Tartószerkezet rekonstrukciós szakmérnök képzés Feszített és előregyártott vasbeton szerkezetek Feszített vasbeton szerkezetek Dr. Sipos András Árpád 2. előadás 2016. október 06.
A feszítés alapjai (Kollár könyv alapján) Előfeszített vasbeton szerkezetek Feszítés az Eurocodeban Példák a tervezői gyakorlatból Utófeszített vasbeton szerkezetek Vázlat
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) Fejlesztés célja: a korábban lágyvassal gyártott ellemmagas áthidaló áttervezése feszített szerkezetté, a kerámia papucs optimalizálásával. Felhasznált szabványok: (2008-as állapot!) MSZ EN 206-1:2002 /NAD: Beton MSZ EN 1991-1-1: Terhek és hatások MSZ EN 1992-1-1:2003: Vasbeton szerkezetek MSZ EN 13369:2004: Előre gyártott betontermékek általános szabályai MSZ EN 845-2:2003: Falazatok kiegészítő elemeinek követelményei 2. rész: Áthidalók MSZ EN 771-1: Falazóelemek követelményei. 1 rész: Égetett agyag falazóelemek
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) a kiindulási és a végleges papucselem-keresztmetszet
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) A következő ellenőrzéseket kellett végrehajtani: ULS / ideiglenes tervezési helyzet (feszítőerő ráengedése) ULS / ideiglenes tervezési helyzet (emelés gyártás után, szállítás) ULS / tartós tervezési helyzet (50 éves végállapot) ULS / rendkívüli tervezési helyzet ULS / törési határállapot SLS / tartós tervezési helyzet Kiindulási feltételezések: Környezeti osztályba sorolás a számítás során a feltételezett legkedvezőtlenebb környezeti osztály: XC1 (Váltakozva nedves és száraz környezet). Tervezési élettartam a magasépítésben szokásos módon a tervezési élettartam: t=50 év Betonminőség C40/50-XC1-4-F3-MSZ4798:1-2004 (EC) Acélminőség St 1990/1776 Betonfedés Az MSZ-EN 845-2 szabvány C3 táblázata alapján kéregelemes falazati áthidalók esetén a betonfedés legkisebb vastagsága C40/50 betonminőség és D vagy E jelű acélbevonat alkalmazásával 15 mm, azaz az áthidaló azonosító jelzése: D4.
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) Hőkezelés a gyártó tájékoztatása alapján a tartó hőkezelése a huzalok fűtésével 50 C fokon, 12 óra hosszan tart. Előfeszültség értéke a gyártó tájékoztatása huzalokra engedett kezdeti előfeszültség: s p =1320 MPa. Repesztőnyomaték MSZ EN 1992-1-1 szerint (7.1N táblázat) előfeszített tartóknál a kvázi-állandó teherszinten igazolni kell a tartó repedés-mentességét. Ezen feltétel alapján határozzuk meg a repesztő-nyomatékot (M CR ). Alakváltozás az MSZ EN 845-2 szabvány 5.3.4 pontja előírja, hogy közölni kell azt a P d terhelést, melyhez d d lehajlás tartozik, és ez utóbbi nem lehet nagyobb, mint az elméleti fesztávolság 1/200-ad része. Az MSZ EN 1991-1-1 teherszabvány szerint a lehajlásokat a kvázi állandó teherszinten kell vizsgálni, az MSZ EN 1992-1-1 vasbeton szabvány szerint pedig a kvázi állandó teherszinten biztosítani kell az előfeszített tartó repedésmentességét. Ezen előírások együttes betartása érdekében meghatározzuk az áthidaló betonmagjára vonatkozó repesztőnyomatékot (M CR ), és a kvázi-állandó teherszinten megengedhető maximális, egyenletesen megoszló terhet a repesztőnyomatékból határozzuk meg, majd meghatározzuk ezen teher okozta d d lehajlást. Így az általunk megadott P d terhelés nem más, mint a kváziállandó teher maximális értéke. Az általunk megadott d d lehajlás egyik tartó esetében sem éri el az elméleti fesztáv 1/200-ad részét, így az áthidalókra vonatkozó szabvány előírását is kielégítettük.
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) Felhasadás az előzetes kísérletek alapján a maximális vasalású (6+5+5+6) áthidalók tartóvégi felhasadásra érzékenyek. Az EUROCODE ugyan előírja, hogy a tartó felhasadása nem engedhető meg, de számítási eljárást nem ad. A Statikusok könyvében szereplő számítási eljárást használtuk fel úgy, hogy a huzalok lehorgonyzási hosszát nem az ott megadott képlettel határoztuk meg (mivel irreálisan hosszú lehorgonyzási hosszra vezetett), hanem az EC eljárásai nyomán 20 cm hosszúságúnak vettük fel. A számítás szerint a maximális vasalás esetén felhasadás elleni tartóvégi vasalásra van szükség. Ez lehet vagy 3 db Ø4/5 egyenes vas, vagy Ø6-os vasból 3 hullámmal hajlított, 40 cm hosszú rács. Betonfedés Mivel a papucselemek közötti hézagok nem kerülnek kitöltésre, az MSZ 845-2 szabvány 5.4.3. pontja szerint a kéregelemek nem tekinthetők teherbírónak. Ez egyben azt is jelenti, hogy a betonmagnak összefüggőnek kell lennie. Így a kutatás elején felmerült, a tartó középvonalában is kerámiát tartalmazó keresztmetszetet el kellett vetnünk.
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) Betonozás előtt Felhasadt tartó Tartóvég
Példák a tervezői gyakorlatból 1. tervezői példa Wienerberger elmmagas áthidaló (2008) Betonozás előtt Felhasadt tartóvég Kismértékű aszimmetria következménye
Példák a tervezői gyakorlatból 2. tervezői példa utófeszített konzol (2009) Pécs, Mileva utófeszített födém és vasbeton konzol szerkezettervező: Hegyi Dezső és Sipos András 2008
Példák a tervezői gyakorlatból 2. tervezői példa utófeszített konzol (2009) Alaprajz és metszet
Példák a tervezői gyakorlatból 2. tervezői példa utófeszített konzol (2009) Kizsaluzás után Utófeszített és bordás lemez karcsúsága Betonozás előtt
Példák a tervezői gyakorlatból 3. tervezői példa előregyártott, előfeszített termékek (2007-2010)
Utófeszített vasbeton szerkezetek
Utófeszített vasbeton szerkezetek Az utófeszítés előnyei a feszítetlen monolittal szemben: nagy tervezői szabadság (~monolit szerkezet, nagy fesztávokkal) nagyobb nyírási és csavarási teherbírás (átszúródás) nagyobb ellenállás a fárasztó igénybevételekkel szemben kevesebb dilatációs hézag Az utófeszítés hátrányai: nem bontható / véshető precíz kivitelezést ígényel tűzre érzékeny korrózióra érzékeny csatlakozó szerkezetek (elsősorban falak, pillérek) kialakítására külön figyelmet kell fordítani, hiszen az utófeszített elem megrövidül.
Utófeszített vasbeton szerkezetek
Lehetséges megoldások: Utófeszített vasbeton szerkezetek
Utófeszített vasbeton szerkezetek Utófeszítés esetén a lehorgonyzó elemeket a betonozáskor beépítik, feszítés a betonozás után. A feszítés előtt a pászmák szabadon mozognak. Fajtái: 1., tapadóbetétes megoldás (kábelcsöveket utólag injektálják) 2., tapadásmentes pászmák kis keresztmetszetű, hajlékony elmarad a bádog csővezetékek helyszíni kialakítása kis lehorgonyzó elemek nem kell kiinjektálni kis súrlódási feszültségveszteség a kitöltő zsír miatt szakaszos betonozás / toldás lehetősége
Utófeszített vasbeton szerkezetek
Utófeszített vasbeton szerkezetek Előtervezés: parabolikus vonalvezetést feltételezünk és ennek megfelelően egyenletesen megoszló helyettesítő terhet működtetünk a tartón
A tartóvég vasalása A lehorgonyzási zónában kétféle vasalást kell alkalmazni: Utófeszített vasbeton szerkezetek a tartóvég globális egyensúlyának biztosítására a közvetlen erőátadási felület és a tartóvég zónahatára között spirál (minden esetben külön megfontolást igényel) elsődleges keresztirányú vasalás a lehorgonyzóelem körül a közvetlen felhasadás elkerülésére (közelítő módszerekkel, táblázatok, vagy gyártói ajánlás alapján)
Utófeszített vasbeton szerkezetek A tartóvég vasalása (süllyesztett lehorgonyzás) Süllyesztett lehorgonyzás esetén a lehorgonyzás előtt nyomó, a lehorgonyzás mögött húzófeszültségek alakulnak ki. A betonban keletkező erőátadás biztosítására ekkor a feszítőerő 20 30% ának felvételére alkalmas tengelyirányú vasalást kell alkalmazni.
Jelentős feszültségek ébrednek a megrövidülés miatt, csúszó kapcsolat kialakítása válhat szükségessé. Utófeszített vasbeton szerkezetek Nincs számottevő megtámasztás a vízszintes elmozdulással szemben, a födém utófeszítéséből származó megrövidülést a merevítő-rendszer felveszi.
Lehetséges megoldások: Utófeszített vasbeton szerkezetek - csúszó kapcsolat - csatlakozó szerkezetek előfeszítése
" káb elüreg -kép zo cso feszítokáb el sp irális vasalás " " Utófeszített vasbeton szerkezetek lehorgonyzófej önzáró ékek
Utófeszített vasbeton szerkezetek kábelek elhelyezése síklemez födémben
Utófeszített vasbeton szerkezetek -talajban ébredő feszültségek - utófeszítésből ébredő feszültségek - eredő
Irodalom Kollár L.: Vasbetonszerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan az EUROCODE-2 szerint), Műegyetemi Kiadó, 2003 Dulácska E. Massányi T.: Statikusok könyve, Műszaki Könyvkiadó Kft., 2000 Bölcskei E. Tassi G.: Vasbeton szerkezetek, feszített tartók, Statisztikai kiadó vállalat, 1970 EC2: MSZ EN 1992-1-1:2010 Hegyi D., Sipos A.A.: A post tensioned concrete slab cantilevering 6.50 m, Concrete Structures, 2011, pp. 66