Z-SZELEMENEK KÍSÉRLETI ÉS NUMERIKUS ANALÍZISE

Hasonló dokumentumok
FÉLMEREV KAPCSOLATOK NUMERIKUS SZIMULÁCIÓJA

Végeselemes analízisen alapuló méretezési elvek az Eurocode 3 alapján. Dr. Dunai László egyetemi tanár BME, Hidak és Szerkezetek Tanszéke

Korrodált acélszerkezetek vizsgálata

ANSYS alkalmazások a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékén. Hidak és Szerkezetek Tanszéke

Gyakorlat 03 Keresztmetszetek II.

Teherfelvétel. Húzott rudak számítása. 2. gyakorlat

Magasépítési acélszerkezetek

Magasépítési acélszerkezetek

Gyakorlat 04 Keresztmetszetek III.

SZERKEZETI MŰSZAKI LEÍRÁS + STATIKAI SZÁMÍTÁS

Hajlított elemek kifordulása. Stabilitásvesztési módok

Fa- és Acélszerkezetek I. 1. Előadás Bevezetés. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

DEBRECENI EGYETEM, MŰSZAKI KAR, ÉPÍTŐMÉRNÖKI TANSZÉK. Acélszerkezetek II. IV. Előadás

CONSTEEL 8 ÚJDONSÁGOK

ACÉL TÉRRÁCSOS TETOSZERKEZET KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA

Tartószerkezetek tervezése tűzhatásra - az Eurocode szerint

UTÓFESZÍTETT SZERKEZETEK TERVEZÉSI MÓDSZEREI

ACÉLSZERKEZETEK I. LEHÓCZKI Bettina. Debreceni Egyetem Műszaki Kar, Építőmérnöki Tanszék. [1]

Hegesztett gerinclemezes tartók

Magasépítési öszvérfödémek numerikus szimuláció alapú méretezése

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

Erőtani számítás Szombathely Markusovszky utcai Gyöngyös-patak hídjának ellenőrzéséhez

Lindab DimRoof v. 3.3 Szoftver bemutató

MEREVÍTETLEN ÉS MEREVÍTETT LEMEZEK STABILITÁSVIZSGÁLATA DUNA-HIDAKON

Könnyűszerkezetes tetőrendszerek vizsgálata és méretezése

Szerkezeti elemek globális stabilitási ellenállása

Dr. RADNAY László PhD. Főiskolai Docens Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

Tipikus fa kapcsolatok

A végeselem módszer alapjai. 2. Alapvető elemtípusok

Leggyakoribb fa rácsos tartó kialakítások

Rugalmasan ágyazott gerenda. Szép János

Síklapokból álló üvegoszlopok laboratóriumi. vizsgálata. Jakab András, doktorandusz. BME, Építőanyagok és Magasépítés Tanszék

AZ M0 AUTÓPÁLYA ÉSZAKI DUNA-HÍD MEREVÍTŐTARTÓJÁNAK LOKÁLIS FESZÜLTSÉGSZÁMÍTÁSA

TARTALOMJEGYZÉK. 1. KIINDULÁSI ADATOK Geometria Anyagminőségek ALKALMAZOTT SZABVÁNYOK 6.

Rákóczi híd próbaterhelése

Mikrocölöp alapozás ellenőrzése

Cölöpcsoport elmozdulásai és méretezése

- Elemezze a mellékelt szerkezetet, készítse el a háromcsuklós fa fedélszék igénybevételi ábráit, ismertesse a rácsostartó rúdelemeinek szilárdsági

Rendkívüli terhek és hatáskombinációk az Eurocode-ban

TARTÓSZERKEZETEK II. NGB_se004_02 Vasbetonszerkezetek

A DUNAÚJVÁROSI DUNA-HÍD SZERKEZETI VÁLTOZATAINAK PARAMÉTERES VIZSGÁLATA

Tartószerkezetek IV.

Gyakorlati útmutató a Tartók statikája I. tárgyhoz. Fekete Ferenc. 5. gyakorlat. Széchenyi István Egyetem, 2015.

EC4 számítási alapok,

KRITIKUS KÉRDÉS: ACÉL ELEMEK

FÉMGYURUS FAKAPCSOLATOK PALÁSTNYOMÁSI TEHERBÍRÁSÁNAK VIZSGÁLATA PONTOSÍTOTT FELÜLETI NYOMÁSELOSZLÁS ALAPJÁN

Öszvér oszlopok kialakítása, THÁ, nyírt kapcsolatok, erőbevezetés környezete. 2. mintapélda - oszlop méretezése.

Vasbetonszerkezetek II. Vasbeton lemezek Rugalmas lemezelmélet

GYŐR ARÉNA, Győr-Kiskút liget, Tóth László utca 4. Hrsz.:5764/1. multifunkcionális csarnok kialakításának építési engedélyezési terve

Kizárólag oktatási célra használható fel!

DEBRECENI EGYETEM, MŰSZAKI KAR, ÉPÍTŐMÉRNÖKI TANSZÉK. Acélszerkezetek II. VI. Előadás. Rácsos tartók hegesztett kapcsolatai.

Fa- és Acélszerkezetek I. 11. Előadás Faszerkezetek II. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

Öszvér gerendák kifordulása. Használhatósági határállapotok; nyírt kapcsolatok méretezése 1. mintapélda gerenda HHÁ

Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata

Használhatósági határállapotok. Alakváltozások ellenőrzése

- Elemezze a mellékelt szerkezetet, készítse el a háromcsuklós fa fedélszék igénybevételi ábráit, ismertesse a rácsostartó rúdelemeinek szilárdsági

STATIKAI SZÁMÍTÁS (KIVONAT) A TOP Társadalmi és környezeti szempontból fenntartható turizmusfejlesztés című pályázat keretében a

Tartószerkezetek előadás

Dr. Szabó Bertalan. Hajlított, nyírt öszvértartók tervezése az Eurocode-dal összhangban

időpont? ütemterv számonkérés segédanyagok

Acél trapézlemez gerincű öszvér és hibrid tartók vizsgálata, méretezési háttér fejlesztése

Csarnokszerkezet térbeli (3D-s) modellezése

Acéllemezbe sajtolt nyírt kapcsolat kísérleti vizsgálata és numerikus modellezése

Tervezési útmutató C és Z szelvényekhez

TARTÓ(SZERKEZETE)K. 8. Tartószerkezetek tervezésének különleges kérdései (állékonyság, dilatáció, merevítés) TERVEZÉSE II.

LINDAB Floor könnyűszerkezetes födém-rendszer Tervezési útmutató teherbírási táblázatok

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Innovatív acél- és öszvérszerkezetek Dunai László

Innovatív, trapézlemez gerincű öszvér és hibrid hídgerendák fejlesztése

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI. 1. Bevezetés

Öszvér oszlopok kialakítása, THÁ, nyírt kapcsolatok, erőbevezetés környezete. 2. mintapélda - oszlop méretezése.

CONSTEEL 7 ÚJDONSÁGOK

Mérnöki faszerkezetek korszerű statikai méretezése

Kiválósági ösztöndíjjal támogatott kutatások az Építőmérnöki Karon c. előadóülés

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Építészeti tartószerkezetek II.

FERNEZELYI SÁNDOR EGYETEMI TANÁR

SZIMULÁCIÓ ÉS MODELLEZÉS AZ ANSYS ALKALMAZÁSÁVAL

Dr. Fenyvesi Olivér Dr. Görög Péter Megyeri Tamás. Budapest, 2015.

Lindab poliészter bevilágítócsík Műszaki adatlap

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Tervezés katalógusokkal kisfeladat

TERVEZÉSI ÚTMUTATÓ C ÉS Z SZELVÉNYEKHEZ

Acélszerkezetek. 3. előadás

Minden jog fenntartv TERVEZÉSI ÚTMUTATÓ TRAPÉZLEMEZEKHEZ. Metál-Sheet Kft. Minden jog fenntartva!

TARTÓSZERKEZETEK II. NGB_se004_02 Vasbetonszerkezetek

Metál-Sheet Kft Debrecen, Csereerdő u. 10.

A DUNAFÖLDVÁRI DUNA-HÍD PRÓBATERHELÉSE

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában


HELYI TANTERV. Mechanika

CAD-CAM-CAE Példatár

JOÓ ATTILA LÁSZLÓ KÖNNYŰSZERKEZETES TETŐRENDSZEREK VIZSGÁLATA ÉS MÉRETEZÉSE ANALYSIS AND DESIGN OF COLD-FORMED THIN-WALLED ROOF SYSTEMS

Vasbeton tartók méretezése hajlításra

TERVEZÉS KATALÓGUSOKKAL KISFELADAT

Acélszerkezetek korszerű tűzvédelmének néhány kérdése

Schöck Isokorb T D típus

Tartószerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan)

MELEGEN HENGERELT ACÉLGERENDÁK KIFORDULÁS VIZSGÁLATA LATERAL TORSIONAL BUCKLING OF HOT ROLLED STEEL BEAMS

Átírás:

Z-SZELEMENEK KÍSÉRLETI ÉS NUMERIKUS ANALÍZISE Joó Attila László - Mansour Kachichian - Dunai László RÖVID KIVONAT A cikk vékonyfalú, hidegen hajlított Z-szelemenek kísérleti és numerikus vizsgálatával foglalkozik. A kutatás célja egy részleges oldalirányú megtámasztást biztosító burkolati rendszer és Z-szelemen kölcsönhatásának elemzése, különös tekintettel a nem-alaktartó tönkremeneteli módokra. A kutatás elso fázisában teljes léptéku kísérlettel vizsgáltunk négy ún. Butler-rendszeru szerkezeti kialakítást gravitációs teher alkalmazásával, és meghatároztuk a jellemzo tönkremeneteli módokat. A kísérletekkel párhuzamosan numerikus modellt fejlesztettünk a szerkezeti viselkedés követésére. A cikkben ismertetjük mindkét vizsgálati mód jelenlegi eredményeit. 1. BEVEZETÉS Vékonyfalú, hidegen hajlított szelemenek alkalmazása a hazai építési gyakorlatban rohamos növekedést mutat az utóbbi évtizedben. A folyamat a 90-es évek elején külföldi termékek megjelenésével indult, majd felgyorsult a hazai gyártású ún. második generációs hidegen hajlított profilok megjelenésével. A gyakorlati alkalmazáshoz képest a statikai méretezési elvek azonban lemaradást mutatnak. Ennek a legfobb oka az, hogy a hidegen hajlított szelemenek szerkezeti viselkedése igen összetett, egyszerusített számítási modellekkel csak durva közelítések árán követheto. Megjegyezzük, hogy a szabványosított méretezési háttér egészen a 2002. év elejéig hiányzott, amikor az Eurocode 3, 1.3 része hatályos eszköz lett. A szabványban javasolt méretezési eljárások azonban csak adott, a gyakorlatban nem általánosan alkalmazott, feltételek esetén alkalmazhatók. A szerkezeti viselkedés szempontjából egyik legfontosabb kérdés a Z-szelemenek oldalirányú megtámasztása. Az övek fix megfogása oldalirányban viszonylag egyszeru viselkedést eredményez, azonban a gyakorlatban kedvezobb és elterjedtebb a szabad alsó és részlegesen megtámasztott felso övvel való kialakítás. Ebben az esetben az összetett, nem-alaktartó kifordulási jelenség vizsgálatára a szabvány kísérleti vizsgálatot, illetve pontosabb számítási modell alkalmazást javasol. A cikkben ismertetett kutatás egy egymással összefüggo kísérleti és numerikus programot mutat be, egy a Butler-rendszer által alkalmazott speciális kialakítású Z- szelemen vizsgálatára. A kutatás célja a tipikus kialakítású szelemen-burkolat rendszer szerkezeti viselkedésének megismerése és jellemzése kísérleti vizsgálatok alapján, okl. építomérnök, doktorandusz, BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke okl. építomérnök, doktorandusz, BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke okl. építomérnök, Dr. habil., egyetemi docens, BME Hidak és Szerkezetek Tanszéke

illetve ezzel párhuzamosan numerikus modell fejlesztése a kísérleti viselkedés kvalitatív és kvantitatív követésére. A kifejlesztett és verifikált modell alapján olyan paraméteres vizsgálat hajtható végre, amely elosegíti egy gyakorlatban alkalmazható méretezési módszer kifejlesztését. A cikk elso része egy általános áttekintést ad a kísérleti programról majd a második felében bemutatja a numerikus vizsgálatok jelenlegi állását. 2.1. Kísérleti program 2. KÍSÉRLETI ANALÍZIS A kísérleti kutatás a Butler ipari csarnokrendszer tetoszerkezetének négy jellemzo kialakítására irányul. A vizsgálandó tetoszerkezeteket egy kis mintacsarnokon építették meg. A tesztépület három keretállással készült, 7200 mm-es keretállás távolsággal. A tetoszerkezet hidegen hajlított Z-szelemenekbol és a Butler által kifejlesztett MR24-es burkolati panel rendszerbol állt. A rendszer jellegzetessége, hogy a tetopaneleket helyszíni korcolással illesztik egymáshoz, illetve egy elcsúszni képes elem segítségével (sliding clips) a szelemenhez. Ennek a kialakításnak az elonye, hogy nem gátolja a felmelegedés hatására bekövetkezo mozgásokat. Hogy a hoszigetelo réteget a szelemen fölé tudják elhelyezni az egész tetopanelt egy magasító, ún. hídrendszerrel (bridge system) megemelték és ebbe a síkba helyezték el a hoszigetelést (2. ábra). A fent említett elemek felhasználásával négy tipikus tetoszerkezetet építettek fel a tesztépületen (1. táblázat). A kialakítások kétféle szelemenmérettel és átlapolással készültek úgy, hogy a teto mindkét oldalán 3-3 db Z-szelemen és 26 db MR24-es panel volt (1. ábra). A kísérleteket két lépésben, 2000. szeptemberében és októberében, a Butler-Europe Kft. nyíregyházi telephelyén végeztük el. 1. táblázat Szerkezet # 1 Szerkezet # 2 Szerkezet # 3 Szerkezet # 4 Szelemen profil Z-250 Z-250 Z-200 Z-200 t [mm] 1.5 1.5 1.8 1.8 Híd magasság 120 mm Nincs 100 mm Speciális 100 mm Hídtalp közötti távolság 1200 mm Nincs 1200 mm 600 mm Alsó panel 0.4 mm Nincs Nincs Nincs Csúszóelemek távolsága 600 mm 600 mm 600 mm 600 mm Burkolati lemez MR24 Aluzinc MR24 Aluzinc MR24 Aluzinc MR24 Aluzinc A tetoszerkezet egyszerubb terhelése érdekében a tetot keresztirányban 500 mm-enként felosztottuk. A három szelemen között a terhelést 0,2 kn súlyú homokzsákokkal végeztük, az 1. ábrán feltüntetett vonalakhoz igazítva. A terhelést két lépésben 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 3. keret közepes szelemen 2. keret 1. keret 1. ábra: szerkezeti kialakítás

alkalmaztuk: eloször az 1-13-as majd a 14-26-os panelig, amíg a teljes tetofelületet meg nem töltöttük homokzsákokkal. Ezek után az 1. ábrán bejelölt területre további terhelést hordtunk fel, egészen a tönkremenetel bekövetkeztéig. Az elmozdulásokat és a nyúlásokat minden teherlépcso után számítógépen rögzítettük, a felhordott teher súlyával együtt. A dokumentált teherbol minden teherlépcsoben kiszámoltuk a középso szelemenre jutó, a burkolatról átadódó reakcióeroket. Majd ebbol az erobol számoltuk vissza a tetore ható egyenértéku felületi terhet; ennek a tehernek a nagysága képezte az eroelmozdulás diagrammok függoleges tengelyét. Az elmozdulásokat több keresztmetszetben, összesen 9 vízszintes és 7 függoleges helyen, a nyúlásokat pedig két keresztmetszetben 10-10 nyúlásméro bélyeggel mértük. 2.2. Kísérleti viselkedés 2. ábra: szerkezeti kialakítás Ebben a fejezetben bemutatjuk a négy teljes léptéku kísérlet során tapasztalt jellemzo viselkedési és tönkremeneteli módokat. 2.2.1. Szerkezeti kialakítás # 1 A terhet 24 lépcsoben muködtettük; az elért legnagyobb teherintenzitás 4.60 kn/m 2 volt. A teher felhordása során az alábbi viselkedést tapasztaltuk: 0.60 kn/m 2 : jelentos dinamikus oldalirányú mozgás a tetoszerkezetben, a tetot terhelo munkások lépteinek hatására (3. ábra) 1.40 kn/m 2 : a kétoldali tetoszerkezet összefogása csökkentette az oldalirányú mozgást (továbbiakban a terhelést csak egy munkás hordta fel). 2.00 kn/m 2 : mértékadó teherszint; a további részleges terhelést állványról folytattuk, az elso támaszköz jelölt részén. 4.60 kn/m 2 : a szerkezet teherbírása kimerült: a felso öv merevíto bordája kihajlott, a kihajlási hossza megegyezett a hídtalpak közötti távolsággal, ami 1200 mm volt. (4. ábra) Tönkremenetel jellege: torzulási horpadás felso öv merevítoborda kihajlás (upper flange distortional buckling) 3. ábra: oldalirányú elmozdulás 4. ábra: merevítoborda kihajlás

2.2.2. Szerkezeti kialakítás # 2 A terhet 26 lépcsoben muködtettük, az elért legnagyobb teherintenzitás 3.75 kn/m 2 volt. Ebben a kísérletben a két szélso keretre L alakú szelemenbakot hegesztettük az oldalirányú irányú mozgások megakadályozására. A teher felhordása során az alábbi viselkedést tapasztaltuk: 0.60 kn/m 2 : ezen a teherszinten nem észlelheto dinamikus oldalirányú mozgás; a szelemenbakok jelentos merevségnövekedést eredményeztek. 1.20 kn/m 2 : a héjalást rögzíto csúszóelemek (sliding clips) eldeformálódtak; valószínuleg a felhordott terhek mellett a munkások okozta koncentrált erohatás következtében. 2.00 kn/m 2 : mértékadó teherszint; a további részleges terhelést állványról folytattuk, az elso támaszköz jelölt részén. 3.75 kn/m 2 : a mérési eredményeket folyamatos figyelve, ezen a terhelési szinten, nagy nyúlásokat észleltük a szelemen középso keresztmetszetének nyomott övében, ezzel egy idoben gerinchorpadás következett be. Tönkremenetel jellege: szelemen gerinchorpadás (web buckling) (5. és 6. ábra). 5. ábra: gerinchorpadás 1 6. ábra: gerinchorpadás 2 2.2.3. Szerkezeti kialakítás # 3 A terhet 30 lépcsoben muködtettük, az elért legnagyobb teherintenzitás 3.75 kn/m 2 volt. A kisebb gerincmagasságú szelemen és a vastagabb lemezvastagságnak köszönhetoen a szerkezet sokkal merevebb az elso két szerkezeti kialakításnál. A teher felhordása során az alábbi viselkedést tapasztaltuk: 0.60 kn/m 2 : a zömökebb szelemen következtében nem volt észlelheto dinamikus oldalirányú mozgás. 2.00 kn/m 2 : mértékadó teherszint; a további részleges terhelést állványról folytattuk, az elso támaszköz jelölt részén. 3.30 kn/m 2 : képlékeny alakváltozások keletkeztek; megkezdodött a felso övmerevíto kihajlása, és a szelemen gerince is behorpadt. 3.75 kn/m 2 : a szelemen középso keresztmetszetének felso övében nagy nyúlások jelentek meg; a felso öv merevítobordája kihajlott, a kihajlási hossz itt is megegyezett a hídtalpak közötti távolsággal, ami szintén 1200 mm volt. Tönkremenetel jellege: torzulási horpadás felso öv merevítoborda kihajlás (upper flange distortional buckling) (7. és 8. ábra).

7. ábra: merevítoborda kihajlás 1 8. ábra: merevítoborda kihajlás 2 2.2.4. Szerkezeti kialakítás # 4 Ebben a kísérletben a terhet 33 lépcsoben muködtettük, az elért legnagyobb teherintenzitás 5.25 kn/m 2 volt. Ez a kialakítás egy speciális hídrendszer alkalmazásában tért el a többitol (kisebb hídtalp távolság). A teher felhordása során az alábbi viselkedést tapasztaltuk: 0.60 kn/m 2 : az a szerkezet hasonlóan viselkedik, mint a 3. szerkezeti kialakítás esetén. 1.40 kn/m 2 : ebben a teherlépcsoben a szelemen viszonylag rövid átfedésénél a szelemen végéi szétnyíltak, és a szelemen a külso támaszoknál is eltávolodott a szelemenbaktól. 2.00 kn/m 2 : mértékadó teherszint; a további részleges terhelést állványról folytattuk, az elso támaszköz jelölt részén. 5.25 kn/m 2 : nagy képlékeny nyúlásokat mértünk a szelemen középso keresztmetszetének mindkét övében, valamint gerinchorpadást is tapasztaltunk (9. és 10. ábra), az övmerevítok kihajlása azonban nem következett be. Tönkremenetel jellege: szilárdsági tönkremenetel. 9. ábra: gerinchorpadás 1 10. ábra: gerinchorpadás 2

2.3. A kísérleti viselkedés értékelése A szelemenbakok nélkül alkalmazott, nagyobb gerinckarcsúságú szelemenekkel kialakított tetoszerkezet nagyon érzékeny a teto dinamikus terhelésére. A hídtalp távolságnak nagy hatása van a híd-rendszerekkel kiépített szerkezetek tönkremeneteli jellegére. A speciális híd-rendszer rögzítésénél és elrendezésénél fogva, jobb és egyenletesebb teherelosztást tesz lehetové, ami a szerkezet nagyobb teherbírását eredményezi. A hagyományos híd-rendszer esetén a szelemen falvastagsága és magassága valamint a híd-láb magassága nem befolyásolta a tönkremenetel módját. A csúszóelem oldalirányú megcsúszása egyetlen kialakítás esetén sem volt tapasztalható; a kialakult súrlódó ero megfelelo oldalirányú megtámasztást biztosított a globális stabilitási tönkremenetel megakadályozására. 3. NUMERIKUS ANALÍZIS Az elozo fejezetben bemutatott teljes léptéku kísérlet numerikus modellezését két végeselemes programmal végeztük. Eloször az elmozdulások ellenorzésére az Axis VM 5.0 [1] programot használtuk (11. ábra), ezen továbblépve azonban a tönkremeneteli mód elemzésekor nem jutottunk eredményre, ezért a vizsgálatokat az Ansys [2] végeselemes programmal folytattuk (12. ábra). A két modell - a programi sajátságokon kívül - megegyezett. 3.1. Végeselemes modellek A szelemen elozo pontban ismertetett viselkedésének elemzésére felületszerkezeti modell alkalmazása szükséges. A vizsgált szelemen végeselemes modelljét így héjelemekbol építettük fel. A numerikus vizsgálatok elso fázisában a 3. szerkezeti kialakítással foglalkoztunk, ahol Z200/1.8-as Lindab szelement alkalmaztak. A szelemen statikai modellje egy háromtámaszú tartó, az alkalmazott végeselemek hossza 100 mm, szélességüket az övek két- és a gerinc négy részre osztásával kaptuk. Így az elemek oldalaránya minden esetben nagyobb volt 1/5-nél. A középso támasz feletti, 600 mm hosszú átlapolást kétszer olyan vastag elemekkel modelleztük. A támaszok modellezésére csuklókat alkalmaztunk élmenti megtámasztásként a szelemenek alsó övén. Az MR24-es alumínium burkolat modellezésére szintén felületszerkezetet használtunk. A végeselemek egyik mérete az MR24-es panel szélességének, 600 mm-nek felelt meg, míg a másik mérete a szelementávolság harmadolásával 500 mm-re adódott. Az MR24 jellegzetessége, hogy a burkolati paneleket kettos korcolással erosítik egymás- 11. ábra: Axis modell

hoz, ami kiemelkedik a héjalás síkjából. Ennek modellezésére a felületi elemhez kapcsolódó gerenda elemet alkalmaztunk a valóságnak megfelelo keresztmetszeti kialakítással. Szintén gerenda elemmel modelleztük a szelemennel párhuzamosan futó hidat, ami a szelemen felso övéhez felületelemekkel kapcsolódott. A felületszerkezettel kialakított középso szelemenen kívül a két szomszédos szelemen rúdszerkezetként lett modellezve. Ezeket a rudakat a valóságnak megfelelo külpontossággal helyeztük el. Az egész modell vízszintes síkba forgatva alakítottuk ki. A terhelés modellezése során vettük figyelembe a tetohajlást. A teher burkolatra meroleges komponensét felületi teherként, a tetosíkba eso komponensét pedig a hídra ható, rúdmentén megoszló eroként adtuk át. A modell 1796 8-csomópontú felület elembol és 294 rúdelembol áll. Az összes csomóponti elmozdulási szabadság-fokok 12. ábra: Ansys modell száma: 13584. 3.2. Lineáris végeselemes analízis 3.2.1. Vizsgálati módszer A vizsgálatainkat az elmozdulások összehasonlításával és elemzésével kezdtük. Az Axis modellel lineárisan rugalmas anyagmodell alapján elsorendu számítást végeztünk. Az eredményeket a kísérlet során több keresztmetszetben és egy-egy keresztmetszet több pontjában mért elmozdulás értékekkel vetettük össze. Az L9, L15 és L23 terhek a háromtámaszú szelemen mindkét támaszközében egyenletesen hatottak, míg az L29-es esetben (ez volt az utolsó teher a végso tönkremenetel elott) az egyenletes terhen felül a mért támaszközben alkalmaztak többlet terhelést, az elozo fejezetben részletezett módon. A feszültségeloszlás elemzésére abban a két keresztmetszetben nyílt lehetoség, ahol a kísérlet során tíz-tíz nyúlásméro bélyeggel mérték a nyúlásokat. 3.2.2. Elmozdulások A függoleges elmozdulások jól közelítik a kísérleti eredményeket. Jelentos különbség csak az utolsó teheresetnél látható (13. ábra), ami már a tönkremenetelt okozó terhelés. Ennél a nem-lineáris viselkedés okozza a különbséget. A grafikonon mindkét keretállás-köz (2 x 7.2 m) ábrázolva van. Lehajlás [mm] -10-20 -30-40 -50-60 Függoleges elmozdulás Kísérlet L9 Kísérlet L15 Kísérlet L23 Kísérlet L29 Modell L9 Modell L15 Modell L23 Modell L29 0,0 1,8 3,6 5,4 7,2 9,0 10,8 12,6 14,4 0 Távolság [m] 13. ábra: függoleges elmozdulások

A vízszintes Felso öv vízszintes elmozdulása mozgásokban nagy Kísérlet L9 Kísérlet L15 Kísérlet L23 Kísérlet L29 különbség tapasztalható a kísérleti- és Modell L9 Modell L15 Modell L23 Modell L29 0.0 1.8 3.6 5.4 7.2 a numerikus modell 8 eredményei között. 6 4 Mint az elozo 2 fejezetben már 0 említettük a -2 kísérletek során -4 tapasztalható volt a -6 teljes tetopanel -8 tetosíkba eso Távolság [m] vízszintes mozgása. Ezt több olyan 14. ábra: felso öv vízszintes elmozdulása szerkezeti kialakítás befolyásolta, amelyet a modellben nem vettünk figyelembe (szelemenek leerosítése, a terhelt és terheletlen oldal összekötése a taréjnál, a terheletlen oldal balanszterhe). A kísérletnél olyan jelentos volt a mozgás, hogy a felso öv pozitív irányba (lefelé) mozdult el, holott a Z-szelvény felso övének gravitációs teherre negatív irányba (felfelé) kellett volna elmozdulnia, azonban ez nem következett be (14. ábra). A grafikonon csak a mért keretállás-köz van ábrázolva. Elmozdulás [mm] L23 tehereset: x [N/mm2] 3.2.3. Feszültségeloszlás 8-as keresztmetszet, támasz közelében 7-es keresztmetszet támaszközépen A feszültségi ábrákon (15. ábra) folyamatos vonallal a felületszerkezeti modell (+190.80) (+6.50) (-170.10) eredményei láthatóak, a hozzá tartó értékekkel. (+67.50) (-69.10) Pontokkal vannak ábrázolva a kísérleti (+36.40) eredmények zárójel-ben írva az ott mért (-42.20) feszültségértékekkel. Ezek az értékek nem (-189.20) (-175.60) (+154.40) (+160.90) ugyanott vannak értelmezve, ahol a folyamatos értékek, mert a nyúlásméro bélyegek 15. ábra: feszültségeloszlás nem pontosan a sarkokon voltak elhelyezve, hanem azoktól valamelyest beljebb. A két feszültségi ábra között megfigyelheto különbségek az alábbiak: a támaszközépen lévo keresztmetszetnél az alsó, húzott övben ellentétes irányú feszültségek alakultak ki. A modellben a gerinc felé csökkent, míg a kísérletnél nott e feszültség. Ez a különbség az alsó öv vízszintes irányú (-213.40) (-194.8) (+177.20) (+136.50) (+154.60) (+170.10) (-176.30) (-135.10) (-268.50)

hajlításából következik. A két eredmény különbözoségét okozhatja az elozoekben vizsgált elmozdulás-különbség az alsó övön. További különbség, hogy a felso övmerevítoben a kísérlet során jóval nagyobb mértékben nott a feszültség, mint a modellben. Ezt a nagy különbséget a két modell felso övének ellentétes irányú mozgása okozza. A kísérlet során a nyúlásméro bélyeg itt a Z-szelvény belso felén helyezkedett el, a kísérleti szelemen közepének lefelé történo mozgása során ez a felület nyomott volt, ami növelte a függoleges hajlításból keletkezo nyomófeszültséget. A felületszerkezeti modellnél ez fordítva játszódott le. Felfelé mozdult el az öv, a belso felület húzott lett, így csökkent a hajlításból keletkezo nyomófeszültség. A támasz környezeténél lévo keresztmetszet az átlapolás végének közelében volt. Az itt jelentkezo különbségeket okozhatja, hogy a kísérletnél olyan helyi hatások léptek föl az átlapolás miatt, amit a felületszerkezeti modell ilyen kialakításával nem tudtunk követni. 3.3. Stabilitási analízis 3.3.1. Vizsgálati módszer A kutatás elso fázisában a stabilitásvizsgálat elsodleges célja az volt, hogy megvizsgáljuk a numerikus modellel vissza lehet-e kapni azt a tönkremeneteli módot, ami a kísérlet során bekövetkezett? A vizsgálatot sajátérték probléma megoldásaként hajtottuk végre, amely során meghatároztuk a kritikus teherintenzitásokat és az azokhoz tartozó alakokat. A módszer egyparaméteres terhet feltételez, míg a kísérleti vizsgálatokban a teher kétparaméteres volt. A numerikus analízisben egyparaméteres, teljes felületen megoszló terhet feltételeztük. A kutatás jelenlegi fázisában a kísérleti vizsgálatot nemlineáris szimulációval virtuális kísérlettel követjük, amellyel nemcsak a viselkedés jellegét, hanem a tényleges teherbírási értékeket is meg tudjuk határozni. 3.3.2. Tönkremeneteli mód elemzése A kísérlet során a terhelés növelésével eloször a gerincben, a szelemen-kifüggeszto közelében, a koncentrált erot átadó hídtalp elem 16. ábra: numerikus modell tönkremenetele alatt következett be horpadás. Az utolsó teherlépcsoben a 7. és 8. ábrán látható tönkremenetel, a felso övmerevíto kihajlása következett be. A numerikus stabilitási analízis során 50 kihajlási alakot határoztunk meg. Ezek közül az elso alakok a gerinchorpadáshoz tartoztak, késobbi sajátalakoknál jelent meg a 16. ábrán szemléltetett övmerevíto kihajlás. A kihajlási alak az ábra tanúsága szerint a kísérleti tönkremeneteli móddal analóg. Az elso eredmények alapján tehát megállapítható, hogy a modell alkalmas a kísérlet során tapasztalt jelenség követésére.

4..ÖSSZEFOGLALÓ MEGÁLLAPÍTÁSOK A cikkben egy folyamatban lévo kutatás keretében végzett kísérleti és numerikus vizsgálatok elso eredményeirol számoltunk be, amely alapján az alábbi összefoglaló megállapításokat tehetjük: Kísérleti vizsgálatok: A kísérleti vizsgálatok igazolták, hogy a Z-szelemen viszonylag kis mértéku súrlódásos kapcsolaton alapuló oldalirányú megtámasztása meggátolja a globális kifordulási stabilitásvesztést. A tönkremeneteli módokat jelentosen befolyásolja a burkolat-szelemen kapcsolat kialakítása. A stabilitásvesztési tönkremenetelre nem-alaktartó ún. torzulási horpadás övmerevíto kihajlás a jellemzo. A lokális gerinchorpadási jelenségek szinte minden kísérlet során megjelentek, ezek azonban egyik szerkezet esetén sem okoztak teljes tönkremenetelt. A kísérletek során a teljes tetofelület jelentos merevtárcsa-szeru mozgását tapasztaltunk; ez azonban nem befolyásolta a szerkezet tönkremenetelét. Numerikus vizsgálatok: A kifejlesztett lineáris modell jól közelíti a szerkezet függoleges merevségét. A modell a kiindulási feltételei miatt nem tudja a tetosíkba eso mozgásokat követni. A feszültségeloszlást alapvetoen jól közelíti a modell; az övszélen fellépo különbségek az oldalirányú hajlítás elhanyagolása miatt vannak. Az instabilitási analízissel a kísérlet során tapasztalt jelenség tönkremeneteli mód követheto. Jelenleg dolgozunk a modell pontosításán, amellyel a nemlineáris viselkedés számítógépes szimulációját szeretnénk végrehajtani. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A cikkben bemutatott kutatást támogatta a Butler Europe Kft. ipari K+F projektje és az OTKA T035147 számú alapkutatási programja. 1. HIVATKOZÁSOK [1] Axis VM 5.0 6.kiadás; Inter-CAD Kft., 2000. [2] ANSYS Release. 5.6.1. ; Rainbow Techonologies, Inc. 1999. [3] Kachichian M., Dunai L., Kaltenbach L., Kálló M.: "Site testing of Z-purlin MR24 cladding system" Technical Report, Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering, Budapest, 2000.