E korlátok leküzdésére Hornyák Tamás szerkezeti mérnök, az Unique-Plan Kft. munkatársa, a Hilti horgonyzási specialistájával, Hanzel Gáborral együttműködve egy validált munkafolyamatot dolgozott ki, amely a hagyományos horgonytervező eszközöket nemlineáris betonanalízissel kombinálja, hogy extrém terhelési körülmények között is megvalósítható, szabványoknak megfelelő megoldásokat nyújtson.
A projektről
Egy nagyobb autópálya-fejlesztés részeként zajvédő falakat kellett felszerelni a híd mellvédjeinek tetejére a közlekedési zajszennyezés csökkentése érdekében. A magas és szél által erősen terhelt falakat korlátozott méretű és vasalású betonszerkezetekre helyezték. A projekt fő tervezőirodája, a CÉH+, biztosította az alapelrendezést, beleértve a falmagasságokat, az oszlopközöket (minden 2 méterben) és a vonatkozó teherkombinációkat.
Mérnöki kihívások
A fő nehézség a meglévő beton szélén, nagy vízszintes erők hatása alatt elhelyezett utólag telepített horgonyok ellenőrzése volt. Bár a mellvédek tartalmaztak vasalást, az Eurocode korlátozza, hogy a betonacél hogyan vehető figyelembe az ilyen tervezésekben. Ennek eredményeként a Hilti Profis Engineering gyakran jelzett hibákat, még akkor is, amikor a mérnökök úgy vélték, hogy a valódi szerkezet megfelelően teljesítene.
A lemezméret vagy a horgonyok számának növelésével történő túltervezési kísérletek túlzottnak és kielégítetlennek tűntek. Az előre beépített alternatívák könnyebben számíthatók voltak, de nehezen kivitelezhetők a helyszínen. Az igény egyértelmű volt: megbízható módszer a meglévő vasalás ellenőrzésbe való bevonására, a szabványok megsértése vagy a kivitelezhetőség veszélyeztetése nélkül.
Amikor nagy erők hatnak a beton szélének közelében, a hagyományos horgonyzástervezés gyakran túlméretezéshez vezet. Ez a munkafolyamat segített elkerülni ezt, miközben minden biztonsági követelményt teljesítettünk.
Tamás Hornyák
Statikus mérnök – Unique-Plan Kft.
Magyarország
Megoldások és eredmények
Felismerve, hogy a túltervezés vagy a méretek növelése nem fenntartható megoldás, Hornyák Tamás egy új munkafolyamatot dolgozott ki, amely áthidalja a szoftver lehetőségei és a mérnöki valóság közötti szakadékot. A folyamat a Hilti Profis Engineering programban végzett előzetes horgánytervezéssel kezdődött, amely kritikus körülményeket jelzett a betonszélek közelében. Innen a tervet exportálták az IDEA StatiCa Connection programba, ahol teljes körű szerkezeti ellenőrzéseket végeztek, beleértve az acéloszlopok és talplemezek merevségelemzését.
Az IDEA StatiCa Detail használata teljes biztonságot adott a tervezésben. A nemlineáris végeselem-módszer, a valós vasalás és a biztonságos, szabványon alapuló feltételezések alkalmazása rendkívül megbízható eszközzé teszi.
Hornyák Tamás
Statikus mérnök – Unique-Plan Kft.
Magyarország
Amikor a horgonyzás ebben a felállásban nem teljesített, Tamás átvitte a tervet az IDEA StatiCa Detail programba, lehetővé téve a teljes horgonyzási zóna nemlineáris végeselemes modellezését. Itt a híd mellvédjeinek meglévő betonvasalását részletesen modellezték, a megadott tervrajzok alapján a valós vasalási elrendezésekhez igazítva. Ez lehetővé tette mind a beton húzási tönkremenetelének, mind a vasalás horgonyzási viselkedésének megragadását.
Következtetés
A nemlineáris 3D analízis, amely valósághű anyagviselkedést, a beton húzószilárdságának hiányát és nulla belső súrlódást vett figyelembe, lehetővé tette, hogy a horgonyzási rendszer átmenjen az összes vonatkozó szabványellenőrzésen. A megoldás a szélterhelésre vonatkozó szabványkövetelményeknek is megfelelt.Az eredmény egy robusztus, biztonságos és realisztikus horgonyzási terv lett, amelyet a fő tervezőiroda, a CÉH+ is validált, és amely később átvette és támogatta ezt a megközelítést.
A mérnökök végre rendelkeznek egy módszerrel az utólag beépített horgonyok ellenőrzésére szélsőséges erők és szélső elhelyezési feltételek esetén. Ez egy megbízható megoldást hozott, amelyet teljes mértékben vállalhatunk, még szigorúbb nemzeti szabványok esetén is.
Hornyák Tamás
Statikus mérnök – Unique-Plan Kft.
Magyarország
Ezt a gyakorlati, ugyanakkor szigorú munkafolyamatot Hanzel Gábor azóta bemutatta más mérnököknek is, akik hasonló kihívásokkal szembesülnek az utólag telepített horgonyok terén, különösen a kelet-európai infrastrukturális projektekben. Sikere rávilágít a nemlineáris elemzési eszközök erejére, amikor a hagyományos módszerek nem képesek tükrözni a valós körülményeket.
Az Unique-Plan Kft.-ről
Az Unique-Plan Kft.-t 2015-ben alapították Budapesten, miközben a cég egyes tagjai 1993 óta dolgoznak együtt. A vállalat fő tevékenységi köre: hídszerkezetek, ipari és lakóépületek tervezése, mind statikai, mind fejlett dinamikai számítások (földrengés, gyalogos és széldinamika, rezgés- és fáradáselemzés).
A számításokhoz szoftverek széles spektrumát alkalmazzák (ANSYS Discovery, AxisVM, ConSteel, IDEA StatiCa, Mathcad, SOFiSTiK), a modellezéshez és rajzkészítéshez pedig (ALLPLAN, ANSYS SpaceClaim, AutoCAD, Tekla Structures). Képzett és tapasztalt mérnökeikkel készen állnak arra, hogy gazdaságosan és esztétikusan tervezzék meg a mérnöki szerkezeteket. A cég mottója: Ahol a gondolatok tervekké válnak!
