Regisztráció és bejelentkezés

Acélbetétek tapadásának numerikus modellezése repedésmentes betonban.

Előfeszített vasbetonszerkezetek tervezése esetén az egyik fontos tényező a beton és a feszítőbetétek együttműködése. Ez a két anyag közötti tapadáson keresztül valósul meg. Megfelelő erősségű kapcsolat szükséges, hogy az erőátadás megtörténhessen, hogy a terheket közösen viseljék.

A feszítőerő átadása a betonnak is a tapadási mechanizmusok segítségével valósul meg, ezek az adhézió, mechanikus tapadás, súrlódás és a Hoyer hatás. Ez a zóna addig tart, amíg relatív elmozdulások tapasztalhatóak a beton és a betét felülete között, azaz van megcsúszás. Ezért ezt a szakaszt zavart zónának is szokás nevezni. Ha előfeszített vasbeton gerendáról beszélünk, akkor az elem két végén van egy-egy zavart zóna, a kettő között pedig az úgynevezett zavartalan zóna. Terheletlen esetben itt a feszítőbetétben a hasznos feszítőerő van jelen, és nincsen megcsúszás.

A TDK dolgozatomban három különböző betétettel foglalkozom: sima felületű acél feszítőhuzal, bordázott acélbetét és acél héteres pászma. A vizsgálat alapját GiD és Atena szoftverek segítségével előállított numerikus modellek adják. A célom az említett betétek geometriai modellezése és gerendavizsgálati elrendezésben történő nemlineáris végeselemes analízise. Mindegyik modellnél azonosak a tapadási körülmények, a betonminőség, geometriai méretek stb. A kísérleti elrendezéssel a zavartalan zónát, egy gerenda közbenső szakaszát szimulálom. A betéteket feszítetlen állapotban vizsgálom, a valós kísérletnek megfelelően.

Kétféle beágyazási hosszt vizsgálok, az első esetben a standard kísérletnek megfelelően a névleges átmérő tízszeresével megegyező, a második esetben pedig a teljes hossz mentén ágyazom be a betéteket. Ezzel különválasztom a tönkremeneteli módokat, rövidebb beágyazási hossz esetén várhatóan a kapcsolat tönkremenetelével végződik a kísérlet, míg a hosszabb beágyazási hossz esetén arra lehet számítani, hogy a betét fog tönkremenni, megfolyik, elszakad. Így összesen hat modellt állítok elő.

A huzal esetén egyszerű viselkedés várható, csak az adhézió és a súrlódás játszik szerepet, vagyis a modellben definiált kontaktparaméterek fogják meghatározni a viselkedést. Ezért ezeket a paramétereket korábbi kísérletek segítségével állítom be, majd mindegyik modellnél ezt alkalmazom. Ezáltal a modellek összehasonlíthatóvá válnak.

A cél előállítani minden esethez a tapadási feszültség-megcsúszás diagramokat és megfigyelni a tönkremenetel módját. A numerikus vizsgálat előnye, hogy a tapadási feszültség és megcsúszás értékeket bárhol le lehet kérni, ezáltal azok hossz menti eloszlása is vizsgálható. A kapott eredmények kiértékelése során összehasonlítom a különböző betéteket egymással.

Továbbá megvizsgálom azt is, hogy az analitikus modellek, a szabványokban megadott eljárások, számítási módok mennyire összeegyeztethetőek a numerikusan kapott eredményekkel, mi lehet az eltérések oka, és mire lehet ebből következtetni.

szerző

  • Szinvai Szabolcs
    Szerkezet-építőmérnök mesterszak (MSc)
    mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

  • Dr. Kovács Tamás
    egyetemi docens, Hidak és Szerkezetek Tanszék