NAGY ÖSSZEOMLÁS 2015

Átírás

1 NAGY ÖSSZEOMLÁS 2015 április 16. csütörtök Ybl - Nagyelőadó A SZIE Ybl Miklós Építéstudományi Kar, Építőmérnöki Intézet, Mechanika és Tartószerkezetek Szakcsoport pályázatot hirdet hallgatói részére tartószerkezeti modell építésére A pályázat hagyományos célkitűzései: a 23. alkalommal megrendezése kerülő makaróni versenyre A hallgatók ízelítőt kapnak az optimális tartószerkezeti tervezés problémáiból, tervezői dilemmákból (szerkezetválasztás, funkció, forma, gazdaságosság összhangja) egy viszonylag könnyen átlátható feladat keretében. Emellett felhívjuk a hallgatók figyelmet a modellépítés fontosságára, amely a modern tervezés egyik alapeszköze. A verseny keretében kívánunk alkalmat teremteni a hallgatóknak leleményességük és statikai érzékük kibontakoztatására, képességeik felszínre hozására. A különböző megoldások és a törési kísérlet közös értékelésével hasznos ismereteket szerezhetnek a hallgatók, ezzel fejlesztve konstrukciós érzéküket. A modellépítési tevékenységet gondolatébresztőnek szánjuk a hasonló, valódi szerkezetek tervezési, gyártási és kivitelezési kérdéseinek megismeréséhez. A pályázaton való részvétel feltételei: A Kar hallgatói egyénileg és csoportosan (max 3 fő) is pályázhatnak. Csoportos pályázat esetén a Kar, legfeljebb 1 volt hallgatója is bevonható. 1 fő összesen (egyénileg és csoportosan) legfeljebb 2 modellel vehet részt a pályázaton. A pályázatra április 8.-án óráig kell jelentkezni a következő címre küldött levéllel: Jaksits.Ilona@ybl.szie.hu. Csoportos jelentkezés esetén a levélben kérjük feltüntetni a csapattagok nevét, címét. A versenyen legfeljebb modell törési kísérletét tudjuk elvégezni, így a hallgatók csak abban az esetben vehetnek részt több modellel, ha a jelentkezők száma nem haladja meg a 15 főt a versenyre jelentkezés határidejéig, április 8.-án óráig. A modellt április 16.-án csütörtökön elkészült állapotban kell leadni között a szakcsoport szobájában, vagy között a dékáni hivatalban Jaksits Ilona Tanárnőnél. A modellek az alább részletezett kiírási feltételeknek feleljenek meg. A törőberendezés csak ezen geometriájú modellek terhelésére alkalmas, ezért az ettől eltérő modelleket nem tudjuk vizsgálni. A feladat leírása és a geometriai kötöttségek A feladat egy 110x110 mm alaplap-méretű 700 mm magas egyenes hasábba, mint határoló térfogatba helyezhető tetszés szerinti geometriájú térbeli rúdszerkezet (torony) elkészítése F Ed = 150 N (15 kg) nagyságú függőlegesen ható terhelésre. A törőberendezés összeállításáról és a modellek geometriai kötöttségeiről a kiíráshoz csatolt melléklet szolgál tájékoztatásul. Felső kiképzés: A modell tetejét úgy kell kialakítani, hogy a modellre 700 mm magasságban ráhelyezhető legyen egy 110x110 mm oldalhosszúságú merev falap, amely egyben a teher átadására is szolgál. Rúdszerkezet: A rúdszerkezet anyaga: csak a kereskedelemben kapható normál keresztmetszetű, maximum 4 mm átmérőjű henger és csőkeresztmetszetű száraztészta (spagetti, makaróni), amelyeket vegyesen is lehet alkalmazni. A tészta szilárdságát különböző módszerekkel növelni nem szabad (pl. ragasztóval, lakkal, festékkel történő átvonás; az üregek kitöltése; drótbetét behúzása stb.).

2 A rúdszerkezet geometriája, a rácsozat kialakítása akármilyen lehet, itt a készítő a megadott méreteken belül szabad kezet kap. Nem alkalmazható rúdköteg; minden rúd egy szál tésztából lehet. A párhuzamos tésztaszálak egymástól mért távolsága nem lehet kevesebb 1cm-nél. A szálak felületének egymástól mért távolsága, a csomóponttól 20 mm-re, nem lehet kisebb mint 5 mm (lásd az ábrát). Csomópontok, illesztések: A csomópontok kialakításához felhasználható: folyékony ragasztó (bármilyen) cérna, fonal cellux (szalagragasztó). Erőbevezetési helyek, támaszpontok: A szerkezet megtámasztási felületeinek környezetében, a csomópontok kiképzését különös gonddal kell végezni, hogy az erők bevezetési helyein, az esetleges lokális tönkremenetel elkerülhető legyen. Ügyelni kell arra, hogy a feltámaszkodó elemek egy síkban legyenek. Csekély pontatlanság nem okoz különösebb zavart. A pályázattal kapcsolatban Jaksits Ilona Tanárnő, a törőberendezés összeállításával kapcsolatban Tajta István Tanár úr tud tájékoztatást adni a pályázati kiíráson túl. A törőberendezés a Mechanika és Tartószerkezetek Szakcsoport szobájában megtekinthető. Igény esetén, Tajta István Tanár úrral előre egyeztetett időpontban, a törőgép ki is próbálható saját kísérleti modellen. Kérjük, hogy a pályázók a felmerülő kérdésekben használják ki a konzultációs lehetőséget! Terhelés, optimális szerkezet kialakítás: A modellkészítés célja nem a maximális teherbírás elérése, hanem a valós tervezési feladatoknak megfelelő optimális szerkezeti kialakítás. Az optimálisan kialakított pályázati modell az, amelyik az F Ed = 150 N (15 kg) nagyságú mértékadó függőlegesen ható terhelést a lehető legkisebb anyagfelhasználás mellett elviseli, azaz teljesül, hogy F Ed F Rd. A teherbírásra kapható pontszám maximumát a 150 N-hoz legközelebb eső teherbírással lehet elérni (ld. az értékelési szempontoknál). Az előző tervezési szempont miatt a kísérlet maximális terhelését korlátozzuk, maximálisan F=300 N-ig növeljük az erőt. A minimális teherbírás pedig (a törőberendezés önsúlya miatt) 40 N, ez a szerkezet kezdő terhe is egyben. Tervezési szempontok, javaslatok korábbi tapasztalataink alapján Tervezéskor képzeljük magunkat olyan helyzetbe, mintha igazi megbízásunk lenne. Vegyük figyelembe: ha a szerkezetet túl erősre tervezzük, hiába jó és szép a tervünk, a nagy anyagfelhasználás okozta költség többlet miatt a képzeletbeli Megbízó a versenytárgyalás után mást fog megbízni a feladat megtervezésével és megvalósítással. Az anyagfelhasználás csökkentésének azonban határa van, mert ha a szerkezet nem felel meg a tervezett funkcióra az megengedhetetlen, különösen akkor, ha az már a szerkezet teherbírását vagy állékonyságát veszélyezteti. A rácsozat kialakításánál a hallgatók törekedjenek a statikailag kedvező forma megválasztására. Nem a tészta szilárdságának a növelése cél, hanem a szerkezet alakjának és rácsozatának, statikai szempontból leghatékonyabb kialakítása. A modellek rendkívül érzékenyek, rideg törésre hajlamosak, szállításukat, mozgatásukat nagyon óvatosan kell végezni. Minden óvatosság mellett is javasoljuk, hogy a résztvevők hozzanak magukkal gyorsan kötő ragasztót, illetve készüljenek fel arra az esetre, ha kisebb javításokat kellene elvégezni a megterhelés előtt.

3 Az összeállításhoz használt ragasztó: ne rontsa le a tészta minőségét, viszonylag gyorsan száradjon, szilárdulás után kellően merev legyen. Bármilyen ragasztó használható, csupán azt kell szem előtt tartani, hogy a szerkezet ne a csomópontoknál menjen tönkre, és az építés megkönnyítése céljából viszonylag gyorsan száradjon. A ragasztók közül jól bevált a diszpergum (csemperagasztó), ami háztartási boltokban kapható, valamint a Triplex faipari ragasztó. A modellek azonosítása A modellen egy jeligét kell feltüntetni jól látható módon (vastag nagybetűvel) úgy, hogy az egy, a modellről készült fényképen is olvasható legyen. A készítő(k) nevét a szak, évfolyam megjelölésével, zárt borítékban kell mellékelni. A boríték külső oldalán a készítő(k) létszáma és modellen a feltüntetett jelige szerepelhet. Terheléses vizsgálat A modelleket április 16-án csütörtökön órától a Nagyelőadóban egyenként vetjük alá vizsgálatnak a Bíráló Bizottság és minden érdeklődő jelenlétében. A modelleket készítőik helyezik a kísérleti berendezésre, amelyhez természetesen minden segítséget megadunk. A vizsgálatot 40 N terhelésről kezdjük és tönkremenetelig, de legfeljebb 300 N-ig folytatjuk. Tönkrementnek tekintjük a szerkezetet akkor, ha behelyezéskor 40 N-nál kevesebbet bír, vagy a modell teherbíró képessége bármilyen okból kimerül (rúdszakadás, 10%-ot elérő összenyomódás, elcsavarodás, vagy olyan mennyiségű szerkezeti elem megy tönkre, hogy az alakváltozás a terhelő erő további növelése nélkül folyamatosan növekszik. Tönkrementnek tekintjük a szerkezetet akkor is, ha a torony az oldalirányú deformációja következtében hozzáér terhelő berendezéshez (függesztő laposacél szárak, ld. a mellékelt összeállítási rajzon). Értékelési szempontok A modellek értékelésénél az alábbi szempontokat és pontszámokat vesszük alapul, maximálisan 100 pontot lehet elérni. Szerkezet esztétika: max. 15 pont. A bíráló bizottság a modell mérnöki kialakítását pontozza, mérlegelve, hogy a szerkezet megfelelő összhangban van-e a terheléssel, figyelembe véve a technikai megoldásokat, a kivitelezés gondosságát, bonyolultságát és a modell esztétikai megjelenését. Teherbíró képesség: max. 65 pont, ha 150 N-nál (15 kg) törik el a szerkezet. Alulméretezett szerkezet esetében: minden 1 N-al kisebb teherbíró képesség -65/75 pont levonással jár, azaz pl. 100 N teherbírás: 65 (150 N N) 65/75= +21,67 pontot ér, 140 N teherbírás: 65 (150 N N) 65/75= +56,33 pontot ér, viszont ha a szerkezet teherbírása 75 N-nál kevesebb, akkor a teherbíró képességre adott pontszám: 0 pont. Túlméretezett szerkezet esetében: minden 1 N-al több teherbíró képesség -65/150 pont levonással jár, azaz pl. 180 N teherbírás: 65 (180 N N) 65/150= +52,00 pontot ér, 220 N teherbírás: 65 (220 N N) 65/150= +34,67 pontot ér, 300 N teherbírás: 65 (300 N N) 65/150= 0 pontot ér, 300 N feletti teherbírás: 0 pontot ér. (300 N terhelő erő elérése után a kísérletet nem folytatjuk.) Gazdaságosság: max. 20 pont. A szerkezet törési eredményének figyelembevételével. teherbíró képesség önsúly arányából állapítható meg az összes modell Az összesített pontszám a fenti három bírálati szempont alapján összegyűjtött pontok összege. Értékelési példa: a modell súlya 180 g, a modell 140 N terhelésnél ment tönkre. Esztétikára 12 pontot kapott, a teherbíró képességre 56,33 pont járt, a gazdaságossági értékelésből az összes modell törése után 18 pontot kapott. Így a végpontszám: 86,33 pont.

4 Bíráló Bizottság elnöke: Dr. Markó Balázs DLA (SZIE-YMÉK Dékán, Építészmérnöki Intézet Intézetigazgató) tagjai: Polgár László (ASA Építőipari Kft. Műszaki ügyvezető igazgató) Tolnay Tibor (Magyar Építő Zrt. Elnök-vezérigazgató) Dr. Dombay Gábor PhD. (SZIE-YMÉK Tudományos- és Továbbképzési Dékánhelyettes, Építőmérnöki Intézet Intézetigazgató) Kotormán István (Lindab Kft. Fejlesztési és oktatási vezető, MIR-KIR vezető) orváth Katalin (SZIE-YMÉK, Építőmérnöki Intézet, Mechanika és Tartószerkezetek Szakcsoport Szakcsoportvezető) Jutalmazás Az első hat helyezettnek a Mechanika és Tartószerkezetek Szakcsoport aktuális tárgyából (~tárgyaiból) elért legalább elégséges érdemjegyét az alábbiak szerint följavítjuk: 1. helyezett +3 jeggyel helyezetteknek +2 jeggyel helyezetteknek +1 jeggyel, összesítve is személyenként legfeljebb 3 jeggyel, továbbá az első 3 helyezett pályamű készítői pénzjutalomban is részesülnek. További díjazás: KÖZÖNSÉG DÍJ A töréses vizsgálatot követően milánói makaróni tort ülünk. Ennek keretében kerül sor az eredményhirdetésre, az oklevelek átadásra a pályázók részére, valamint tovább értékeljük a versenyt és a makaróni tulajdonságait. Egyéb információ Minden beadott modell fényképét és adatait szeretnénk megőrizni az utókornak, ezért a Mechanika és Tartószerkezetek Szakcsoport köszönettel venné, ha a pályázók a modell építése közben is készítenének felvételeket és ezeket, valamint az elkészített szerkezet háromdimenziós drótváz modelljét is át tudnák adni a Szakcsoportnak, AutoCad dwg file formájában. A korábbi évek versenyeiről készült fényképek, leírások és törőkísérletek eredményei a Mechanika és Tartószerkezetek Szakcsoport web-oldalán, a címen érhetők el. A modellkészítéssel kapcsolatos technikai kérdésekben tájékoztatásért a Szakcsoport oktatóihoz, konzultációs idejük alatt lehet fordulni. A terhelési folyamatot álló- és mozgóképen egyaránt kívánjuk rögzíteni. A verseny főtámogatója a kar hallgatói önkormányzata. Budapest, március 18.

5 Szilárdsági tájékoztató adatok a modellek tervezéséhez A NAGY ÖSSZEOMLÁS tartószerkezeti pályázathoz Az optimális kialakítás megtervezéséhez a tészta anyag szilárdságának figyelembevétele szükséges. Ezért a korábbi években hajlító törőkísérleteket végzett a Szakcsoport a határfeszültséget és rugalmassági modulus megállapítására. A törőkísérlet során az alábbiakban részletezett geometriai adatokkal rendelkező, középen koncentrált erővel terhelt kéttámaszú tartómodelleket vizsgáltuk: tömör spagettiszál ( = 1,8 mm átmérő és L = 100 mm hossz); csőkeresztmetszetű makaróni ( = 3,2 mm külső-, = 1,3 mm belső átmérő, és L= 150 mm hossz); csőkeresztmetszetű makaróni ( = 3,0 mm külső-, = 1,0 mm belső átmérő, és L = 150 mm hossz). A kísérletek eredményeiből (40 mérés alapján) a következő szilárdsági paramétereket állapítottuk meg: 2 a hajlításból kapott húzószilárdság törési értékeinek számtani átlaga 18,0 N mm, a rugalmassági modulus átlagértéke a törési állapot közelében: 2 E 2000 N mm. A ténylegesen felhasználandó tészta nyomószilárdságának megállapítására saját mérések, esetleg modellkísérletek elvégzését javasoljuk, mivel a különböző cégek által készített tészták szilárdsági értékei ezektől számottevően eltérhetnek. A szerkezetkialakításra, teherbírásra további segítséget nyújthatnak az előző évek versenyeinek eredményei, mely a Szakcsoport weboldalán megtalálható. A nyomott rudak törési határerejét az F A képlettel javasoljuk számítani, ahol a tanszéki Segédletből a 95. oldal táblázat a oszlopának adatai alapján, függvényében becsülhető (Freund Péter: Segédletek a Mechanika és Tartószerkezetek c. tárgyhoz, 2010.). l i 0 l 0 a szokásos módon a képlettel számítható, ahol i a rácsrúd kihajlási hossza, pedig az inerciasugár.