Zártszelvényű öszvéroszlop szerkezeti viselkedése

A magasépítésben és a hídépítésben is elterjedten alkalmaznak öszvérszerkezeteket. Az Eurocode 4. kötete méretezési eljárást biztosít öszvérgerendák és öszvéroszlopok tervezésére, adott alkalmazási határokkal. További kutatások tárgyát képezik a határok kiterjesztése, valamint az együttdolgozásból és a beton berepedésének hatásából származó bizonytalanságok. A dolgozatomban az új Komáromi Duna híd pilonját vizsgálom, amely részben öszvér-, részben acélszerkezet. Egy ilyen szerkezet méreteiben és viselkedésében is lényegesen eltér egy magasépítésben használatos kibetonozott zártszelvény oszloptól, így a szabványos méretezési módszerek közvetlenül nem alkalmazhatók a vizsgálatára. A jelen munkám fő célja tehát ennek a speciális öszvérszerkezetnek a vizsgálata.

Az előtanulmányomban olyan megvalósult öszvérszerkezetű példákat mutatok be, ahol hasonló problémák merülnek fel a szerkezetek tervezésénél. A magasépítésben ilyenek az öszvér merevítő magok és merevítő falak, a hídépítésben pedig a kibetonozott csőszelvényű hídszerkezetek.

Az elemzéshez kifejlesztettem a pilonra különböző szintű végeselemes modelleket. A modellezési folyamat kiindulása a BME Hidak és Szerkezetek Tanszék által korábban kidolgozott globális modell a teljes hídszerkezetről, amelyben a pilon rúdelemként volt definiálva. Ezt továbbfejlesztve létrehoztam egy olyan változatot, ahol a pilont acél és beton testelemekből építettem fel. Emellett elkészítettem több lokális modellt is, melyekkel a pilon szerkezeti részletei vizsgálhatók nagyobb pontossággal. A lokális modelleket először alapesetekre ellenőriztem, szilárdságtani alapon meghatározott feszültségek alapján. A feszültségeken kívül a modellek merevségét is vizsgáltam. Kiindulásként minden esetben teljes együttdolgozást feltételeztem az acél és a beton között.

A modellfejlesztésem idején, a Komáromi Duna hídon 2020. május 16-án megtörtént a szerkezet statikus és dinamikus próbaterhelése, amit a BME Hidak és Szerkezetek Tanszék hajtott végre. A mérésen személyesen is részt vettem az egyik mérőcsapat tagjaként. A próbaterhelés során a pilon alsó keresztmetszetében nyúlásmérő bélyegekkel feszültségmérés történt, valamint mérték a piloncsúcs elmozdulását. A tanulmányom másik célja, a pilonra vonatkozó mérési eredmények feldolgozása.

A pilon keresztmetszetében létrejövő feszültségeket kiértékeltem és elemeztem az összes teherállásban. Ezen eredményeket összevetettem a rúdelemekből és a testelemekből létrehozott globális végeselemes modellek alapján számított feszültségekkel. A piloncsúcs elmozdulásaiból pedig a szerkezet merevségére következtettem.

A kidolgozott modelljeim és a próbaterhelés eredményei alapján elkészült a feltételezett és a valódi viselkedésű szerkezet összehasonlító elemzése. A vizsgálatok eredményeként validáltam a globális és a lokális viselkedés követésére kidolgozott modelljeimet. A következtetésekben javaslatokat fogalmaztam meg az ilyen összetett erőjátékú öszvérszerkezet modellezésére vonatkozóan. A validált modellek alkalmazhatók lesznek – további kutatások végrehajtásával – a szerkezet szilárdsági és stabilitási méretezésére.

szerző

• 
  Király Krisztián
  Szerkezet-építőmérnök mesterszak (MSc)
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Dr. Dunai László
  egyetemi tanár, Hidak és Szerkezetek Tanszék
• 
  Dr. Kövesdi Balázs
  egyetemi docens, Hidak és Szerkezetek Tanszék
• 
  Kocsis András Balázs
  Tervezési Irodavezető, Bim Design Kft (külső)

helyezés