó, szimmetrikus többrobotos hegesztés esetén kisebb deformációk, nagyobb termelékenység, anyagtakarékosság, biztonság, hegesztés mellett a robotok más feladatok ellátására is alkalmasak lehetnek, szakképzett munkaerő hiányának kiküszöbölése. Robothegesztés egyre jobban teret nyer: hajók, tartályok, csővezetékek, gépalkatrészek, konténerek, daruk, építőmérnöki acélszerkezetek gyártásánál.

Hegesztési trajektória Térgörbe (valóság) vonallánc diszkrét pontokból (VEM)

22 Kidolgozott módszer továbbfejlesztés Numerikus modellben való alkalmazás: automatizált varratkövető algoritmus A módszer differenciálgeometriai alapokon nyugszik. Hegesztési trajektória Térgörbe (valóság) vonallánc diszkrét pontokból (VEM) Kísérőtriéder meghatározása Lokális koordináta-rendszer léptetése (hegesztési paraméterek valós idejű kalibrálása)

23 Eredmények Robothegesztés Kézi hegesztés I. Kézi hegesztés II. -FZ -HAZ -beolvadási hibák U X (mm) Δ=h/200=6 mm deformációk tolerancián belül, a beolvadási hibák érdekesek σ eqv (MPa) U X- = 0.7 mm U X- = 1.0 mm U X- = 1.4 mm U X+ = 2.8 mm U X+ = 2.7 mm U X+ = 2.3 mm

85) Háló mérete: 0,2 m Rugómerevség: 1000 kn/m

24 Híddinamikai vizsgálatok teher haladási irány út dilatáció hídgerenda Minden testelem (SOLID 164 és SOLID 85) Háló mérete: 0,2 m Rugómerevség: 1000 kn/m Csillapítási együttható 10 kns/m (COMBI 165) Teher: 40 tonnás teher 10 tonna

25 Vízszintes lehajlás [m] Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Jellemző számítási eredmények teher a kezdőpontban út híd út A legnagyobb DAF sebességek vasbetongerendáknál 5-15 m/s hibridgerendáknál m/s teher a hídra érkezik Legnagyobb DAF-értékek vasbeton DAF = 1,289 teher hibrid DAF = 1,138 elhagyja a hidat híd szabad rezgése önsúlyból híd rezgése a teher áthaladása miatt híd szabad rezgése a teher áthaladása után a teher miatt Idő (s)

26 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Trapéz gerincű hibrid tartók beágyazott kapcsolatainak kísérleti és numerikus vizsgálata

Trapéz gerincű hibrid tartók beágyazott kapcsolatainak kísérleti és numerikus vizsgálata Készítette: Németh Gábor Témavezetők: Dr. Kovács Nauzika Dr. Kövesdi Balázs Bevezetés Acél-beton öszvértartó nyírt