MAGASÉPÍTÉSI ACÉLSZERKEZETEK 1. AZ ACÉLÉPÍTÉS FERNEZELYI SÁNDOR EGYETEMI TANÁR
A vas felhasználásának felfedezése kultúrtörténeti korszakváltást jelentett. - - Kőkorszak - Bronzkorszak - Vaskorszak - A vas (acél) teherbírása, szívóssága, alakíthatósága minden korábban alkalmazott anyagnál kedvezőbb feltételeket biztosít. 2
3
4
5
Firenze: Loggia 6
Falkötő vas 7
Falkötő vas Cambridge 8
9
A Szent Péter Bazilika kupolájának megerősítése 10
11 Öntött oszlop szerkezeti kialakítása
Coalbrookdale híd Anglia 1779 12
Öntött Oszlop Párizs Bibliothec Nationale 13
Aquaduct öntöttvas elemekből. Anglia 1796 14
Euston pályaudvar London 1857 15
Szegecselt tartó kialakítása 16
17
18
Az Eiffel torony építése 19
20
21
22
Hegesztett tartó 23
Keretszerkezet 24
Acél rácsos tartó 25
26
Pei: Louvre bővítés 27
Pei: Bank of China Shanghai 28
Calatrava: Vasútállomás Lion 29
30
31
32
33
34
Éden project Cornwal Anglia 35
36
Coop Himmelb(l)au: Koferencia központ Dalian 37
Foster: Lelkek piramisa, Astana Kazahsztán 38
39
Foster: Khan Satyr, Astana 40
Szakítógép 41
Lineáris szakasz Arányossági határnak Folyási határ (f0) Folyás Felkeményedés Kontrakció Szakító szilárdság (fu) Szakadó nyúlás 42
Az anyag ellenállást a törésig bekövetkező energia felvétel jellemzi. Ez az a munka, amit a ható erő (F) végez elmozdulás (ds) formájában az anyagon a törés bekövetkeztéig: E = L = F ds Átalakítással, a fentiből, megkapjuk a belső erők (feszültségek) fajlagos munkáját: L V = σ d ε A törési munkát a feszültség alakváltozás diagramm alatti terület mutatja meg. Acél anyag esetén ez, a jó képlékeny tulajdonságoknak köszönhetően nagy. Az anyag szívós (nem rideg). 43
Különböző anyagok feszültség nyúlás diagrammja 44
Az acél magas szilárdságú f = 240 480 N / mm f = 360 600 N / mm 2 2 y u Az acél előnyös tulajdonságai Duktilis (képlékeny) f / f 1,10 ε 15ε u y u y Alakítható 45
Különböző anyagú oszlopok 46
Különböző anyagú tartók 47
Szerkezet választás: nagyfesztávolságú áthidalások Fa gerenda: 3,0 9,0 m Előregyártott vasbeton: 3,6 24,0 Monolit vasbeton: 6,0 24,0 Ragasztott fa tartó: 6,0 30,0 Acél gerinclemezes tartó: 4,2 40,0 Acél rácsos tartó: 7,2 150,0 48
Szerkezet választás: nagyfesztávolságú áthidalások acélból Gerinclemezes gerenda tartó (3,6 24,0 m) Rácsos gerenda tartó (7,2 120,0 m) Keret szerkezet (12,0 60,0) Íves kialakítású szerkezet (30,0 90,0) Kábel szerkezet (36,0 150,0) 49
Első folyás - korlátozatlan folyás határállapota M pl = W pl f y = S x f y 50
HOSSZIRÁNYÚ FESZÜLTSÉGEK 51
k é z s s é n a épz T i ik t e z k e ö k n r r e é z s m ó akképlékeny t r a z S T nyomaték s s é ó i i c n uk átrendeződés a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 52
Acélszerkezetek fajtái Az Eurocode 3 Acél tartószerkezetek tervezése különböző részekre van osztva: EN 1993-1 Általános és épületekre vonatkozó szabályok. EN 1993-2 EN 1993-3 EN 1993-4 Acél hidak. Tornyok, antennatornyok és kémények. Silók, tartályok és csővezetékek. EN 1993-5 EN 1993-6 Cölöpök. Daruszerkezetek. 53
A szerkezet és a modell A szerkezet bonyolult, a fizika, matematika eszközeivel nem kezelhető. A modell: a valóság közelítése, a teherhordó szerkezet egyszerűsített, matematikai eszközökkel megoldató formája 54
Síkbeli elemekre bontás 55
Idealizált kényszerek Csukló Befogás 56
Idealizált kényszerek Támasz 57
Idealizált kényszerek Támasz 58
Idealizált kényszerek Csuklós kapcsolat 59
Idealizált kényszerek Merev kapcsolat 60
Idealizált méretek Támaszköz 61
Idealizált méretek Rácsrudak hossza 62
Nyomott oszlop 63
Turbinagyár Berlin 1908 64
Anyag modellek Tökéletesen rugalmas Merev képlékeny Rugalmas - képlékeny 65
A SZÁMÍTÁSÁL ALKALMAZOTT ELJÁRÁS A belső erők és nyomatékok általában: a szerkezet kezdeti geometriáját figyelembe vevő elsőrendű elmélettel, vagy a szerkezet alakváltozásainak hatását figyelembe véve másodrendű elmélettel határozhatók meg. 66
AZ ALAKVÁLTOZÁSRA NEM ÉRZÉKENY SZERKEZETEK 67
ALAKVÁLTOZÁSRA ÉRZÉKENY SZERKEZETEK 68
Az oszlopok (keretek függőleges elemeinek) függőlegestől (tervezett iránytól) való eltérése: φ 0 = φ α h α m Ahol a ferdeség alapértéke: φ 0 = 1/200 Az oszlop magasságától függő redukció Az oszlopsorok számától függő redukció α m m 2 1 = 0,5 1 + m 2 α 3 h = de h α h 1 az egymással összekapcsolt oszlopok száma 69
A tartó nyomott övének kezdeti görbesége A görbeség megoszló erővel helyettesíthető: q δ 0 h e α 0 = α m m l / 500 1 = 0,5 1 + m e + δ 0 = N Ed 8 2 l 0 a vízszintes terhelések hatására létrejövő elmozdulás (közelítőleg: l/2500) N Ed = M Ed h a tartó szerkezeti magassága 70
Többszintes acélváz merevítési rendszere 71