A cikk szerzője:

Szép János egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem

Talaj és szerkezet kölcsönhatásának figyelembevétele hídszerkezetek modellezésénél

Tartószerkezeteink statikai számítása, modellezése, a terhekből származó igénybevételek, alakváltozások, feszültségek meghatározása napjainkban szinte kizárólag különféle számítógépes programokkal történik. A felszerkezet és az alapozás vizsgálata többnyire elkülönülten jelenik meg. A szerkezettervező (felszerkezet) és a geotechnikus (alapozás) közti egyeztetésre, érdemi együttműködésre ritkán kerül sor. Jelentősebb (statikailag sokszorosan határozatlan és gyengébb altalajra kerülő) szerkezetek esetén azonban az alapozás elmozdulásának, elfordulásának, tulajdonképpen a merevségének a nagysága számottevően befolyásolhatja a felszerkezet igénybevételeinek alakulását.

 

 

Az alépítmény (alapozással közös) merevségének meghatározása szintén a talaj és a szerkezet együttes vizsgálatával lehetséges [12]. 

Modellezési lehetőségek

Az elmúlt években a geotechnikai számítások elvégzésére alkalmas, személyi számítógépen futtatható végeselemes programok már új anyagmodellekkel dolgoznak, és ezzel megnyílt a lehetőség a talaj és szerkezet kölcsönhatás valóságot jobban megközelítő modellezésére. A szokványos hídszerkezetek vizsgálata ezekkel a programokkal azonban nehézkes, időigényes, ma valószínűleg csak nagyobb hidak esetében finanszírozható. A napi rutin tervezési feladatok elvégzését, javítását reálisan egy olyan megoldás alkalmazásával lehetne végrehajtani, mely a felszerkezetet továbbra is külön modellezi, de ebben olyan rugókat alkalmazunk a támaszok modellezésére, melyek (esetleg nem lineáris) karakterisztikáját a talaj valós viselkedésének követésére képes speciális geotechnikai programokkal végzett számítások alapján vesszük fel [6, 10, 11, 13].

A hagyományos végeselemes programokkal a talaj, illetve a támasz modellezése, a Winkler-féle rugómodell alkalmazásával lehetséges.

2. ábra. Lineárisan rugalmas – tökéletesen képlékeny anyagmodell

A talaj viselkedését általánosságban azonban nem lehet a Winkler-elv szerinti lineáris karakterisztikájú rugókkal elég pontosan leírni. Használata csak azért terjedt el, mert a talaj valósághű nemlineáris viselkedését leíró modelleket korábban csak nagy kapacitású számítógépeken futtatható speciális programokkal lehetett követni. Mára azonban már számos olyan program beszerezhető, mely képes erre, így nem kell ragaszkodnunk az eredeti Winkler-modellhez. Az újabb programokban a rugókra alkalmazható határerő, mely a lineáris viselkedés tartományát korlátozza. A rugóállandó a talajmechanikai szakvéleményben megadott összenyomódási modulusból meghatározható, a határerőt pedig levezethetjük a passzív földnyomásból. Így tulajdonképpen a valóságot jobban leíró rugóállandó alkalmazható, illetve a rugós-csúszkás megtámasztással a talaj modellezésére, a lineárisan rugalmas anyagmodell helyett a lineárisan rugalmas, tökéletesen képlékeny anyagmodell használható (2. ábra) [6, 10, 11, 13].

Korábbi cikkeink alapján ismertetem, hogy például az AxisVM programban a cölöpök és az őket körülvevő talaj kapcsolatát a palást mentén rétegenként felvett, határerőkkel korlátozott függőleges és vízszintes rugókkal is lehet modellezni (3. ábra), és a talpellenállás is modellezhető ilyen függőleges rugóval [6]. 

Egy létező híd komplex modellezése

Az AxisVM programmal a cölöpök bemutatott modellezését alkalmazva egy teljes hídszerkezetet, illetve az altalajt is egységes szerkezetként, háromdimenziós modellben vizsgálhatunk. Egy diplomamunka keretében (Murinkó G., 2009) egy konkrét műtárgyon próbáltuk ki ennek lehetőségét (4. ábra) [6].

3. ábra. Az AxisVM program rugómodelljének javítása

4. ábra. A vizsgált hídszerkezet komplex AxisVM modellje

A munka célja az volt, hogy a modellezés lehetőségét a gyakorlatban próbáljuk ki. A rugóállandókat és a határerőt a fenti elvek alapján, az elkészült talajvizsgálati jelentés adatait felhasználva, a híd geometriai méreteit pedig a ténylegesen megtervezett szerkezetnek megfeleltetve vettük fel.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Midas GTS felhasználói kézikönyv.
  • [2] AxisVM felhasználói kézikönyv.
  • [3] Economic and Durable Design of Composite Bridges with Integral Abutments, Design Guide. 2010. Research Fund for Coal and Steel, RFCS RFS-P2-08065 INTAB+
  • [4] Pál G., Öszvérszerkezetű hidak tervezési tapasztalatai, Acélszerkezetek 2011/1.
  • [5] Dr. Németh György, dr. Horvát F., Pálya és híd kölcsönhatásából keletkező erőhatások meghatározása, modellezése, ezek következményeinek hatása a méretezési előírásainkra. Kutatási zárójelentés. Széchenyi István Egyetem, Győr, 2010.
  • [6] Szép, J., Murinkó, G., Szepesházi, R., Hídalépítmények modellezése, Geo­tech­ni­ka 2009 konferencia, Ráckeve, 2009.
  • [7] MSZ EN 1997-1:2006 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok. Magyar Szabványügyi Testület, Budapest, 2006.
  • [8] MSZ EN 1997-2:2008 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 2. rész: Geotechnikai vizsgálatok. Magyar Szabványügyi Testület, Budapest, 2008.
  • [9] Smoltczyk, U. ed.: Geotechnical Engineering Handbook. Ernst & Sohn, Berlin, 2003.
  • [10] Szepesházi, R., Hídalapozások fejlesztése. 50. Hídmérnöki Konferencia kiadványa. Közlekedési Koordinációs Központ. Siófok, 2009.
  • [11] Szép, J., Hídfők modellezése. ÉPKO 2011 XV. Nemzetközi Építéstudományi Konferencia, Csíksomlyó, 2011.
  • [12] Szép, J., Cölöpalapozások keresztirányú merevsége. 15. Tavaszi szél konferencia 2012.
  • [13] R. Ray, P. Scharle, R. Szepesházi, Numerical modeling in the geotechnical design practice From Research to Design in European practice, Bratislava, Slovak Republic, on June 2–4. 2010.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2014 / 1. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©