Tudományos Diákköri Konrncia Thrhordó üvg ödémszrkzt: T grnda ragasztott öv-grinc kapcsolatának numrikus vizsgálata Készíttt: Gál Tamás F17JCS építőmérnök hallgató Konzulns: Dr. Vigh László Grgly Egytmi docns Stockr György, DLA Egytmi docns Dr. Nhm Salm Gorgs Egytmi docns 2010/2011. őszi élév
Tartalomjgyzék 1. Bvztés... 3 1.1. Probléma lvtés. 3 1.2. Célkitűzés.... 3 1.3. Stratégia... 3 2. Szakirodalmi áttkintés. 3 2.1. Az üvg. 4 2.1.1. Az üvg, mint anyag. 4 2.1.2. Úsztatott üvg. 4 2.1.3. Edztt üvg.. 4 2.1.4. Részbn dztt (lőszíttt) üvg... 5 2.1.5. Rétglt üvg.. 5 2.1.5.1. PVB ólia. 5 2.1.5.2. Műgyantás ragasztás... 5 2.1.6. Az üvg törésmchanizmusa..... 6 2.1.7. Törést bolyásoló tényzők.. 6 2.1.7.1. Flült nagysága.. 7 2.1.7.2. Sérülésk...... 7 2.1.7.3. Trhlés sbsség... 7 2.1.7.4. Trvztt élttartam..... 7 2.1.7.5. Környzti hatások...... 8 2.1.7.6. Hőmérséklt....... 8 2.1.7.7. Él mgmunkálás....... 8 2.1.8. Kapcsolatok kialakítása...... 8 2.2. Thrhordó üvgszrkztk alapvtő trvzési lvi... 9 2.2.1. Üvgödémk.......... 9 2.2.2. Mrvítő bordák............ 10 2.2.3. Üvg grndák, konzolok........... 10 2.3. Az üvgszrkztknél használt ragasztók....... 10 2.3.1. A ragasztók tulajdonságai, a vlük szmbn támasztott kövtlményk. 10 2.3.2. A ragasztók mchanikai vislkdés...... 11 2.3.2.1. Rövid idjű rők és kis szültség hatására.... 11 2.3.2.2. Hosszú idjű rők és kis szültség hatására.... 11 2.3.3. Szrkzti szilikon anyagú rugalmas ragasztók..... 12 2.3.4. Mrv ragasztók..... 14 2.4. Együttdolgozó kapcsolatokkal szmbn támasztott kövtlményk... 15 2.4.1. Az gyüttdolgozó kapcsolatok ajtái...... 15 2.4.2. Szilárdsági kövtlményk..... 15 2.4.3. Tartósság....... 15 2.4.4. Kúszás........ 15 2.4.5. Tűzállósági kövtlményk....... 16 2.5. Ragasztott kapcsolatok kivitlzésénk kérdési...... 16 2.6. Szndvicsszrkztk...... 17 2.7. A vizsgálatom során alkalmazott ragasztó típusok...... 18-1 -
3. Numrikus modllzés....... 18 3.1. A modll lépítés..... 18 3.1.1. Gomtriai modll........ 18 3.1.2. Anyagmodll........... 19 3.1.3. Thrmodll........... 19 3.1.4. Mgtámasztás modllzés.......... 19 3.2. Az analízis módja......... 20 4. A numrikus modllzés során használt ragasztó típusok..... 20 4.1. A stuttgarti üvgkupolánál használt anyagok..... 20 4.1.1. A ragasztók tsztlés..... 20 4.2. Sika ragasztó..... 22 4.3. A vizsgálatomban alkalmazott ragasztók tulajdonságai..... 22 5. Paramétrs vizsgálat..... 23 5.1. Vizsgálati program..... 23 5.2. Az értékkés módja..... 24 5.3. Vizsgálat az lső gomtriára..... 24 5.3.1. A gomtria mérti..... 25 5.3.2. A vizsgálat rdményi..... 25 5.4. Vizsgálat a második gomtriára mgnövlt grnda tnglytávolság stén 5.4.1. A gomtria mérti..... 28 5.4.2. A vizsgálat rdményi..... 28 5.5. Vizsgálat a harmadik gomtriára mgnövlt grndahossz stén.. 30 5.5.1. A gomtria mérti..... 30 5.5.2. A vizsgálat rdményi..... 30 5.6. Vizsgálat a második gomtriára mgnövlt grndahossz stén. 32 5.6.1. A gomtria mérti..... 32 5.6.2. A vizsgálat rdményi..... 33 6. Összoglalás és konklúzió..... 33-2 -
1. Bvztés 1.1. Probléma lvtés Korunk építészti tndnciája a transzparns lültk alkalmazása. Cél, hogy az üvg, mint thrhordó szrkzt kiváltsa a tipikusan acél alátámasztó szrkztk gy részét vagy gészét. Ilyn mgontolásból gyr gyakoribbá válik az üvg ödém, illtv üvg grndák alkalmazása. A thrbírást növli, amnnyibn a ödémlmz és a grnda gyüttdolgozó (T-grnda). Ugyanakkor mchanikus acél kapcsolólmk alkalmazása a transzparnciát rontja, zért igény jlntkztt a ragasztott kapcsolattal való kiváltására, amlynk trvzés azonban a számos nyitott kérdés miatt jlnlg mgoldatlan. A mai gyakorlatban alig tudunk valamit az ilyn kapcsolatok vislkdéséről. Nm ismrjük pontosan a ragasztók időbni vislkdését, tűzthrrl szmbni llnálló képsségét, szilárdsági, mrvségi jllmzőit. 1.2. Célkitűzés A kutatásban ilyn, laminált üvg bordával gyámolított üvg ödém ragasztott kapcsolatait, valamint a ödém vislkdésér történő hatását tanulmányozom. A vizsgált szrkzti lm gy ragasztott T grnda, amly üvg ödémlmzből és üvgbordából áll össz. A két szrkzti lm közötti kapcsolatot mrv ragasztó biztosítja, amly hatására a kapcsolat részlgsn gyütt dolgozóvá válik. (Mrv ragasztó alatt a nagy kötésszilárdságú szrkzti ragasztót értjük. Nagy thrbírásúak, a kötésszilárdság közl azonos a ragasztandó anyag szilárdságával.) [15] Célom, hogy a gyakorlatban lérhtő ragasztókkal kialakított gyüttdolgoztató kapcsolatok szrkzti alkalmazhatóságát értékljm, különös tkintttl a szilárdsági és mrvségi kövtlménykr, valamint hogy a kapcsolat vislkdését lmzzm numrikus modll sgítségévl, és mghatározzam, hogy szilárdsági és mrvségi szmpontból mly ragasztók alkalmazhatóak, és azok hogyan vhtők számításba a mértzésnél. A vizsgálat alapján javaslatot tszk a hatékony ragasztott kapcsolat mgválasztására, valamint a T-grnda trvzésébn alkalmazható gyüttdolgozó szélsség lvétlér különböző ragasztótípusok stén. 1.3. Stratégia Tanulmány krtébn összgzm a szrkzti alkalmazhatóság kérdésit, ismrttm a ragasztott kapcsolatok kialakításának lhtőségit, a trvzést bolyásoló jllmzőkt, különös tkintttl a szilárdsági és mrvségi kövtlménykr. Flültszrkzti végslms modllt dolgoztam ki a T-grnda vizsgálatára az Ansys végslms szotvr sgítségévl. A vizsgálatot linárisan rugalmas alapon végzm. Az öv és a grinc közötti ragasztott kapcsolatot a szakirodalomban lllhtő anyagi és gomtriai tulajdonságok alapján modllzm. A numrikus modll sgítségévl paramétrs vizsgálatot hajtok végr a ragasztott kapcsolat tulajdonságainak változtatásával. Különböző ragasztótípusok szilárdsági jllmzőit és különböző ragasztó vastagságot vév vizsgálom az gyüttdolgozást, amit az gyütt dolgozó szélsség, illtv a lhajlás mértékébn adok mg. 2. Szakirodalmi áttkintés - 3 -
2.1. Az üvg 2.1.1. Az üvg, mint anyag Üvgnk tkintünk tudományos értlmbn mindn amor, izikailag homogén tstt, amly olvadt állapotból túlhűtés kövtkztébn a blső súrlódás olytonos növkdés közbn mnt át a szilárd halmazállapotba. Gyakorlati szmpontból azonban üvg az a mstrségs trmék, mly izzó állapotra hvítv savak, bázisok vagy sók gysüléséből kltkzik, túlhűtéssl átlátszó vagy átttsző szilárd, amor tstté mrvdik, és amlynk kémiai vagy izikai tulajdonságai a gyakorlat által mgszabott határok között mozognak. A szabályos kristályállapottól az amor állapotú üvgs anyagot a szimmtria és a priodicitás hiánya különböztti mg; atomi szrkztéből hiányzik a szabályos állandó kristályrács. Az üvg idálisan rugalmas, d ridgn törő anyag. Ezt a látszólagos llntmondást az okozza, hogy a mgközlítőn 0,06-0,18 %-os nyúlást mghaladva a szrkzt mindn lőzts jl nélkül tönkrmgy. Talán z az gyik lgontosabb tulajdonság, ami thrhordó szrkztként történő építőipari lhasználását bolyásolja. [7] 2.1.2. Úsztatott üvg Az építőiparban ma használt üvgk döntő többség a Pilkington cég által kijlszttt loat tchnológia (1959) alapján készül. [16] Az ljárás lényg, hogy az olvasztókmncéből (kb. 1600 C) kijövő olyékony halmazállapotú üvg (69-74 % kvarchomok, szulátok, mész, szóda, dolomit, nlin) olvadt lültű (1100 C) émn olytatja útját. Trmésztsn nm csupán bbn az gy vastagságban lhtségs üvgtáblák lőállítása. A olyékony émr áramló anyag mnnyiség, és a húzási sbsség szabályozható. Így 1,5 mm - 24 mm-ig állítható lő a táblavastagság az építőipar számára, tipikusan 3210 x 6000 mm maximális táblamérttl (Jumbo). [2] 2.1.3. Edztt üvg Az dztt biztonsági üvgk hőkzlési ljárással készülnk. Egy kész, mértr vágott üvglapot 660 C-ra lhvítnk, zt kövtőn gyorsan hidg lvgővl lhűtik. Az üvglült és az üvgmag hőmérséklt ltérés alakítja ki a különlgs dzttségt. Az üvg ütésállósága, hajlítószilárdsága, hőmérséklti llnálló képsség az ljárás során a többszörösér növkszik. Az dztt üvg biztonsági jllgét az adja, hogy töréskor apró, tompa élű szilánkokra hullik, amlyk nm okoznak sérülést. Az lőszítés által az anyagban található stlgs hibás zónák kvésbé gyngítik a tljs rndszrt. Egy trmikusan dztt üvg tljs hajlító szilárdsága az lőszítés értékéből és az üvg saját szilárdságából tvődik össz - nő az üvgtábla hajlítószilárdsága és az ütéskkl szmbni llnálló képsség. Az dztt üvg blső szültségit az 1. ábra mutatja. A bépíttt szültségknk köszönhtőn, gy dztt üvgtábla mindnnmű további mgmunkálása (szélzés, úrás stb.) az anyag azonnali tönkrmntléhz vzt, amlynk gyik lgjllgztsbb jgy az apró, éltln szilánkokra történő széthullás. [7] - 4 -
1. ábra Edztt üvglap blső szültségi [3] 2.1.4. Részbn dztt (lőszíttt) üvg Ez a ajta biztonsági üvg kisbb szilárdsággal bír, mint a nn mlíttt dztt üvg. Az lőállítása során a lmlgítés alacsonyabb hőmérsékltr történik, és a hűtés is lassabb ütmű. Ezn kisbb mértékű lőszítés kövtkztébn a lültn ébrdő nyomószültség mintgy l az lőzőnk, 50 N/mm 2. Az üvgtábla tönkrmntl során inkább az gyszrű loat üvgr mlékzttő jgykt visli magán és nagy, éls szilánkokra sik szét. [7] 2.1.5. Rétglt üvg Rétglt üvg építészti célra lőállítható ólia (jllmzőn poli-vinil-butiral, PVB) vagy műgyantakötéssl. A ragasztórétg az üvgrétgk között található. Az gy vagy több rétg üvg - z lht úsztatott, lőszíttt vagy akár dztt is -, laminálásának célja lht a thrbírás növlés, illtv hogy az üvgrétgk tönkrmntl után az gys rétgk n hulljanak szilánkokra. Így érhtő l többk között az, hogy a tartószrkzti szrpt btöltő lm állékonysága a tönkrmntl után is biztosított lgyn. Az összragasztott üvgk optikai tulajdonságai a különböző ragasztási ljárások során nm változnak - kivétlt képznk trmésztsn azok az stk ahol z kijztt cél. [4] 2.1.5.1. PVB ólia A ragasztóóliák közül a PVB-ólia trjdt l. A óliarétg vastagsága 0,38 mm. Tchnikai és statikai okokból két vagy több rétgt kll alkalmazni, gy rétg csak kivétls stbn légségs. Alapvtőn két gyártási mód trjdt l: az autokláv és a vákuum ljárás. Az lőbbi gyártási tchnológia az építőiparban trjdt l, utóbbit lsősorban az autóiparban használják. Az autokláv gy hőkzléss ljárás, ahol a kiválasztott üvg és ólia kombinációt magas hőmérsékltn és nagy nyomáson laminálják. Tulajdonságai: - szakadási határszültség (hossz és krszt): 20 N/mm² - szakadási nyúlás (hossz és krszt): 300 % - továbbszakadási llnállás (hossz és krszt): 20 N/mm² 2.1.5.2. Műgyantás ragasztás Az üvgiparban használatos műgyanták többség akril alapú. Az üvgtáblákra a szélkn távtartókat rögzítnk, amlyt tömítőanyaggal látnak l. A műgyantát az így gymásra hlyztt üvgtáblák közé - 5 -
öntik. A kötés gyorsításának érdkébn UV ényt vagy vgyi katalizátorokat - stlg mindkttőt - alkalmaznak. Ez az alapvtőn kémiai rakció, kitűnő kötést hoz létr az üvgtáblák között, amly nagymértékbn mggátolja a szilánklválást. Ez a típusú ragasztási ljárás lsősorban hajlított és különböző unkcionális" üvgk gyártásánál kdvlt. 2.1.6. Az üvg törésmchanizmusa Az üvg lmélti szilárdsága σ l = 10.000 N/mm 2, ami jóval nagyobb a tapasztalati értéknél. Mghatározása Egon Orowan után - lmélti alapon az anyag molkuláris szrkztéből, az őt alkotó két ő lm, a szilícium és oxigén atomok közötti kötőrőből számítható. Az építőiparban ma használatos úsztatott üvgk húzó-hajlítószilárdsági értéki - kísérltk alapján - σ gyak = 30-80 N/mm2. Az üvg idálisan rugalmas tulajdonságokat mutat a ridgtörésig. Gyakorlati szilárdságát nm annyira a használt üvg ajtája, mint gyéb külső tényzők bolyásolják. Ezk közé tartozik mghatározóan az, hogy az üvg lszínén lokális hibák jlnnk mg, lülti rpdésk változó mélységgl és gomtriával. A rpdés csúcsának krsztmtsztébn szültségi maximum jön létr. Ennk nagysága ügg a rpdés mélységétől és annak ordulati sugarától a csúcsban. (2. ábra) 2. ábra Rpdés hatására bkövtkző szültségcsúcs Ha a vszélyztttt krsztmtsztbn a szültség mghaladja az atomok kötési nrgiáját, mgindulhat a rpdés tágulása és/vagy a krsztmtszt tönkrmntl. Az ilyn és hhz hasonló rpdésk növkdési sbsség olyannyira lassú (<1/1010 m/s "nm kritikus sbsség"), hogy évk tlhtnk l a tönkrmntlig. Az üvg lültén a mértékadó lülti hibák tljsn véltlnszrűn hlyzkdnk l, amlyből kövtkzőn az üvgtáblák laboratóriumi kísérltbn mért szültségi határértéki rősn ingadoznak. A különbségk oka, hogy az üvgtábla nm ltétlnül a lgnagyobb igénybvétl hlyén mgy tönkr, hanm ott, ahol viszonylag nagy igénybvétl jön létr gy viszonylag nagy lülti hiba (rpdés) hlyén. Ebből is látszik, hogy amikor az üvg szilárdságáról bszélünk nm az anyag abszolút szilárdsága - mint anyagi jllmző - mérvadó, sokkal inkább az üvgtábla lülti minőség. Ebből kövtkzőn az üvg szilárdságának mghatározásánál statisztikai adatok az alapadatok, vagyis annak érdkébn, hogy valóban a lültér jllmző szilárdsági értékt kapjunk valószínűség számítást kll alkalmazni. Floatüvg stén a Wibull él loszlás a lggyakrabban használt statisztikai számítási módszr. [5] 2.1.7. Törést bolyásoló tényzők - 6 -
Az üvgtábla lülti minőségén kívül még számos tényző bolyásolja annak lgnagyobb thrbírását. Ezk közé tartozik az üvgtábla lülténk nagysága, a trvztt élttartam, a trhlés sbsség a környzt páratartalma, az üvgtábla saját hőmérséklt stb. 2.1.7.1. Flült nagysága Már az lőzőkből is kitűnik, hogy minél nagyobb gy üvgtábla lült, annál nagyobb a valószínűség annak, hogy az adott lültn olyan sérülés (karc) található, amly a tönkrmntlt lőidézhti. Ezt kísérltkkl bizonyították, és az úsztatott üvgk szilárdságának számításos mghatározásánál gy a lültr vonatkoztatott, mérttől üggő állandóval vszik igylmb. Egyrétgű dztt üvg még homogénnk, szilárdsági szmpontból azonosnak tkinthtő lülti gység mindössz 0,0072 m 2. 2.1.7.2. Sérülésk Az üvgtáblák szilárdsága növlhtő, ha az rr alkalmas módszrkkl a lülti sérüléskt kijavítják. Az építőipari gyakorlatban zknk nincs jlntőségük, d lmélti alapon az ljárások alkalmazhatóak. A lült javításának gyik ormája, hogy a lültt lágyuláspontig hvítik (500 520 C), és kkor az apróbb sérüléskt lokális újraolvasztással ltünttik. A javítás másik lhtőség a luorsavas savas polírozás, amllyl lmarják az üvg lglső rétgét, zzl csökkntv a lülti sérülésk mélységét. Építőipari alkalmazhatatlanságuk oka az, hogy zk jllmzőn üzmi körülményk között végzhtő művltk és az üzm és bépítési hly közötti szállítás során számtalan újabb sérülés kltkzht, ami az üvgtábla szilárdságát jlntősn csökknthti. 2.1.7.3. Trhlés sbsség Minél gyorsabban és dinamikusabban történik a trhlés, annál kvsbb idj van a rpdésnk arra, hogy táguljon, és így a kritikus krsztmtsztt gyngíts. Minél tovább hat gy thr, annál több idj van a rpdésnk, hogy nőjön, és a szükségs törési nrgiát lvgy. 3. ábra Rlatív szilárdság és a trhlés időtartama közötti összüggés 2.1.7.4. Trvztt élttartam Ugyanannak a kémiai rakciónak a hatására, amly a rpdésk növkdését lősgíti, nő a rpdés csúcsának ordulati sugara. A törési mchanizmus szmpontjából z kdvző hatású. Ez a gyógyulási olyamat kísérlti úton bizonyítható, d számításokkal még nm igazolt. E szrint a mstrségsn - 7 -
örgbíttt üvgtáblák vizsgálatánál közvtlnül a lülti sérülésk lhordása után vizsgált (törésig trhlt) üvgtáblák mintgy 20%-kal mutattak alacsonyabb törési határszültségt, mint a négy napig pihntttt" üvgtáblák. 2.1.7.5. Környzti hatások A rpdésk gomtriája és az üvgbn uralkodó szültségi állapot mlltt a környzti hatások is nagymértékbn módosítják gy üvgtábla thrbírását. Egys vizsgálatok szrint a szilícium és oxigén atomok közti kötési nrgiát a víz jlnlét jlntős módon bolyásolja, mivl z a légköri széndioxiddal rakcióba lépv szénsavat hoz létr. A szénsavképződés kövtkzményként a kötés rősség akár a huszadára is csökknht. 2.1.7.6. Hőmérséklt Az építőiparban csupán cskély a gyakorlati jlntőség, mégis érdksnk tartom mgmlítni, hogy az üvg szilárdsága hőmérséklt üggvényébn is változik. Mintgy 150 C-ig gynltsn csökkn, aztán ismét nőni kzd. 2.1.7.7. Élmgmunkálás Az üvgtáblák szélénk mgmunkáltsági oka szintén komolyan bolyásolhatja gy adott üvg szrkzti lm thrbírását, szilárdságát. Fokozottan jlntkzik nnk jlntőség, ha a trvztt szrkzt trhi különösn az élkt vszik igényb (pl.: üvggrndák). Minél inomabb az üvgtábla élink mgmunkáltsága annál kvésbé jlntnk problémát az éln és annak közvtln környztébn lőorduló lülti sérülésk. Az itt lsorolt tényzők mind jlntősn bolyásolják az üvg gyakorlati szilárdságát. Ezk igylmbvétl alapvtő ontosságú a mértzés és trvzés során. A 4. ábrán nm mgllőn mgmunkált üvg szélk láthatóak. 4. ábra Nm mgllő él mgmunkálás 2.1.8. Kapcsolatok kialakítása Az üvgszrkztk kapcsolatainak kialakítására hagyományosan acél szrlvénykt használtak (5. ábra). Az lmúlt 25 évbn mrült l igényként a transzparncia, ami magával hozta az új szrkzti mgoldások jlődését. Statikai, illtv sztétikai mgontolások alapján dönthtünk mchanikus, vagy ragasztott kapcsolat mlltt. A mchanikus kapcsolatok az alábbi osztályokba sorolhatók: vonal mnti mgtámasztás - 8 -
súrlódásos, szorító kapcsolat pontmgogott kialakítás. Ha a ragasztás mlltt döntünk, használhatunk rugalmas, vagy mrv kapcsolatot biztosító anyagot. Rugalmas kapcsolat: a kapcsolatot biztosító anyag szilárdsága jóval kisbb azokénál az anyagokénál, mlykt összkapcsol. Mrv kapcsolat: a kapcsolatot biztosító anyag szilárdsága lgalább akkora, vagy nagyobb, mint az összkapcsolni kívánt anyagok szilárdsága. A trvzésnél különös igylmt kll szánni a kapcsolatok kialakítására, mivl az üvg koncntrált trhlésr ign érzékny. A vizsgált szrkzti részk a kövtkzők lhtnk: toldás környzt ltámaszkodás (grndák véginél) vonal mnti mgtámasztás (mrvítő borda stén) 5. ábra Üvgbordák toldása [11] Üvgszrkztk ltámaszkodásánál ontos a műanyagbtétk mgválasztása. Amnnyibn túl kmény a btét, akkor nm ém adja át koncntráltam a trht, hanm maga a btét. Ha puha a btét, akkor az acélra kszik rá az üvg és így sérül az üvgszrkzt. 2.2. Thrhordó üvgszrkztk Thrhordónak nvzünk gy üvgszrkztt, amly az önsúlyon kívül más thr hordására is alkalmas, illtv a szrkzti kialakítás ltétlzi a növlt thrhordási képsségt. [7] Lhtőségk thrhordó üvgszrkzt kialakítására: járható üvgpadló, lépcső, üvgödém, mrvítő borda, áthidaló grndák, konzolok. 2.2.1. Üvgödémk Alapvtőn négy őcsoportra osztható a tartószrkzti kialakításuk: szíttt, üggszttt, mrv szrkzt általában acélszlvénykkl készült mgoldások, illtv az lőbbik kombinációja. A tartószrkzt kérdés az üvgtáblák mgogása miatt ontos. A sztáv mgválasztása a nyomatéki maximumok miatt lénygs, ugyanis z döntőn bolyásolja az üvgtábla vastagságát. Másik ontos tényző a trhk pontos mghatározása (pl.: járműthr, mtorológiai trhk, hőtágulás, stb.). Külön igényként jlntkzht a hőszigtlés záróödémk stébn. Spciális igényk kilégítésér alkalmas üvgajták kombinálhatók a mgnövlt thrhordó képsséggl. Ennk lggyszrűbb módja, hogy a ragasztott biztonsági üvgkbn az ltérő tulajdonságú üvgkt kombináljuk. Az is lő ordulhat, hogy a kötésr használt PVB-óliának vannak spciális tulajdonságai. [4] - 9 -
2.2.2. Mrvítőbordák Ezkt a szrkzti lmkt általában akkor alkalmazzák, ha igényként lmrül, hogy nagy üvglültkt saját anyagból mrvítsnk. Első sorban a transzparncia növléséhz járul hozzá, d ign sztétikus mgoldásokat lht ilyn módon kialakítani. Lgtöbbször homlokzatoknál, kirakatoknál, ödémknél ordul lő. Lht átmnő, tljs magasságban mrvítő, vagy konzolosan túlnyúló. 2.2.3. Üvg grndák, konzolok A konzolok és grndák stébn mgnövlt hajlító- és húzószilárdságra van szükség. A lgalkalmasabb kialakítás a biztonsági üvgkből ragasztott szrkzt. A rétgk száma a trhlés, és a sztáv üggvény, d minimális száma kttő. Jlnlgi trvzési gyakorlatban a kialakításuk még nm tipizálható, ám a mgvalósult szrkztk vizsgálata adhat támpontot a statikai számításokhoz. A grndák talán gyik lgérzéknybb pontja a bogás. Három lhtőség van az alátámasztás kialakítására: pontmgogás, ém saruba történő bogás, illtv ragasztás. A pontmgogások száma, a ltámaszkodás hossza, a ragasztási lült nagysága pontos mértzést igényl. Az üvggrnda mértékadó tönkrmntl lht továbbá a kiordulás. Err a problémára gyaránt mgoldást jlntht a grnda ikrsítés, vagy a vszélyztttt krsztmtsztbn történő mgtámasztásra. [4] 2.3. Az üvgszrkztknél használt ragasztók A ragasztóanyagok olyan nméms anyagok, amlyk szilárd anyagok lültét tapadással (adhézió) és saját szilárdságukkal (kohézió) kötik össz anélkül, hogy az összkötött anyagok szrkzti lépítés vagy rdti tulajdonságai lénygsn mgváltoznának. A ragasztó viszi át az rőkt az gyik lültről a másikra, és zt a unkcióját az lképzlt élttartama alatt mg is kll, hogy tartsa. (6. ábra) [6] A ragasztók lhtőségt adnak arra, hogy a kapcsolatoknál llépő rők tljsn gynltsn 6. ábra Ragasztásos kapcsolat lvi lépítés [6] lgynk losztva. Az üvgszrkztk kapcsolatainál az anyag törékny trmészt miatt - kialakításuk nagy lőnyt jlnt, a pontszrűn mgtámasztott szrkztkkl szmbn. A ragasztott kapcsolatok másik lőny, hogy könnyű kialakításuk, viszont különös igylmml kll lnni az üvg lszínénk lőzts kialakítására, kzlésér. Továbbá gy nyílt lültt biztosít a pontmgogásos szrkztkkl szmbn, így sokkal könnybb a szrkzt tisztán tartása. [12] Ragasztással kétél kialakítás lhtségs: rugalmas mrv kapcsolat. 2.3.1. A ragasztóanyagok tulajdonságai, a vlük szmbn támasztott kövtlményk - 10 -
A kapcsolat vislkdését, kialakítását, mértzését a kövtkző tulajdonságai, illtv támasztott kövtlményk bolyásolják: viszkozitás, thixotrópia, sűrűség, pumpálhatóság mgllő állékonyság bdolgozás után kzdti szilárdság: rövid időn blül trhlhtő lgyn a szrkzt raktivitás (kötésidő, bőrösödési idő, mixr idő) tapadási tulajdonságok tárolhatóság hosszú távú tapadás szilárdsági tulajdonságok örgdésállóság (környzt, UV, savállóság, tngrvíz, stb.) hatása a környztr (ivóvízállóság) llnállás a tűzthrrl szmbn [6] tartósság kúszás pillanatnyi állapotban mgllő gyütt dolgozás sztétika, a ragasztó szín illszkdjn a kapcsolatba: ragasztott kapcsolatot lső sorban a transzparncia javítása érdkébn alkalmazunk, és az összhatást rontani tudja a nm mgllő színű ragasztó alkalmazása. Egyébként a rétglt-ragasztott üvgszrkztk szélén a énytörés miatt gy sötétzölds árnyalat látható, amink hatására a kapcsolat lv más színű lsz, bből a szmpontból a ragasztó nm sokat bolyásol. 2.3.2. A ragasztók mchanikai vislkdés 2.3.2.1. Rövididjű rők és kis szültség hatására A nyírási modulus (G), a nyírási alakváltozás (tan[γ]) és a nyírási szültség (τ) közötti arányt az alábbi képltk diniálják: = τ tan[γ] 2.3.2.2. Hosszú idjű rők és kis szültség hatására A hosszú idjű rők az önsúlyból származnak. A szokásos közlítés az időtől üggő rugalmasságnak (I): = tan[γ] = τ ahol a B és az a anyag paramétrk. Az időbn lolyó nyírási alakváltozás lgjobb kijzésér a dupla logaritmikus graikon szolgál. Három különböző tartományt lht diniálni, mindgyik ltérő okozatát képvisli a kúszásnak: I. Első tartomány: A kúszást a molkulaláncok mgnyúlása idézi lő. II. Második tartomány: A kúszást a molkulaláncok lcsúszása idézi lő. A izikai kötés mgszűnik a molkulaláncok között és az újonnan nyrt izikai kötésk krülnk gynsúlyba. III. Harmadokú kúszás: A lszakadt izikai kötésk lsznk az uralkodóak, a kapcsolatok mgszakadnak. - 11 -
A g I0, g II0, és g III0 a kzdti szültségk az alakváltozási tartományok ljén. Az időintrvallumok a mgllő tartományokon Dt I, Dt II, és Dt III. A végső határértékt a g B és a t B adja. Trvzésnél a g III0 at nm tanácsos lérni, mrt a kapcsolat légtlnség lkzdődik zn a szintn. [12] 7. ábra Szakadási képk [6] 2.3.3. Szrkzti szilikon anyagú rugalmas ragasztók Szrkzti szilikont lőször üggönyalas homlokzatok kialakításánál használtak, amikor is nagyobb üvgtáblákat ragasztottak alumínium krtkb. Emlltt szilikon anyagú ragasztókat használnak puha szrkzti kapcsolatok kialakítására üvg és alumínium/rozsdamnts acél, illtv üvg és üvg között. A szilikon kapcsolatok használatával szint tljs lültn átlátszó üvgszrkztkt lht kialakítani, amink hatására tömgsn váltották l a mchanikus kapcsolatokat. Két különböző ajta szrkzti szilikon lérhtő: gykomponnsű szilikon tömítő-ragasztó anyag: optimális ltétl az alkalmazására 24 o C és 50 %-os rlatív páratartalom. Ajánlott vastagság > 6mm, maximális szélsség 20 mm. A két érték arányának minimuma 1:1 kll, hogy lgyn, a lgnagyobb érték 1:3. A lgmgllőbb arány az 1:2. A ragasztó vastagságának üggvényébn kll mgválasztani a szilárduláshoz szükségs időt. Nagy rétgvastagság stén lő ordulhat, hogy a blső rész soha nm szilárdul mg tljsn. kétkomponnsű szilikon tömítő-ragasztó anyag: nagyszilárdságú kötésk létrhozására alkalmasak különél émk, krámiák, a és kmény műanyagok között. A ragasztott kötésk llnállnak a izikai igénybvétlknk és a vgyi hatásoknak. A ragasztandó lültknk por- és zsírmntsnk kll lnniük. Az ajánlott minimális vastagság 6 mm, a maximális szélsség 50 mm. E két mért optimális arányát trméktől üggőn a gyártók határozzák mg. Hlyszíni alkalmazásuk általában problmatikus, és nagy körültkintést igényl, zért l szokták krülni. További kövtlményk: - A lhasználás során a két komponnst össz kll kvrni. - Figylni kll az arányok hlys btartására. - Már kis ltérés stén ragacsos maradhat a kltkző anyag. - Fontos, hogy a két komponnst alaposan kvrjük össz: llnkző stbn a ugában zárványok alakulhatnak ki. - A rakció lsősorban a hőmérséklttől ügg. - A lvgő páratartalma csak alárndlt szrpt játszik. [13] A szilikon ragasztók lőnyi: - 12 -
magas és alacsony hőmérséklt állóság, a izikai tulajdonságok nm változnak széls hőmérséklt tartományban, UV álló, hőálló, alacsony lülti szültség (jól tapad), vgyilg smlgs, tűz lln jó védlm. Hátrányai: rossz továbbszakadási tulajdonságok, alacsony rugalmassági és nyírási modulus, nm sthtő át, kllmtln szaga van, rős savaknak és lúgoknak nm llnálló. [6] Az anyagi tulajdonságok gyártótól üggőn ltérhtnk gymástól. Laboratóriumi vizsgálatok alapján a szilikon anyagú ragasztók jllmzőn 0.8-1.8 MPa szakítószilárdságot mutattak, hőmérséklttől üggőn. Hosszú idig ható trhk hatása alatt kúszás igylhtő mg, ami gynértékű a rövid távú trhk durván 10 %-ával. A kúszásszintkt mghaladó hosszú távú igénybvétlk llazuláshoz ognak vztni. Ez csökkntni ogja a szültségkt, d tönkrmntl nm og bkövtkzni, amíg az igénybvétlk a mgngdhtő maximumot nm ogják túllépni. 1. táblázat A szrkzti szilikon ragasztóanyagok általános anyagi tulajdonságai [12] A kis mértbn végrhajtott és rövid idig tartó laboratóriumi tsztk alapján a szrkzti szilikon tömítésk tipikusan 0.8 és 1.8 MPa körül érik l a szakítószilárdágukat dinamikus trhlésr, ami a hőmérséklttől is ügg. Azonban a mgngdhtő szültségk szélthrr általában sokkal alacsonyabbak nnél. A mgngdhtő szültségtartomány a nyírási alakváltozás alatt a különböző hőmérséklti tágulások kövtkztébn +/- 12.5%-a a végső szültségnk. Ennél, a szültségk rlatív alacsony szintjénél érzhtőn logadható a rugalmas vislkdés. A nagyon alacsony rugalmassági modulus lőnyt és hátrányt is jlnt. Egyrészről csökknti a szültségkoncntrációt, d másrészről a szrkzti szilikon tömítésk nm alkalmasak arra, hogy továbbítsák a magas nyírásból származó rőkt a bépíttt üvgkrsztmtsztkr (pl.: T- krsztmtszt, H-krsztmtszt). - 13 -
8. ábra Az rőátadás lolyása gy átlapolt kötésbn: a, csavarkötés/ponthgsztés, b, mrv ragasztó, c, rugalmas ragasztó [6] Ha laminált biztonsági üvggl gyütt használják, a szrkzti szilikon tömítésk kdvző vislkdést mutatnak a védőbvonatok stébn (azaz ahol a lültk dinamikus trhknk vannak kitév). A lágy anyagi vislkdés kövtkztébn képsk arra, hogy nagy mnnyiségű nrgiát nyljnk l. A maximális szültség kiváltképpn kritikus, ha a hőmérséklti tágulás szmpontjából két különböző gyütthatójú anyagot kötünk össz. Ezn okból kiolyólag, a három lült közötti a ragasztott kapcsolatok gomtriája - L-alakú kapcsolatok - kis lmozdulási képsséggl bírnak, így krülndők. [12] A nti tulajdonságokból mgállapítható, hogy a szilikon anyagú ragasztók nm alkalmasak mrv, vagy részlgsn mrv kapcsolatok kialakítására. Kis nyírási szilárdsággal rndlkznk, és nagy az alakváltozásuk. Ilyn anyagi tulajdonságok mlltt nm biztosítható a részlgs gyütt dolgozás kllő hatékonysággal az általam vizsgálat T grndánál. 2.3.4. Mrv ragasztók Az üvg építésztbn jlnlg a szilikon anyagú ragasztók az általánosan logadott és bizonyított rdménykkl használt típusok, mindazonáltal z a trmék nm kllőn rős gy mrv kapcsolat kialakításához. Alapanyag szrint az alábbi típusai vannak: UV ényr kötő ragasztók: gykomponnsű ragasztó, ultraviola ény hatására szilárdul mg. [17] Epoxik: gy, vagy kétkomponnsű lht, kiváló réskitöltés, nagy szilárdság, vgyszrállóság. Akrilátok: mrv, és alig rugalmas ragasztás, kétkomponnsű, nagy szilárdság, jó llnálló képsség a vgyszrkkl szmbn. Poliurtánok: kissé rugalmas kapcsolat, kétkomponnsű trmékk, kiváló réskitöltés. [18] A mrv kapcsolatot biztosító ragasztóanyagok lső sorban a rpülő- és gépkocsi iparban voltak használatosak, az építésztbn csak rövid idj krültk lőtérb. Ezáltal nm áll rndlkzésr sok ismrtanyag a vislkdésükről, időtállóságukról és ontosabb tulajdonságaikról. Flhordhatóság szmpontjából két típust különbözttünk mg. Az lső típust vékony rétgbn kll a ragasztandó lültk közé juttatni, a rétgvastagság/szélsség arány < 0,5. Ebbn az stbn a lültkt gondosan lő kll készítni, az élkt l kll csiszolni. Laminált üvglapok stén az élknk gy síkba kll sni, különbn nm lsz gynlts a ragasztó rétg vastagsága, amly a kapcsolat szilárdságát rontja. A másik típusa a ragasztóknak a tömítő jllgű ragasztók. Jól lvihtők, és nagyobb rétgvastagságban készülhtnk. Utóbbinál kvésbé számít az üvglült mgmunkálása, zért zkt célszrű alkalmazni. Az UV-ragasztókat régóta sikrsn használják a bútoriparban. Ellnbn nagy körültkintéssl kll alkalmazni mrv kapcsolatok kialakításánál, ugyanis túlzott rétgvastagság mlltt az UV sugárzás - 14 -
nm tud lég mélyr hatolni, hogy aktivizálja a polimrizációt a ragasztó mgszilárdulását. Viszont használatuk biztató jlődést mutat, mrt szilárdulás után átlátszóak, és llnállnak az UV sugárzásnak. Fontos szmpont a trvzésnél a szrkztt érő hőmérséklttartomány hlys mghatározása, és a mgllő ragasztó kiválasztása. Mindn ragasztónak van gy határhőmérséklt (üvgsdési hőmérséklt, jl: T g ), amikor is a makromolkulák llazulnak, ami a szilárdság csökknéséhz vzt. Ez az átmnti hőmérséklt a ragasztó kémiai össztétlétől ügg. [12] 2.4. Együttdolgozó kapcsolatokkal szmbn támasztott kövtlményk 2.4.1. Az gyüttdolgozó kapcsolatok ajtái Együttdolgozó kapcsolatot az alábbi módokon alakíthatunk ki: ragasztással acél szrlvénykkl (mchanikus kapcsolat) vgysn A thrhordó üvgszrkztk jlődésévl a mchanikus kapcsolatok krültk lőtérb. Esztétikus kapcsolatokat lht létr hozni ilyn módon, viszont az acél szrlvényk nagyban rontják a transzparnciát. Ezért mrül l igényként a ragasztás, amivl mllőzni lht mindn gyéb szrkztt. Vgys kialakításukra lht ok különlgs igényk lmrüléskor. Például tűzthr stén a ragasztók, alacsony üvgsdési hőmérsékltükből kiolyólag, viszonylag gyorsan l tudják vszítni thrhordó képsségükt, és ilyn stbn a mchanikus kapcsolólmk vszik át a trhkt. 2.4.2. Szilárdsági kövtlményk kzdti szilárdság: ontos kérdés a trhlhtőségi idő mghatározása, ugyanis lőordulhat, hogy ragasztás után rövid időn blül szükség van a szrkzt thrhordó képsségér nyírási mrvség: a ragasztórétgbn kltkző csúsztató rőt lvislj tapadási tulajdonságok: a lültn kllőn mg kll tapadnia (adhézió) hosszú távú tapadás: a trvztt élttartam végén is maradjon mg a kllő tapadás 2.4.3. Tartósság A ragasztónak a trvztt élttartam végén a számított thrbírásra mg kll llni. Ebbn a témában ign kvés ismrtanyag áll rndlkzésünkr, így még sok kutatást igényl a téma. Az élttartam, mint sok más tulajdonság nagymértékbn ügg az anyag kémiai össztétlétől, anyagi tulajdonságától. Óvni kll a szrkztt a víz hatásától. Némly polimr kvsbb, más több vizt képs lnylni, amink hatására változnak a tulajdonságai, például vislkdés hőmérsékltingadozás stébn. Egyéb környzti hatások, amik a tartósságra hatnak: hőmérséklt, UV sugárzás, llépő szültség nagysága és loszlása, a lszín jllmzői, utókzlésk. Laboratóriumi körülményk között modllzték az időjárási körülménykt lgyorsított tsztkkl, d a tartósság mértékér mgllő viszonyítást a már mglévő épültink vizsgálata og adni. [12] 2.4.4. Kúszás - 15 -
A kúszás és rnydés rológiai olyamatok. A tartós trhlés hatására llépő, időbn változó alakváltozás. Fontos tényző a hosszú távú szilárdság vizsgálatában, ugyanis az alakváltozások szültségcsökknést okozhatnak, ami rontja a thrbírást. 2.4.5. Tűzállósági kövtlményk Mint mindn szrkzti lmr, az üvgszrkztkr is komoly tűzvédlmi kövtlményk vonatkoznak: a szrkzt thrhordó képsségét tűz stén az lőírt időtartamig mgtartsa a tűz és kísérőjlnségi trjdését unkciójának mgllőn gátolja, nhzítsék, vagy irányítsa a szrkzt által okozott tűztrhlés, a blől jlődő hő, üst, égésgázok mnnyiség a lhtő lgkisbb lgyn [14] A szrkzti ragasztók üvgsdési hőmérséklt viszonylag alacsony tartományban mozog. Ez az a hőmérséklti érték, ahol kzdik lvsztni thrhordási képsségükt. A tönkrmntl végb mht a lülti tapadás mgszűnésévl (adhézió), a ragasztó anyagának tönkrmntlévl (kohézió), vagy mindkét st gyszrr történő lőordulásával. A ragasztott kapcsolatokat úgy kll mgtrvzni, hogy a szrkzt a ragasztó tönkrmntl után is állékony maradjon még gy idig. Két lhtségs kialakítás van, ami tűzthr stén mgllő biztonságot ad. Az gyik, hogy kigészítő mchanikus kapcsolatokat hlyzünk l, ami a ragasztó tönkrmntl után visli a trhkt. Ez a mgoldás ronthatja az sztétikát, és a transzparnciát. A másik lhtőség gy olyan szrkzti mgoldás kialakítása, hogy az gyütt dolgozó kapcsolat tönkrmntl után a grnda, mint gy különálló szrkzti lm mgtámasztja az üvglapot, így a szrkzt állékony marad. A trvzéskor úgy kll igylmb vnni zt az stt, mint ha a ragasztót igylmb sm vnnénk, és a grndának vislni kll az üvglmz önsúlyát, illtv az gyéb trhkt. 2.5. Ragasztott kapcsolatok kivitlzésénk kérdési A ragasztott kapcsolat kialakítása gyári körülményk között, llnőrzött munkaolyamatokon krsztül történik. A kapcsolat trvzés mlltt ontos kérdésk mrülhtnk l a kivitlzéssl kapcsolatban is. a ragasztó rétg lolyása: ha a ragasztónak nagy a viszkozitása, lő ordulhat, hogy a mgszilárdulása lőtt kiolyik a kapcsolatból. Ebbn az stbn a lslgs ragasztót gondosan l kll távolítani, illtv mnnyiségét pótolni. a nm tömítő jllgű ragasztóknál kulcsontosságú az üvglapok lszabása után az él pontos mgmunkálása: abban az stbn, ha az élk nincsnk kllőn mgmunkálva, lcsiszolva, nm lsz gynlts a ragasztó rétg a kapcsolat kialakításánál. Ez komoly problémákat vtht l, ugyanis nincs gynlts ragasztó rétg vastagság, a kapcsolat kiszámolt llnállása nagymértékbn csökknht. A szrkzt készülht dztt üvgből, ilyn stbn nagyon ontos, hogy az él mgmunkálása az dzési olyamat lőtt mgtörténjn, ugyanis a bvitt blső szültségk miatt az üvglap érzékny lsz bármilyn utólagos külső bhatásra. - 16 -
a bépítés lőtt (szállításnál, tárolásnál) ügylni kll az lmk védlmér, az üvgszrkztkt mindn sérüléstől okozottan óvni kll az lmkt a trvző által mghatározott módon kll tárolni, az alátámasztások hlys kialakításával. A nm mgllő hlyn alátámasztott lmk álló hlyztbn tönkr mhtnk, hiszn máshogy alakulnak bnn a szültségk bépítés során a mgllő szközökt kll alkalmazni, ügylni kll a szrkzt épségér a bépítés során b kll tartani a hatályos munkavédlmi szabályokat 2.6. Szndvicsszrkztk Szndvicsszrkztk alatt olyan kialakítású szrkztkt értünk, ahol több, ltérő tulajdonságú anyag van gyüttdolgozó módon összkapcsolva. A ladatom során vizsgált T grnda ilyn szrkztként kzlndő, ahol gy üvglmzt ragasztóval kapcsoltunk a grndához. A thrből a ragasztó rétgbn nyírórő kltkzik, és az ltérő anyagi tulajdonságok miatt az üvglmzbn és a grndában nm lsznk gyormák az rők és lmozdulások (9. ábra). 9. ábra Elmozdulások értlmzés az gyüttdolgozás mérték alapján [8] A tartó tljs lhajlása a hajlításból származó lhajlásból, és a ragasztó rétg nyírási alakváltozásából tvődik össz. A tartó szndvics szrkztként való vislkdéséből kövtkző számítási módszrt a Számítási mllékltbn részltzm. Konkrét példán vztm krsztül a tartó lhajlásának kézi számítását. A 10. ábra szmléltti a szrkztmbn llépő hatásokat: 10. ábra A krsztmtsztbn llépő hatások [8] - 17 -
A krsztmtszt gynsúlyát az alábbi összüggésk biztosítják: N 1 = -N 2 V = V 1 + V 2 M = M 1 + M 2 N 1 r 2.7. A vizsgálatom során alkalmazott ragasztó típusok A kutatásom során részlgsn gyütt dolgozó kapcsolat kialakítása a cél. Az lőzőkből látszik, hogy a szilikon anyagú ragasztók nm rndlkznk kllő mrvséggl gy ilyn vizsgálathoz. A mrv ragasztók közül az UV ényr szilárduló ragasztó kvésbé javasolt, a lgmgllőbbk az akril, illtv az poxi anyagú ragasztók. Ezk után az ilyn típusú ragasztók tulajdonságait kutatom numrikus vizsgálattal. 3. Numrikus modllzés 3.1. A modll lépítés 3.1.1. Gomtriai modll Flültszrkzti végslms modllt dolgoztam ki a T-grnda vizsgálatára az Ansys végslms szotvr sgítségévl. Az alkalmazott lmtípus a 4 csomópontú, csomópontonként 6 szabadságokkal rndlkző SHELL 181 héjlm. Az gys üvg szrkzti lmkt (üvg ödémlmz és üvg borda), valamint a két lm közötti ragasztórétgt is ugyanazon lmtípussal modllztm. 11. ábra Az Ansysban lkészíttt numrikus modll A program lhtőségt ad arra, hogy a modllt paramétrs ormában alkossam mg. A csatolt Számítási mllékltbn található közlítő számításban több gomtriára mghatároztam az üvgszrkztk mértit, így a vizsgálatot a több gomtriára gyszrűn lht alkalmazni. A bmnő paramétrk közül a gomtria mghatározásához az alábbiakra van szükség: a grnda sztávolsága, vastagsága és magassága az üvglmz szélsség - 18 -
az üvglmz ktív vastagsága (h ): laminált üvgszrkzt stén a számítás során használt hlyttsítő vastagság, mly az alábbi módon számítandó: n t 3 h ktív := t ahol: n: az üvglap rétgink száma t: gy üvglap vastagsága a ragasztórétg szélsség és vastagsága, amly a paramétrs vizsgálat gyik alapját képzi 12. ábra T grnda, anyagmodllk; a mértk lvétl a közlítő számítás alapján Az ktív lmzvastagságok alkalmazása hlytt a SHELL 181 lmml lhtőség nyílik laminált lmz krsztmtszt pontosabb analízisér is. Mivl jln tanulmánynak nm célja nnk vizsgálata, gységs hlyttsítő vastagságot alkalmaztam. Ugyanakkor a kutatás továbblépésként jlttbb analízis hajtható végr a kidolgozott modlll. A hlys modllzés ontos lépés a mgllőn sűrű végslm háló létrhozása. Ennk érdkébn gy közlítő konvrgncia vizsgálatot végztm. Egy ritkább kialakítást vttm l lőször, majd vizsgáltam a szültségkt. A háló sűrűsítéskor változott a szültség érték, majd amikor a változtatások során gy nagyjából állandó értékr bállt, azt a hálósűrűségt tkintttm véglgsnk. Mivl a ragasztó rétg környztébn nagyobb szültségk lépnk l, ott sűrűbb a háló kialakítása a pontosabb rdményk érdkébn. 3.1.2. Anyagmodll Mind az üvg, mind a ragasztó anyagmodllj linárisan rugalmas. 3.1.3. Thrmodll Az gy grnda tnglytávra ható rőkt vonal mnti thrként diniáltam, mly a grnda ltti krsztmtsztbn trhli a szrkztt. A thr intnzitását mindn gomtriára a közlítő számításban mghatározott értékr vttm l. 3.1.4. Mgtámasztás modllzés A lépíttt modllmbn a káros kényszrk lkrülés végtt az üvglmzt támasztottam mg olytonosan, a grnda tnglyér mrőlgs irányban a sztáv két végén. - 19 -
3.2. Az analízis módja 13. ábra Mgtámasztás és a thr diniálása a modllbn Cél a shar lag hatás, az gyüttdolgozás vizsgálata, így a lépíttt modllt linárisan rugalmas analízis szrint vizsgálom. 4. A numrikus modllzés során használt ragasztó típusok A vizsgálatban használt ragasztók kiválasztása hosszú olyamat rdmény. Mivl a vizsgálat abból a szmpontból gydülálló, hogy üvgt-üvggl thrbíró módon a gyakorlatban ritkán ragasztanak, a vonatkozó szakirodalom és irodalmi adatok limitáltak. 4.1. A stuttgarti üvgkupolánál használt anyagok A krsés gyik irányát a Lucio Blandini építőmérnök vztt kutatás jlnttt, amikor is gy, a Stuttgarti Egytmn dolgozó kutató csapat gy olyan üvgkupola kidolgozásán áradozott, mlyn mrv kapcsolatot biztosító ragasztókkal alakították ki az üvglapok közötti kötéskt, kihagyva a mchanikus kapcsolatokat. A vizsgálatról mgjlnt cikk az Intrnational Journal o Adhsion & Adhsivs című olyóirat 2007/27. számában található. [10] A kutatásuk rdmény az, hogy a ragasztóanyagok mchanikai tsztlés és a mgllő anyag kiválasztása után mgtörtént a émváz nélküli kupola mgépítés, mllyl mgmutatták az él mgoldásokban rjlő lhtőségkt. A ladat során öt ragasztóanyagot használtak. A ladatomban az ott mlítttk közül négyt vizsgálok, ugyanis az ötödikről (Dlo Duopox 1896) nm állt rndlkzésr lgndő inormáció. Az így mlíttt ragasztók a kövtkzők: - Akmi Akpox - 3 M DP 490-3 M DP 810 - Dlo Pur 9694 Ötödikként ogom használni a Dlo Duopox AD 895 jlzésű poxi anyagú ragasztót, mlyről a szükségs adatok rndlkzésr állnak. 4.1.1. A ragasztók tsztlés - 20 -
A Stuttgarti Egytm Központi Mérnöki Laborjában tsztkt készítttk az üvgtáblák közötti hvdrs kötésk vizsgálatára, hogy kidrítsék, létzik- olyan ragasztóanyag, ami képs llnállni az üvgkupolákban llépő húzásnak és nyírásnak. A tsztlő rndszrt a cikk írója trvzt. A választott anyagoknak a kövtkző tulajdonságoknak klltt mgllniük: alkalmasság lgalább 1 mm széls hvdrs kötéshz viszkozitás (ragasztó n olyjék ki lhordás illtv kötés idj alatt) kötés szobahőmérsékltn minimum szakítószilárdság 4 N/mm2 Mindn trmékt 5-ször tsztltk gy 10mm-s hvdrs kötésn a DIN EN ISO 26922-nk mgllő n. Az ajánlott trült hlytt 80*12 mm-s mértt használtak. A választás mgll az üvggyártás korlátainak és a gép torokátmérőjénk. Az üvgtáblák szélit mchanikai úton lkoptatták gy víz-homok kvrékt használó, 300 Nm/mm 2 nyomáson működő gép sgítségévl a jobb kötés érdkébn. Az alakváltozás értékkt gy időbn 4 külső nyúlásmérővl rögzíttték. Ezk számát 2-r csökknttték a hosszú távú tsztk során a költségmgszorítások miatt. A húzórőt különböző hőmérsékltn (-10, 23, 55, 85 o C) vizsgálták, a nyírást és a 4 pontos hajlítást csak 23 o C-on végzték. Mindn ragasztás 23 o C-on kohéziós tönkrmntlt mutatott, míg 85 o C-on tapadási problémák kltkznk. Az gytln ragasztó, ami 55 o C-on részlgs kohéziós mghibásodást mutatott a DP490, ami a gyártó szrint a lgmagasabb üvgsdési hőmérséklttl (Tg értékkl) rndlkzik. A tsztk mgmutatták, hogy az üvg sarkai, széli érzéknybbk a nyírótrhkr, lthtőlg a koptatott mikro törésk miatt. Ez gyakran vzt a szélk mnti mghibásodáshoz, ami nagy trhlés hatására továbbtrjd az üvgtábla lültér. Smmilyn más ok nm léptt l a nyírótsztnél, ami a rossz kötést, ragasztást bizonyította volna, összhasonlítva a húzótszttl. Az gytln kapcsolat, ami nm tört l a maximális trhlés alatt a DP 490-l készült kötés volt. Ez a trmék mutatta a lgkisbb statisztikai ltéréskt a szültségi mérésknél. Ezért választották zt a trmékt a prototípus üvgtábláinak kötésihz. A prototípus sztávolsága 8,5 m, 1 cm vastag gömbüvgtáblákból áll mlyknk karcsúsági tényzőj 1:850. Az alátámasztás gy titán gyűrűből és 32 rozsdamnts acél oszlopból áll, mlyk hőtágulási gyütthatója mggyzik az üvgévl, ami minimalizálja a hőmérsékltváltozás által klttt trhkt. A kupolát az ANSYS programmal trvzték. A lgtöbb probléma az üvglapok közötti 10 mm széls kötésk és a orma mghatározásának modllzés közbn léptt l. A kapcsolatok mgnyúlás, nyírás, lordulás értékit gy gyszrűsíttt kupolamodlll határozták mg. Sok különböző tökéltln ormát több különböző módon végigszámoltak, hogy lérjnk a lgkárosabbhoz. Paramétrs állapot analízist végztk a tökéltln kupolán, mgváltoztatva a kötés mrvségét az alkalmazható hőmérséklt intrvallumon blül. A saját súly alatt és a szélthr alatt a kupola őlg mmbránszültségt mutatott. Csak az alacsonyabb részkbn ébrdt hajlító nyomaték a táblákban és a kötéskbn az alátámasztás bolyásolása miatt. Az Épültmérnöki Intézt 5,6-os anyagbiztonsági paramétrt rndlt a ragasztáshoz, kötéshz, mivl a ragasztás hosszú távú vislkdés különböző hőmérsékltn nm ismrt. További kutatások szükségsk, hogy mghatározzanak paramétrkt a ragasztók hosszú távú vislkdéséhz. Az üvghvdrs kötéskn végztt tsztk alapján a szrző mgállapította, hogy létzik olyan trmék, ami különböző hőmérsékltk és trhk mlltt kilégítő vislkdést mutat. [10] - 21 -
Azért tartom ontosnak a nti vizsgálat részltsbb ismrttését, mrt ontos mgismrni a ladatomban alkalmazott ragasztók tulajdonságát, vislkdését. Mindn inormációra szükség van, hogy a vizsgált kapcsolatomról a lgrálisabb képt kapjam. 4.2. Sika ragasztó A nti anyagok mlltt a vizsgálat tárgyát képzi a Sika cég gyik trmék is, a SikaFast 5215 márkajlzésű ragasztó. A cég szakértőjévl, Farkas Gáborral olytatott konzultációk alapján mgállapítottam, hogy z a ragasztó llht mg a lgjobban üvg-üvg közötti részlgsn mrv kapcsolat kialakítására. Jlnlgi gyakorlatban lvétv használják hasonló célokra, lső sorban a járműipari alkalmazása jlntősbb. 4.3. A vizsgálatomban alkalmazott ragasztók tulajdonságai 14. ábra A vizsgálat során alkalmazott ragasztók Ragasztó ajtája: Akpox DP 810 DP 490 Duopox AD 895 Dlo Pur 9694 SikaFast 5215 Típus poxi akril poxi poxi poliurtán akril Szín tjszrű zöld/hér szürk szürk kt szürk Üvgsdési hőm. Tg ( o C ) 60-65 35-40 69 98 40 50 Viszkozitás pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű Kötésidő 7 nap 3 nap 7 nap 7 nap 1 nap 3 nap Trhlhtőség (min) 20-30 10 15 30 7 9-22 -
Young modulus E (N/mm 2 ) Nyírási modulus (N/mm 2 ) 2500 705 1833 2400 105 520 940 275 665 895 42 20025 Poisson tényző 0,33 0,28 0,38 0,34 0,25 0,30 2. táblázat A szrkzti szilikon ragasztóanyagok általános anyagi tulajdonságai 15. ábra Az üvgkupolánál használt ragasztók σ-ε diagramjai [10] 16. ábra Az üvgkupolánál használt ragasztók τ-γ diagramjai [10] 5. Paramétrs vizsgálat 5.1. Vizsgálati program A vizsgálatot a közlítő számításban részltztt négy gomtriára végztm l. Kiinduláskor az Erzsébt térn található üvgmdnc mértit vttm alapul. [1] A 16 m hosszú vasbton őtartók közé acél saruzatba ültttt üvggrndák hordják a saját, a hőszigtlő üvgtáblák illtv a 400 mm magasságú vízoszlop súlyát. A csatolt Számítási mllékltbn található közlítő számításban mghatároztam az üvglmz, illtv az üvg grnda mértit. A szrkztt llnőriztm hajlításra, illtv végztm lhajlás vizsgálatot. A kapott rdménykt az alábbi táblázat mutatja: - 23 -
3. táblázat A közlítő számításban mghatározott szrkzti mértk A vizsgálat során az üvg lmz és a grnda közötti ragasztó szélsségi és vastagsági mértét változtatva uttattam a programot. A lvtt mértk a kövtkzők: 17. ábra A ragasztó rétg kialakítása 4. táblázat A lvtt ragasztó mértk Egy vastagsági értékhz három magasságot vizsgáltam. Három értékből már mg lht állapítani a kapcsolatot lináris, vagy nmlináris loszlás az rdményk között, gyüttdolgozás mérték, lhajlás értékk összhasonlítása. 5.2. Az értéklés módja A vizsgálat tárgyát az üvglmz középsíkjában ébrdő maximális szültség érték képzt, mlynk sgítségévl mg tudtam határozni az gyütt dolgozó szélsségt. Az Ansys sgítségévl intgrálom az ábra ltti trültt, majd az ktív szélsségt a két érték hányadosaként kapom mg: A σ := σ x z d b := A σ σ max 18. ábra Fszültségábra a lmz középsíkjában az Ansys programból 5.3. Vizsgálat az lső gomtriára - 24 -
5.3.1. A gomtria mérti A gomtria mérti: l grnda = 2,56 m b tábla = 1,992 m h = 0,029 m b gr = 0,032 m h gr = 0,3 m 19. ábra A gomtria mérti 5.3.2. A vizsgálat rdményi A számítás részltsn a Számítási mllékltbn található. A őbb rdménykt az 5. táblázat mutatja. Akpox E = 2500 N/mm2 G = 940 N/mm2 3M DP 810 E = 705 N/mm2 G = 275 N/mm2 3M DP 490 E = 1833 N/mm2 G = 665 N/mm2 Duopox AD 895 E = 2400 N/mm2 G = 895 N/mm2 Dlo Pur 9694 E = 105 N/mm2 G = 42 N/mm2 SikaFast 5215 E = 520 N/mm2 G = 200 N/mm2 Tökélts gyütt dolgozás stén st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 σ max (N/mm 2 ) 0,97 0,82 0,72 1,10 1,02 0,95 b (mm) 923,17 923,34 925,05 919,51 917,23 916,53 max (mm) Ansys 0,610 0,711 0,783 0,479 0,504 0,522 σ max (N/mm 2 ) 0,68 0,49 0,42 0,96 0,81 0,71 b (mm) 922,32 921,56 857,68 916,58 915,76 915,28 max (mm) Ansys 0,91 1,118 1,258 0,62 0,729 0,807 σ max (N/mm 2 ) 0,902 0,733 0,649 1,072 0,974 0,898 b (mm) 923,95 925,09 894,73 918,82 917,01 915,60 max (mm) Ansys 0,671 0,799 0,88 0,505 0,547 0,579 σ max (N/mm 2 ) 0,96 0,809 0,707 1,094 1,012 0,945 b (mm) 923,00 923,11 924,74 919,47 916,94 915,80 max (mm) Ansys 0,617 0,722 0,797 0,482 0,509 0,529 σ max (N/mm 2 ) 0,26 0,21 0,195 0,472 0,303 0,23 b (mm) 716,69 523,52 422,88 914,09 918,12 920,96 max (mm) Ansys 1,766 2,336 2,825 1,168 1,454 1,678 σ max (N/mm 2 ) 0,583 0,43 0,37 0,898 0,726 0,618 b (mm) 923,64 859,40 782,78 916,06 915,36 916,21 max (mm) Ansys 1,014 1,245 1,41 0,681 0,817 0,911 max (mm) Ansys 0,412 0,386 0,362 0,403 0,312 0,343-25 -
5. táblázat Összoglaló táblázat a vizsgált ragasztók tulajdonságaira 20. ábra Ektív szélsség értéki [mm] A 18. ábráról jól látszik, hogy a különböző ragasztóknak nagyjából azonos loszlású az ktív szélsség érték. Kirívó rdményt a Dlo Pur 9694 produkált. Ennk oka, hogy z a ragasztó rndlkzik a lgkisbb rugalmassági modulussal, záltal itt a lgkisbb az gyütt dolgozás mérték. Ilyn lvn jól kitűnik, hogy a lgnagyobb rugalmassági modulusú ragasztó, az Akpox rndlkzik a lgnagyobb gyüttdolgozó szélsséggl. m a x 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Akpox DP 810 DP 490 AD 895 Pur 9694 SikaFast 5215 Tökélts gyüttd. m a x 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Akpox DP 810 DP 490 AD 895 Pur 9694 SikaFast 5215 Tökélts gyüttd. 10/10 10/20 10/30 32/10 32/20 32/30 21. ábra Maximális lhajlás értéki [mm] st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 Tökélts gyütt dolgozás stén max (mm) Ansys 0,412 0,386 0,362 0,403 0,312 0,343-26 -
Akpox 3M DP 810 3M DP 490 Duopox AD 895 Dlo Pur 9694 SikaFast 5215 max (mm) Ansys 0,610 0,711 0,783 0,479 0,504 0,522 gyüttdolgozás mérték 68% 54% 46% 84% 62% 66% max (mm) Ansys 0,91 1,118 1,258 0,62 0,729 0,807 gyüttdolgozás mérték 45% 35% 29% 65% 43% 43% max (mm) Ansys 0,671 0,799 0,88 0,505 0,547 0,579 gyüttdolgozás mérték 61% 48% 41% 80% 57% 59% max (mm) Ansys 0,617 0,722 0,797 0,482 0,509 0,529 gyüttdolgozás mérték 67% 53% 45% 84% 61% 65% max (mm) Ansys 1,766 2,336 2,825 1,168 1,454 1,678 gyüttdolgozás mérték 23% 17% 13% 35% 21% 20% max (mm) Ansys 1,014 1,245 1,41 0,681 0,817 0,911 gyüttdolgozás mérték 41% 31% 26% 59% 38% 38% 6. táblázat A kapcsolat gyütt dolgozásának mérték az gys ragasztók stén A paramétrs vizsgálat utolsó lépésként a tökéltsn gyüttdolgozó kapcsolat tulajdonságait vizsgáltam. A ragasztó tulajdonságainak hlyér az üvg rugalmassági és nyírási modulusát, valamint Poisson tényzőjét hlyttsítttm b. Így kaptam mg a 19. ábrán látható lhajlások értékit a különböző ragasztó krsztmtsztkr. A diagram gyértlműn mutatja, hogy minél kisbb rugalmassági modulussal rndlkzik a ragasztó rétg, annál nagyobb a lhajlás érték is. A 6. táblázatban százalékos arányban jztm ki az gys ragasztók lhajlás értékit a tökélts gyüttdolgozáshoz képst, és kitűnik, hogy az Akpox ragasztó rndlkzik a lgjobb tulajdonsággal, ugyanis a 10 x 32 mm-s ragasztó krsztmtszt stén 84 % az gyüttdolgozás mérték. 1,20 1,20 σ m a x 1,00 0,80 0,60 0,40 Akpox DP 810 DP 490 AD 895 Pur 9694 σ m a x 1,00 0,80 0,60 0,40 Akpox DP 810 DP 490 AD 895 Pur 9694 0,20 0,00 SikaFast 5215 0,20 0,00 SikaFast 5215 10/10 10/20 10/30 32/10 32/20 32/30 22. ábra Maximális szültség értéki a lmz középsíkjában [N/mm 2 ] - 27 -
A vizsgálatot az lső gomtriára mind a hat ragasztóval lvégztm. A kövtkző gomtriák vizsgálatakor a uttatást három ragasztóra ogom végzni. Úgy választom ki azt a három ragasztót, hogy lgyn bnn gy kis, illtv gy nagy rugalmassági modulussal rndlkző, illtv gy közts anyag. Így a választott három ragasztó az Akpox, a 3M DP 490, illtv a SikaFast 5215. 5.4. Vizsgálat a második gomtriára mgnövlt grnda tnglytávolság stén 5.4.1. A gomtria mérti A gomtria mérti: l grnda = 2,56 m b tábla = 3,992 m <-- változtatva h = 0,04 m b gr = 0,032 m h gr = 0,45 m 23. ábra A gomtria mérti 5.4.2. A vizsgálat rdményi st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 Akpox E = 2500 N/mm2 G = 940 N/mm2 3M DP 490 E = 1833 N/mm2 G = 665 N/mm2 SikaFast 5215 E = 520 N/mm2 G = 200 N/mm2 σ max (N/mm2) 0,815 0,718 0,656 0,81 0,736 0,677 b (mm) 859,83 790,24 736,75 1014,80 1014,32 1015,01 max (mm) Ansys 0,429 0,527 0,599 0,321 0,358 0,388 σ max (N/mm2) 0,799 0,69 0,627 0,781 0,689 0,62 b (mm) 801,01 716,84 654,31 1015,93 1016,63 1017,82 max (mm) Ansys 0,477 0,593 0,678 0,343 0,393 0,433 σ max (N/mm2) 0,517 0,425 0,391 0,605 0,457 0,377 b (mm) 711,95 568,09 477,98 1011,80 1016,19 1006,90 max (mm) Ansys 0,755 0,982 1,166 0,488 0,614 0,707 7. táblázat Összoglaló táblázat a vizsgált ragasztók tulajdonságaira - 28 -
0,90 0,90 0,80 0,80 0,70 0,70 0,60 0,60 σ m a x 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 10/10 10/20 10/30 Akpox DP 490 σ m a x 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 SikaFast 5215 0,00 32/10 32/20 32/30 Akpox DP 490 SikaFast 5215 24. ábra Maximális szültség értéki [N/mm 2 ] b 900 800 700 600 500 400 300 200 10/10 10/20 10/30 Akpox DP 490 b 1 020 1 018 1 016 1 014 1 012 1 010 1 008 1 006 1 004 SikaFast 1002 5215 1000 32/10 32/20 32/30 Akpox DP 490 SikaFast 5215 25. ábra Ektív szélsség értéki [mm] 1,3 0,8 1,2 1,1 1 0,9 m0,8 a 0,7 x 0,6 0,5 Akpox DP 490 SikaFast 5215 m a x 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Akpox DP 490 SikaFast 5215 0,4 0 10/10 10/20 10/30 32/10 32/20 32/30 26. ábra Maximális lhajlás értéki [mm] - 29 -
Tökélst gyütt dolgozás stén Akpox 3M DP 490 st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 max (mm) Ansys 0,265 0,258 0,251 0,258 0,246 0,234 max (mm) Ansys 0,429 0,527 0,599 0,321 0,358 0,388 gyüttdolg. mérték 62% 49% 42% 80% 69% 60% max (mm) Ansys 0,477 0,593 0,678 0,343 0,393 0,433 gyüttdolg. mérték 56% 44% 37% 75% 63% 54% SikaFast 5215 max (mm) Ansys 0,755 0,982 1,166 0,488 0,614 0,707 gyüttdolg. mérték 35% 26% 22% 53% 40% 33% 8. táblázat Az gyüttdolgozás mérték százalékos arányban kijzv a lhajlás adatokból Mgnövlt grnda tnglytávolság stén az rdményk tndnciája mggyzik az lső gomtria vizsgálata során tapasztalt értékkkl. Az gyüttdolgozás mérték néhány százalékkal csökknt, d mindn ragasztó stén azonos mértékbn változott az érték. 5.5. Vizsgálat a harmadik gomtriára mgnövlt grndahossz stén 5.5.1. A gomtria mérti A gomtria mérti: l grnda = 3,56 m <-- változtatva b tábla = 1,992 m h = 0,042 m b gr = 0,04 m h gr = 0,4 m 27. ábra A gomtria mérti 5.5.2. A vizsgálat rdményi st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 Akpox E = 2500 N/mm2 G = 940 N/mm2 σ max (N/mm 2 ) 0,562 0,482 0,427 0,627 0,558 0,554 b (mm) 1207,62 1206,93 1202,58 1206,35 1267,46 1201,66 max (mm) Ansys 0,548 0,648 0,722 0,433 0,461 0,483 3M DP 490 σ max (N/mm 2 ) 0,53 0,44 0,40 0,62 0,57 0,53-30 -
E = 1833 N/mm2 G = 665 N/mm2 SikaFast 5215 E = 520 N/mm2 G = 200 N/mm2 b (mm) 1207,86 1184,89 1122,19 1204,47 1200,72 1200,17 max (mm) Ansys 0,603 0,729 0,819 0,455 0,499 0,534 σ max (N/mm 2 ) 0,35 0,272 0,236 0,525 0,43 0,368 b (mm) 1203,43 1067,39 960,00 1197,98 1195,07 1193,97 max (mm) Ansys 0,921 1,148 1,304 0,612 0,746 0,841 9. táblázat Összoglaló táblázat a vizsgált ragasztók tulajdonságaira 0,60 0,70 0,50 0,60 σ m a x 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Akpox DP 490 SikaFast 5215 10/10 10/20 10/30 σ m a x 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 32/10 32/20 32/30 Akpox DP 490 SikaFast 5215 28. ábra Maximális szültség értéki [N/mm 2 ] 29. ábra Ektív szélsség értéki [mm] - 31 -
30. ábra Maximális lhajlás értéki [mm] Tökélst gyütt dolgozás stén st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 max (mm) Ansys 0,378 0,359 0,344 0,371 0,349 0,329 Akpox max (mm) Ansys 0,548 0,648 0,722 0,433 0,461 0,483 gyüttdolg. mérték 69% 55% 48% 86% 76% 68% 3M DP 490 SikaFast 5215 max (mm) Ansys 0,603 0,729 0,819 0,455 0,499 0,534 gyüttdolg. mérték 63% 49% 42% 82% 70% 62% max (mm) Ansys 0,921 1,148 1,304 0,612 0,746 0,841 gyüttdolg. mérték 41% 31% 26% 61% 47% 39% 10. táblázat Az gyüttdolgozás mérték százalékos arányban kijzv a lhajlás adatokból A százalékban kijztt gyütt dolgozás értéki rndr hasonlóak az lső gomtriánál tapasztalt rdménykkl. Ott ugyanis a grnda tnglytáv mggyztt az gomtriában alkalmazott tnglytávval, csak kisbb volt a grnda hossza. Ettől üggtlnül az rdményk tndnciája, az gyüttdolgozó szélsség, a lhajlások mggyznk az ott vizsgáltakkal. 5.6. Vizsgálat a ngydik gomtriára mgnövlt grndahossz és tnglytáv stén 5.6.1. A gomtria mérti A gomtria mérti: l grnda = 3,56 m b tábla = 3,992 m <-- változtatva <-- változtatva h = 0,056 m b gr = 0,072 m - 32 -
h gr = 0,45 m 31. ábra A gomtria mérti 5.6.2. A vizsgálat rdményi st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 Akpox E = 2500 N/mm2 G = 940 N/mm2 3M DP 490 E = 1833 N/mm2 G = 665 N/mm2 SikaFast 5215 E = 520 N/mm2 G = 200 N/mm2 σ max (N/mm 2 ) 0,576 0,499 0,452 0,616 0,554 0,505 b (mm) 1160,28 1053,67 972,30 1318,18 1317,04 1316,91 max (mm) Ansys 0,481 0,587 0,661 0,354 0,399 0,435 σ max (N/mm 2 ) 0,56 0,476 0,43 0,591 0,515 0,458 b (mm) 1072,88 944,10 849,81 1319,04 1315,77 1316,24 max (mm) Ansys 0,535 0,656 0,739 0,38 0,441 0,488 σ max (N/mm 2 ) 0,352 0,29 0,269 0,442 0,324 0,259 b (mm) 924,89 711,83 583,16 1311,06 1314,75 1319,81 max (mm) Ansys 0,808 1,004 1,153 0,546 0,675 0,763 11. táblázat Összoglaló táblázat a vizsgált ragasztók tulajdonságaira 0,70 0,70 0,60 0,60 0,50 0,50 σ m a x 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 10/10 10/20 10/30 Akpox DP 490 σ m a x 0,40 0,30 0,20 0,10 SikaFast 5215 0,00 32/10 32/20 32/30 Akpox DP 490 SikaFast 5215 32. ábra Maximális szültség értéki az üvglmzbn [N/mm 2 ] - 33 -
33. ábra Ektív szélsség értéki [mm] 34. ábra Maximális lhajlás étéki [mm] Tökélst gyütt dolgozás stén st 1. 2. 3. 4. 5. 6. tg (mm) 10 10 10 32 32 32 hg (mm) 10 20 30 10 20 30 max (mm) Ansys 0,284 0,278 0,271 0,277 0,264 0,253 Akpox max (mm) Ansys 0,481 0,587 0,661 0,354 0,399 0,435 gyüttdolg. mérték 59% 47% 41% 78% 66% 58% 3M DP 490 SikaFast 5215 max (mm) Ansys 0,535 0,656 0,739 0,38 0,441 0,488 gyüttdolg. mérték 53% 42% 37% 73% 60% 52% max (mm) Ansys 0,808 1,004 1,153 0,546 0,675 0,763 gyüttdolg. mérték 35% 28% 24% 51% 39% 33% 12. táblázat Az gyüttdolgozás mérték százalékos arányban kijzv a lhajlás adatokból Vizsgálatom alapján mgnövlt grnda tnglytávolság stén romlik az gyütt dolgozás mérték, mlyt a nti táblázatban található százalékos értékk jól példáznak. Összhasonlítva az lőző sttl, ahol gyorma grnda hossz mlltt l akkora üvglmz szélsség (grnda tnglytáv) volt - 34 -
használatos, mgállapítható, hogy mintgy 10 %-kal kisbb az gyütt dolgozás mérték. Az rdményk tndnciája viszont mggyzik az lőző stk rdményivl. 6. Összoglalás és konklúzió A tanulmányomban összgztm az üvgszrkztk tulajdonságait, a szrkzti alkalmazhatóság kérdésit, ismrtttm a kapcsolatok kialakításának módját, különös tkintttl a ragasztott kapcsolatokra. Részltztm a trvzést bolyásoló tényzőkt, különös tkintttl a szilárdsági és mrvségi kövtlménykr. Egy mglévő szrkzt mintájára közlítő számításban határoztam mg több gomtriára az üvglmz, és a grnda mértit. Kidolgoztam gy numrikus modllt, mlynk sgítségévl paramétrs vizsgálatot végztm zkn a gomtriákon a ragasztott kapcsolat tulajdonságainak vizsgálatával. A uttatást linárisan rugalmas alapon végztm. A vizsgálat során hat részlgsn mrv kapcsolat kialakítására alkalmas ragasztót vizsgáltam. Eltérő tulajdonságokkal rndlkznk, van köztük nagyobb, illtv gészn kis rugalmassági modulussal rndlkző is. Az gyütt dolgozás mértékét a tartó lhajlásában, és az ktív szélsség kialakulásában mértm. Az gyütt dolgozás mérték annál nagyobb, minél nagyobb ktív szélsség alakul ki az üvglmzbn, illtv minél kisbb lhajlást sznvd l a tartó. A vizsgálatomban %-os arányban adtam mg az gyüttdolgozás mértékét a lhajlások üggvényébn. Mindn stbn az ktív szélsségkt ábrázoló graikonokról kitűnik, hogy érték azonos rétgvastagságnál - nagyobb a 32 mm széls ragasztó sávnál, mint a 10 mm-snél. Továbbá szmbtűnő, hogy minél vékonyabb rétgű a ragasztó, z az érték szintén annál lőnyösbb. Thát a vizsgált szrkztn a 32 mm széls, és 10 mm magas ragasztó krsztmtszt biztosítja a lgnagyobb gyüttdolgozó szélsségt. A lhajlás értékink vizsgálata hasonló rdménykt ad, mint az ktív szélsségnél vázolt értékk. A lhajlás annál nagyobb, minél nagyobb a ragasztó rétg vastagsága. A lglőnyösbb értékkt szintén a 32 mm széls, és 10 mm magas ragasztó rétg adta. A lgnagyobb rugalmassági modulussal rndlkző ragasztó, az Akpox értéki közlíttték mg lgjobban a tökélts gyüttdolgozás stén számított lhajlásokat. A lgnagyobb ltérést pdig a Dlo Pur 9694 mutatta. Az ktív lmzvastagságok alkalmazása hlytt a SHELL 181 lmml lhtőség nyílik laminált lmz krsztmtszt pontosabb analízisér is. Mivl jln tanulmánynak nm célja nnk vizsgálata, gységs hlyttsítő vastagságot alkalmaztam. Ugyanakkor a kutatás továbblépésként jlttbb analízis hajtható végr a kidolgozott modlll. Érdms lnn kitérni a ladatban alkalmazott ragasztók kúszására, mly tényzőnk hosszútávon káros hatásai jlntkzhtnk a szrkztn. A ragasztórétg alakváltozása miatt szültségvsztés lép l, mly csökknti a krsztmtszt thrbírását, illtv növli a lhajlást. Részlgs gyüttdolgozást biztosító kapcsolatokat más gomtriai kialakításra is lhtn alkalmazni. A lhajlás és thrbírás szmpontjából lőnyös kialakítás lhtn a grndaráccsal alátámasztott üvglmz. A grnda-grnda, illtv a grnda-üvglmz közötti kapcsolat lht ragasztott. Kigészítő mchanikus kapcsolat gyéb igényk stén alkalmazható, pl: tűzzl szmbni vislkdés, sztétikai mgontolás. Bízom bnn, hogy tanulmányom mgllő rálátást biztosít az üvg thrhordó szrkzti lmként történő alkalmazására, illtv gy lhtségs mgoldást nyújt transzparns kapcsolatok kialakítására. - 35 -
Rmélm vizsgálatom némilg hozzájárult ahhoz, hogy a későbbikbn szélsbb körbn trjdjnk l a ragasztott üvg-üvg kapcsolatok. - 36 -
Irodalomjgyzék - [1] Lukács Ágoston - Az Erzsébt téri Kulturális Központ és Park üvgmdncéj - [2] Pankhardt Kinga - Különlgs üvg tartószrkztk a magyar építőiparban Építőanyag, 55. év. 2003. 3. szám, 106-111. oldal - [3] Pankhard Kinga - Üvg az építésztbn lőadás - [4] Rith András, Schribr Józs Átlátszó számítások Thrhordó üvgszrkztk trvzés Alaprajz, 2002. 3. szám, http://www.archiwb.hu/alaprajz/pd/2002-3/04plda2.pd - [5] http://n.wikipdia.org/wiki/wibull_distribution - [6] Farkas Gábor Ragasztástchnika lmélt lőadás - [7] Rith András Transzparns biztonság Thrhordó üvgszrkztk - Alaprajz, 2000. 5. szám, http://www.archiwb.hu/alaprajz/pd/2000_5/05tma1.pd - [8] Billy Siu Fung Chung Adhsiv bonding o concrt-stl composit bridgs by polyurthan lastomr 2008. - [9] Bckr Gábor, DLA, Rith András Thrhordó üvgszrkztk trvzés Budapst, 2007. - [10] Lucio Blandini - Structural us o adhsivs or th construction o ramlss glass shlls - Intrnational Journal o Adhsion & Adhsivs, 2007. 27. szám, 499-504. oldal - [11] Kronavttr István - Alumínium-üvg nyílászáró szrkztk lőadás, 2006. - [12] Matthias Haldimann, Andras Luibl, Mauro Ovrnd Structural Us o Glass ETH Zürich, Switzrland, 2008. - [13] http://www.proiuga.hu/tomitok-tipusai/13/0 - [14] ÉPÍTMÉNYEK TŰZVÉDELMI KÖVETELMÉNYEI - OTSZ 5. rész - http://www.civispack.hu/otsz/5.mllklt.pd - [15]wrhttp://multimdia.3m.com/mws/mdiawbsrvr?mwsId=SSSSSu7zK1slxtUn82Bn8_ Zv7q17zHvTSvTSSSSSSS - [16] http://www.jullichglas.hu/download/tch.pd - [17] http://www.indiuropa.hu/indi_europa/indi_europa Ragasztastchnika_ils/ 3MRitLok_UVcuring.pd - [18] http://www.360bonding.com/indx.phtml?folderid=19785-37 -
TEHERHORDÓ ÜVEG FÖDÉMSZERKEZET T-GERENDA RAGASZTOTT ÖV-GERINC KAPCSOLATÁNAK NUMERIKUS VIZSGÁLATA Számítási mlléklt BUDAPEST, 2010/2011. Őszi élév
Számítási mlléklt 1. Üvglmz mértzés Tartalomjgyzék 1.1. Trhk lvétl 1.1.1. Gomtria 1.1.2. Az üvg ödémk általános trhi táblázatban összoglalva 1.1.3. Az építésztbn használt üvgajták összhasonlítása 1.1.4. Önsúlythr 1.1.5. Hóthr 1.1.6. Embri használatból származó trhk 1.1.7. Az üvgödémr ható trhk 1.2. Mértk mghatározása 1.2.1. Ellnőrzés hajlításra az gyszrűsíttt módszrrl 1.2.2. Lhajlásvizsgálat tartókrszt ljárással 1.2.2.1. Jllmzők x irányban 1.2.2.2. Jllmző'F5k y irányban 1.2.2.3. qx és qy mghatározása 1.2.2.4. Kétirányú lhajlás 2. A grnda mértzés 2.1. Trhk lvétl 2.1.1 Önsúly 2.1.2. Hóthr 2.1.3. Embri használatból származó trhk 2.1.4. A grndára ható trhk 2.2. Mértk mghatározása 2.2.1. Ellnőrzés hajlításra 2.2.2. Lhajlásvizsgálat 2.3. Erdményk összoglalása 3. Paramétrs vizsgálat 3.1. A vizsgálat során alkalmazott ragasztók 3.2. A paramétrs vizsgálat mnt 3.2.1. Az lső gomtria vizsgálata az gys ragasztókra 3.2.1.1. Akpox 2010/2011. őszi élév 2 Gál Tamás
Számítási mlléklt 3.2.1.2. 3M DP 810 3.2.1.3. 3M DP 490 3.2.1.4. Duopox AD 895 3.2.1.5. Dlo Pur 9694 3.2.1.6. SikaFast 5215 3.2.1.7. A ragasztók tulajdonságainak és a vizsgálat rdményink összoglalása 3.2.2. A kapcsolat vizsgálata mgnövlt grnda tnglytávolság mlltt 3.2.2.1. Akpox 3.2.2.2. 3M DP 490 3.2.2.3. SikaFast 5215 3.2.2.4. A ragasztók tulajdonságainak és a vizsgálat rdményink összoglalása 3.2.3. A kapcsolat vizsgálata mgnövlt grnda hossz, d rdti sztávolság mlltt 3.2.3.1. Akpox 3.2.3.2. 3M DP 490 3.2.3.3. SikaFast 5215 3.2.3.4. A ragasztók tulajdonságainak és a vizsgálat rdményink összoglalása 3.2.4. A kapcsolat vizsgálata mgnövlt sztáv és grnda hossz mlltt 3.2.4.1. Akpox 3.2.4.2. 3M DP 490 3.2.4.3. SikaFast 5215 3.2.4.4. A ragasztók tulajdonságainak és a vizsgálat rdményink összoglalása 2010/2011. őszi élév 3 Gál Tamás
Számítási mlléklt Ezn számítás célja, hogy a lvtt támaszközökr, és tnglytávolságokra gy közlítő grnda, illtv üvglmz mértkt határozzak mg, majd a paramétrs vizsgálat sgítségévl mgvizsgáljam a különböző ragasztókkal kialakított kapcsolat tulajdonságait. Az rdményk értéklés a tanulmányban található, ahol a ontosabb vizsgálati rdménykt közöltm, és értékltm. 1. Üvglmz mértzés 1.1. Trhk lvétl 1.1.1. Gomtria A számítás lkzdéséhz az Erzsébt téri Gödör üvgmdncéjénk kialakítását vttm alapul. [1]Az így lvtt mértk a kövtkzők: Az üvgtáblák hossza: l tábla := 2.992m Az üvgtáblák szélsség: b tábla := 1.992m Grnda hossza: l gr := 2.56m Grnda tnglytávolsága: t gr := 2m 1.1.2. Az üvg ödémk általános trhi táblázatban összoglalva 1.1.3. Az építésztbn használt üvgajták összhasonlítása 1.1.4. Önsúlythr az üvg térogat sűrűség: ρ ü := 25 kn m 3 ltétlzv 6 cm lmzvastagságot: F g := ρ ü 0.06m = 1.5 kn m 2 2010/2011. őszi élév 4 Gál Tamás
Számítási mlléklt F t := F g t gr = 3 kn m 1.1.5. Hóthr C := 1.0 C t := 1.0 s k := 1.25 kn μ m 2 i := 0.8 s := C C t μ i s k = 1 kn m 2 1.1.6. Embri használatból származó trhk F h := 2 kn m 2 1.1.7. Az üvgödémr ható trhk: ( ) F Ed.1 := Σ γ Gj G j + 1.5 Q k γ Gj := 1.35 G j := F t = 3 kn m γ Qj := 1.5 (biztonsági tényzők) ( ) t gr Q k := s + F h Q k = 6 kn m F Ed.1 := γ Gj G j + γ Qj Q k F Ed.1 = 13.05 kn m 1.2. Mértk mghatározása 1.2.1. Ellnőrzés hajlításra az gyszrűsíttt módszrrl 2 l gr M Ed.1 := F Ed.1 8 M Ed.1 = 10.691 knm ltétlzzük az alábbiakat: t 1 := 0.012m n 1 := 6 3 ktív vastagság: n 1 t 1 h.1 := h t.1 = 0.029m 1 3 l tábla h.1 I y.1 := I 12 y.1 = 0.000006332 m 4 h.1 M Ed.1 2 N σ Ed.1 := σ I Ed.1 = 24.813 y.1 mm 2 σ Ed.max := 29 N mm 2 A lmz hajlításra := "mgll!" i σ Ed.1 1.0 σ Ed.max (1.4. táblázatából) "nm ll mg!" othrwis Thát a lmz hajlításra = "mgll!" 2010/2011. őszi élév 5 Gál Tamás
Számítási mlléklt A kihasználtság: σ Ed.1 = 0.856 85,6 % σ Ed.max 1.2.2. Lhajlásvizsgálat tartókrszt ljárással A lmz vastagsága: h := 7.2cm - x irányban: => szélsség: b x := 1m => hossz: l x := b tábla = 1.992 m - y irányban: => szélsség: b y := 1m => hossz: l y := l tábla = 2.992m Az üvgödémr ható thr: 1.2.2.1. Jllmzők x irányban q := F Ed.1 b tábla = 6.551 kn m 2 - a lmz mgtámasztási viszonyaitől üggő tényző: 5 a x := 384 - a thr: q x ( ismrtln) - az üvg rugalmassági modulusa: E ü := 7500 kn cm 2 b x h 3 - az inrcianyomaték: I x := = 12 1.2.2.2. Jllmzők y irányban 3.11 10 5 m 4 - a lmz mgtámasztási viszonyaitől üggő tényző: 5 a y := 384 - a thr: q y ( ismrtln) - az üvg rugalmassági modulusa: E ü := 7500 kn cm 2 - az inrcianyomaték: => mivl a lmz állandó vastagságú, zért I x =~I y I y := I x = 3.11 10 5 m 4 1.2.2.3. q x és q y mghatározása Givn 2010/2011. őszi élév 6 Gál Tamás
Számítási mlléklt q x := 1 kn m 2 ( ) l y 4 4 q x l x q q x a x = a E ü I y x E ü I y q x := Find( q x ) = 5.475 kn q y := q q x = 1.076 kn m 2 m 2 q X := q x 1m = 5.475 kn m q Y := q y 1m = 1.076 kn m 1.2.2.4. Kétirányú lhajlás 4 q X l x - x irányban: w x := a x E ü I x = 0.481 mm 4 q Y l y - y irányban: w y := a y E ü I y = 0.481 mm Mgngdhtő lgnagyobb lhajlások: x := l x = 7.968 mm 250 > w x = 0.481 mm y := l y = 11.968 mm 250 > w y = 0.481 mm Thát az üvglmz mérti: t 1 = 0.012m 2. A grnda mértzés 2.1. Trhk lvétl 2.1.1 Önsúly Folyómétrr vonatkozóan: n 1 = 6 h 1 := t 1 n 1 = 0.072 m A ödémlmzk súlya: F t = 3 kn m Az üvg sűrűség: Fltétlzzük: ρ ü = 25 kn m 3 h := 0.3m t := 0.008m n := 4 A grnda krsztmtszti trült: A gr := h t n = 0.0096 m 2 A grnda önsúlya: F g := A gr ρ ü = 0.24 kn m 2010/2011. őszi élév 7 Gál Tamás
Számítási mlléklt 2.1.2. Hóthr C := 1.0 C t := 1.0 s k := 1.25 kn m 2 μ i := 0.8 s := C C t μ i s k = 1 kn m 2 2.1.3. Embri használatból származó trhk F h := 2 kn m 2 2.1.4. A grndára ható trhk F Ed.2 := γ Gj G j + 1.5 Q k γ Gj := 1.35 (biztonsági tényzők) G j := F g + F t = 3.24 kn m γ Qj := 1.5 ( ) t gr Q k := s + F h Q k = 6 kn (2 métrs tnglytávra) m F Ed.2 := γ Gj G j + γ Qj Q k F Ed.2 = 13.374 kn m 2.2. Mértk mghatározása 2.2.1. Ellnőrzés hajlításra 2 l gr M Ed.2 := F Ed.2 M 8 Ed.2 = 10.956 knm ltétlzzük az alábbi mértkt: h 2 := 0.30m t 2 := 0.008m 3 t 2 h 2 gy üvglap inrcianyomatéka: I y.2 := 12 = 0.000018 m 4 az üvglapok száma: n 2 := 4 h 2 M Ed.2 2 N σ Ed.2 := σ n 2 I Ed.2 = 22.825 y.2 mm 2 σ Ed.max := 29 N mm 2 A grnda hajlításra := "mgll!" i σ Ed.2 1.0 σ Ed.max (1.4. táblázatából) "nm ll mg!" othrwis 2010/2011. őszi élév 8 Gál Tamás
Számítási mlléklt Thát a grnda hajlításra = "mgll!" A kihasználtság: σ Ed.2 = 0.787 78,7 % σ Ed.max 2.2.2. Lhajlásvizsgálat -a grnda - magassága: -szélsség: - hossza: h 2 := 0.3m b 2 := t 2 n 2 = 0.032 m l gr = 2.56 m - a grndára ható thr: q 2 := F Ed.2 = 13.374 kn m - a grnda mgtámasztási viszonyaitől üggő tényző: 5 a 2 := 384 - az üvg rugalmassági modulusa: E ü := 7500 kn cm 2 3 b 2 h 2 - az inrcianyomaték: I 2 := = 12 A lhajlás érték: 7.2 10 5 m 4 4 q 2 l gr l gr 2 := a 2 = 1.385 mm E ü I max.2 := 2 250 = 10.24 mm A lmz lhajlásra := "mgll!" i 2 1.0 max.2 "nm ll mg!" othrwis Thát a lmz lhajlásra = "mgll!" Thát a grnda mérti: h 2 = 0.3 m n 2 = 4 t 2 = 0.008 m b 2 := n 2 t 2 = 0.032 m 2010/2011. őszi élév 9 Gál Tamás
Számítási mlléklt 2.3. Erdményk összoglalása A számítást lvégztm mgnövlt grnda hosszal illtv grnda tnglytávolsággal is hasonló mtódus alapján, d a számítást nm részltzm. Az rdménykt az alábbi táblázatban oglaltam össz: Üvgtábla hossz Üvgtábla szél. Grnda hossz Grnda tnglytá v lmz vtg. (mm) Üvgtábla össz db vtg (mm) magasság (mm) lmz vtg (mm) Grnda db össz vtg (mm) kihasználtság (%) kihasználtság (%) 1. st 2992 1992 2560 2000 12 6 72 85,6 300 8 4 32 78,7 2. st 2992 3992 2560 4000 20 5 100 89,2 450 8 4 32 83,5 3. st 3992 1992 3560 2000 15 7 105 82,1 400 8 5 40 82,3 4. st 3992 3992 3560 4000 20 8 160 94,7 450 12 6 72 83,7 3. Paramétrs vizsgálat 3.1. A vizsgálat során alkalmazott ragasztók A ragasztók tulajdonságait a tanulmányban mutatom b, a számítási mllékltbn a tulajdonságaikat nm részltzm. A vizsgálat során alkalmazott ragasztók 2010/2011. őszi élév 10 Gál Tamás
Számítási mlléklt Ragasztó ajtája: Akpox DP 810 DP 490 Duopox AD 895 Dlo Pur 9694 SikaFast 5215 Típus poxi akril poxi poxi poliurtán akril Szín tjszrű zöld/hér szürk szürk kt szürk Üvgsdési hőm. Tg ( o C ) Viszkozitás 60-65 35-40 69 98 40 50 pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű pasztaszrű Kötésidő 7 nap 3 nap 7 nap 7 nap 1 nap 3 nap Trhlhtőség (min) 20-30 10 15 30 7 9 Young modulus E (N/mm 2 ) Nyírási modulus (N/mm 2 ) 2500 705 1833 2400 105 520 940 275 665 895 42 200 Poisson tényző 0,33 0,28 0,38 0,34 0,25 0,30 3.2. A paramétrs vizsgálat mnt A vizsgált T krsztmtsztt az Ansys végslm modllző program sgítségéval vizsgálom, mly program lhtőségt ad arra, hogy a gomtriát paramétrsn vgym l. Ezzl a módszrrl a uttatások viszonylag gyorsan végzhtők az lmk mérténk és anyagi tulajdonságainak változtatásával. 3.2.1. Az lső gomtria vizsgálata az gys ragasztókra A gomtria mérti: lgr btábla l gr = 2.56 m b tábla := 1.992m h h := 0.029m lgr b gr := 0.032m hgr h gr := 0.3m bgr 2010/2011. őszi élév 11 Gál Tamás
Számítási mlléklt A ragasztó mértit az alábbi ábra szrint ogom lvnni az gys stkbn: r1 laminált üvglap h t g a ragasztó rétg szélsség hg tg ragasztó r2 r h g a ragasztó rétg magassága üvggrnda bgr A program uttatásakor az üvglmz középsíkjában ébrdő maximális szültségértékt krsm. Majd mghatározom az gyüttdolgozó szélsségt, amihz szükségm van a szültségi ábra trültér. Az Ansys sgítségévl intgrálom az ábra ltti ltti trültt, majd az ktív szélsségt a két érték hányadosaként kapom mg: A σ := σ x z d b := A σ σ max 3.2.1.1. Akpox E := 2500 N G := 940 N G := mm 2 mm 2 E ü 2( 1 + ν) E ν := 1 ν 2G = 0.33 1. st t g := 10mm h g := 10mm Ansysból: A σ := 893.63 N σ mm max := 0.968 N mm 2 A σ b := b σ = 923.17 mm max 2010/2011. őszi élév 12 Gál Tamás
Számítási mlléklt Az Ansysból kapott rdményk llnőrzés kézi számítással: [2] I 1 := b.1 ( h.1) 3 12 = 1.869 10 6 mm 4 3 3 b gr.1 h gr.1 I 2 := = 7.2 10 7 mm 4 b rag.1 h rag.1 I 12 3 := 12 = 833.333 mm 4 I gr := b.1 ( h.1) 3 12 h.1 + b.1 h.1 y 1 2 2 + 2 h gr.1 + b gr.1 h gr.1 h.1 + h rag.1 + y 2 1... 3 b gr.1 h rag.1 h rag.1 + + b 12 gr.1 h rag.1 y 1 h.1 + 2 I gr = 2.892 10 8 mm 4 b gr.1 h gr.1 3 12 2... b.1 ( h.1) 3 2 h.1 EI := E ü + b 12.1 h.1 y 1... 2 3 b gr.1 h gr.1 h gr.1 + E ü + b 12 gr.1 h gr.1 h.1 + h rag.1 + y 2 1 EI = 21660.89 kn m 2 2 EA 0 := E ü h.1 b.1 + E ü h gr.1 b gr.1 EA 0 = 2.72 10 9 N EA p := E ü h.1 b.1 E ü h gr.1 b gr.1 = 1.44 10 18 N 2 EA p = 1.44 10 18 N 2 EI 0 := E ü I 1 + E ü I 2 EI 0 = 5540.162 kn m 2 b rag.1 EA 2 0 r N α 1 := G + G h rag.1 EA p EI = 940 α 1 = 2.635 1 0 mm 2 m E ü I 1 M 1.max := EI 2 F 1 l gr 8 + E ü I 1 F 1 EI 1 2 α 1 cosh 1 α 1 l gr 2 EI 1 EI 0 M 1.max = 3.26 kn m a thrből származó nyomaték az üvglmzbn E ü I 2 M 2.max := M E ü I 1.max 1 2010/2011. őszi élév 13 Gál Tamás
Számítási mlléklt M 2.max = 12.918 kn m a thrből származó nyomaték a grndában A kapcsolatra nn álló nyomatéki gynlőség: M := M 1.max + M 2.max N r 2 F 1 l gr M := M = 10.956 kn m 8 M 1.max + M 2.max M N 1 := N r 1 = 29923.34 N Nyírórő érték az üvglmzbn: V 1.max := 1 + E ü I 1 r h.1 EI 0 2 h.1 EI 2 1 + 2 α 1 l gr EI 1 EI 0 tanh α 1 l gr 2 h.1 F 1 l gr 2 2 r V 1.max = 7.164 kn Nyírórő érték a grndában: V 2.max := 1 + E ü I 2 r b gr.1 EI 0 2 b gr.1 EI 2 1 + 2 α 1 l gr EI 1 EI 0 tanh α 1 l gr 2 h.1 F 1 l gr 2 2 r V 2.max = 23.797 kn 4 5 F 1 l gr w := hajlításból származó lhajlás w 384 EI = 0.345 mm A hajlítás mlltt a ragasztó rétg nyírási alakváltozása is hozzájárul a maximális lhajláshoz. Így a tljs lhajlás érték: 4 5 F 1 l gr w p.max := 384 EI + F 1 4 α 1 EI EI 1 EI 0 cosh 1 α 1 l gr 2 8 α 1 2 2 + l gr 1 1 w p.max = 0.523 mm 2010/2011. őszi élév 14 Gál Tamás
Számítási mlléklt maximális lhajlás Ansysból --> w max := 0.6096mm 2. st t g := 10mm h g := 20mm Ansysból: A σ := 757.14 N mm A σ b := σ max σ max := 0.82 N mm 2 b = 923.34 mm lhajlás érték a kézi számításból --> w p.max := 0.61mm maximális lhajlás Ansysból --> max := 0.711mm 2010/2011. őszi élév 15 Gál Tamás
Számítási mlléklt 3. st t g := 10mm h g := 30mm Ansysból: A σ := 665.11 N mm σ max := 0.719 N mm 2 A σ b := b σ = 925.05 mm max lhajlás érték a kézi számításból --> w p.max := 0.666mm maximális lhajlás Ansysból --> max := 0.783mm 4. st t g := 32mm h g := 10mm Ansysból: A σ := 1008.7 N mm σ max := 1.097 N mm 2 A σ b := b σ = 919.51 mm max lhajlás érték a kézi számításból --> w p.max := 0.408mm 2010/2011. őszi élév 16 Gál Tamás
Számítási mlléklt maximális lhajlás Ansysból --> max := 0.479mm 5. st t g := 32mm h g := 20mm Ansysból: A σ := 932.82 N mm σ max := 1.017 N mm 2 A σ b := b σ = 917.23 mm max lhajlás érték a kézi számításból --> w p.max := 0.43mm maximális lhajlás Ansysból --> max := 0.504mm 2010/2011. őszi élév 17 Gál Tamás
Számítási mlléklt 6. st t g := 32mm h g := 30mm Ansysból: A σ := 871.62 N mm σ max := 0.951 N mm 2 A σ b := b σ = 916.53 mm max lhajlás érték a kézi számításból --> w p.max := 0.445mm maximális lhajlás Ansysból --> max := 0.522mm 2010/2011. őszi élév 18 Gál Tamás