Az ideiglenes alátámasztások hatása az összetett szerkezetek hajlítási nyomatékábrájára

Bevezetés

Felmerülhet a kérdés, miért következik be a hajlítási nyomaték hirtelen növekedése a közbenső alátámasztásnál, amikor két előregyártott gerendát helyszínen öntött lemezzel és kereszttartókkal kapcsolnak össze. Az elvárt viselkedés az volt, hogy a hajlítási nyomaték a közbenső alátámasztásnál csak bizonyos idő elteltével jelenik meg a beton kúszása miatt, de nem közvetlenül az előregyártott gerendák és a helyszínen öntött részek összekapcsolása után. Vizsgáljuk meg ezt a problémát részletesebben, és vegyük figyelembe az ideiglenes alátámasztások különböző elrendezéseit, valamint azok hatását a belső erők eloszlására.

Szerkezet leírása

A folytonos tartó alátámasztásánál fellépő nagy hajlítási nyomaték magyarázatához két esetet elemeztek az IDEA StatiCa Beam és a midas Civil szoftverekben. Tekintsünk két előregyártott gerendát, amelyek helyszínen öntött vasbeton lemezzel és az alátámasztásnál elhelyezett kereszttartóval alkotnak összetett szerkezetet. A betonosztály mindkét részre azonos: C45/55. A keresztmetszetek alakjai a következők:

Összetett keresztmetszet:

Kereszttartó az alátámasztásnál:

A statikai rendszer időben változik. Mindkét esetben különböző alátámasztási elrendezéseket veszünk figyelembe. Az építési folyamat azonban azonos. Az előregyártott gerendák gyártása, tárolótelepen való elhelyezése, az előregyártott gerendák felszerelése az ideiglenes alátámasztásokra a helyszínen, majd összekapcsolásuk a helyszínen öntött lemezzel és kereszttartóval. A végleges alátámasztások helyzete mindkét esetben azonos, csakúgy mint a terhek időbeli sorrendje.

A tehertörténet mindkét esetben:

Építési fázisok az A esetben (ideiglenes alátámasztások a lemez betonozásakor):

Építési fázisok a B esetben (további ideiglenes alátámasztások nélkül a lemez betonozásakor):

midas Civil & IDEA StatiCa Beam összehasonlítása

Az összehasonlítás során mindkét esetben az egyes építési fázisokban az alátámasztásnál és a mezőközépen fellépő hajlítási nyomatékokra összpontosítottunk.

A eset

3. építési fázis: 

Az előregyártott gerenda ideiglenes alátámasztásokon nyugszik, önsúlynak és a vasbeton lemez friss betonjának terhe alatt, kúszással és zsugorodással együtt. 

Hajlítási nyomatékábra – IDEA StatiCa Beam

Hajlítási nyomatékábra – midas Civil

4. építési fázis: 

Az előregyártott gerendák összetett szerkezetet alkotnak a lemezzel, az összetett keresztmetszet csak önsúlyt vesz fel, végleges alátámasztási fázis, kúszással és zsugorodással együtt.

Hajlítási nyomatékábra – IDEA StatiCa Beam

Hajlítási nyomatékábra – midas Civil

6. építési fázis: 

A szerkezet 100 év elteltével, csak önsúly hatása alatt, kúszással és zsugorodással együtt.

Hajlítási nyomatékábra – IDEA StatiCa Beam

Hajlítási nyomatékábra – midas Civil

B eset

3. építési fázis: 

Az előregyártott gerenda a végleges alátámasztásokon nyugszik, önsúlynak és a vasbeton lemez friss betonjának terhe alatt, kúszással és zsugorodással együtt. 

Hajlítási nyomatékábra – IDEA StatiCa Beam

Hajlítási nyomatékábra – midas Civil

4. építési fázis: 

Az előregyártott gerendák összetett szerkezetet alkotnak a lemezzel, az összetett keresztmetszet csak önsúlyt vesz fel, végleges alátámasztási fázis, kúszással és zsugorodással együtt.

Hajlítási nyomatékábra – IDEA StatiCa Beam

Hajlítási nyomatékábra – midas Civil

6. építési fázis: 

A szerkezet 100 év elteltével, csak önsúly hatása alatt, kúszással és zsugorodással együtt.

Hajlítási nyomatékábra – IDEA StatiCa Beam

Hajlítási nyomatékábra – midas Civil

Az IDEA StatiCa Beam és a midas Civil eredményeit táblázatba rendezték:

Összefoglalás

A fenti táblázat azt mutatja, hogy a különböző szoftverek eredményei többé-kevésbé megegyeznek. Az eredmények eltérései abból adódnak, hogy a midas Civil nem tesz különbséget a jelölési méretmagasság h₀ között a szerkezet összekapcsolása előtt és után. 

A felhasználónak meg kell adnia az összekapcsolás előtti vagy utáni fázisnak megfelelő keresztmetszeti paramétereket, a keresztmetszet minden egyes részére külön-külön. Ezzel szemben az IDEA StatiCa Beam figyelembe veszi az összekapcsolás előtti fázist, azaz a szárító rész kerülete megfelel az előregyártott gerenda teljes keresztmetszetének kerületének, majd az összekapcsolás utáni fázist is, azaz az előregyártott gerenda szárító részének kerülete csökken az előregyártott gerenda és a helyszínen öntött lemez közötti építési hézag hosszával. A középső (végleges) alátámasztás feletti hajlítási nyomaték hirtelen növekedése az ideiglenes alátámasztások választott elrendezésének tudható be. Az ideiglenes alátámasztások azok, amelyek kiküszöbölik az építési fázisok hatásait, és így olyan hajlítási nyomatékábrákat kapunk, amelyek közel állnak ahhoz, mintha a szerkezetet teljes állványozásos módszerrel építették volna.

A B esetben, ahol nem alkalmaznak közbenső ideiglenes alátámasztást, az építési fázisok negatív hatása megfigyelhető, mivel a statikai rendszer többször is megváltozott, ami eltérő nyomatékábrákat eredményezett.

Ennek a tanulmánynak a célja az IDEA StatiCa Beam és a midas Civil által szolgáltatott eredmények pontosságának ellenőrzése volt. Mivel a szerkezet azonos viselkedését mindkét független szoftverben megerősítették, az IDEA StatiCa Beam eredményei helyesnek nyilváníthatók.

Csatolt letöltések

• Composite beams - comparison with midas Civil.zip (ZIP, 9,1 MB)