A tartószerkezeti tervezés alapjai Basis of structural design
description
Transcript of A tartószerkezeti tervezés alapjai Basis of structural design
A tartószerkezeti tervezés alapjaiBasis of structural design
AZ EN 1990 EUROCODE 0
SZABVÁNY
FOGALMAI, ÖSSZEFÜGGÉSEI
A tartószerkezeti tervezés alapjai 1
A SZERKEZETTERVEZŐ FELADATA
RENDELTETÉST SZOLGÁLÓ TEREK KÖRÜLVÉTELE, VÉDELME
A HASZNÁLAT IDŐTARTAMA ALATT VÁRHATÓ KÖZVETLEN ÉS KÖZVETETT
ERŐTANI HATÁSOKKAL SZEMBEN
… FEDÉLSZÉK, FÖDÉM, PILLÉR, HÍD, ALAGÚT, GÁT, FÖLDMŰ, ANTENNATORONY …
A tartószerkezeti tervezés alapjai 2
ALAPKÖVETELMÉNYEK
TARTÓS ELLENÁLLÓKÉPESSÉG HATÁSOKKAL SZEMBEN
A MEGVALÓSÍTÁS SORÁN, HASZNÁLAT KÖZBEN ÉS RENDKÍVÜLI ÁLLAPOTBAN
TARTÓS HASZNÁLHATÓSÁGRENDELTETÉST ZAVARÓ ELMOZDULÁSOK,
ALAKVÁLTOZÁSOK, LENGÉSEK, REPEDÉSEK NÉLKÜL
A tartószerkezeti tervezés alapjai 3
TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS
TAPASZTALATI MÉRETEZÉS
MEGENGEDETT FESZÜLTSÉGEK
OSZTOTT BIZTONSÁGI TÉNYEZŐK ÉS HATÁRÁLLAPOTOK
EUROCODE
Gábori Pál, Kazinczy Gábor, Korányi Imre,
Menyhárd István, Rózsa Mihály
A tartószerkezeti tervezés alapjai 4
A MEGFELELŐSÉG IGAZOLÁSÁNAK LOGIKÁJA (1)
A TARTÓSZERKEZETNEK ELLENÁLLÓKÉPESSÉGE VAN, AMELYNEK MECHANIKAI MENNYISÉGEKKEL JELLEMZETT
HATÁRÁLLAPOT FELELTEHETŐ MEG
A TARTÓSZERKEZETBEN A HATÁSOK MECHANIKAI MENNYISÉGEKKEL JELLEMEZHETŐ ÁLLAPOTOKAT
ÉBRESZTENEK
A MECHANIKAI MENNYISÉGEK ÉS HATÁSOK VALÓSZÍNŰSÉGI VÁLTOZÓK, EGYMÁSTÓL KÜLÖNBÖZŐ
MEGBÍZHATÓSÁGGAL ADHATÓK MEG A HATÁS ÉS ELLENÁLLÓKÉPESSÉG JELLEGÉTŐL FÜGGŐEN
VALÓSZÍNŰSÉGELMÉLETI ALAPFOGALMAK ÉS ÖSSZEFÜGGÉSEK A
(matematikai ismétlés)
BELE KELL TÖRŐDNÜNK ABBA, HOGY EZEK NÉLKÜL NEM ÉRTHETJÜK MEG A TARTÓSZERKEZETEK MÉRETEZÉSÉNEK GONDOLATMENETÉT
ÉS AZ EUROCODE SZABVÁNYSOROZAT ÉSZJÁRÁSÁT
Két dolog vigasztalhat:a) másoknak is bele kell ebbe törődniük
b) ismerjük és használjuk az osztott biztonsági tényezők módszerét
VALÓSZÍNŰSÉGELMÉLETI ALAPFOGALMAK ÉS ÖSSZEFÜGGÉSEK B
VALÓSZÍNŰSÉG, KOCKÁZAT, MEGBÍZHATÓSÁG
HISZTOGRAM, GYAKORISÁG, SŰRŰSÉGFÜGGVÉNY
RRELATÍV GYAKORISÁG
1 1
F
R,F
VALÓSZÍNŰSÉGELMÉLETI ALAPFOGALMAK ÉS ÖSSZEFÜGGÉSEK C
MEGBÍZHATÓSÁG, KOCKÁZAT, SZÓRÓDÁS/SZÓRÁS
0,05 S S 0,95
βS
A tartószerkezeti tervezés alapjai 5
A MEGFELELŐSÉG IGAZOLÁSÁNAK LOGIKÁJA (1)
A TARTÓSZERKEZETNEK ELLENÁLLÓKÉPESSÉGE VAN, AMELYNEK MECHANIKAI MENNYISÉGEKKEL JELLEMZETT
HATÁRÁLLAPOT FELELTEHETŐ MEG
A TARTÓSZERKEZETBEN A HATÁSOK MECHANIKAI MENNYISÉGEKKEL JELLEMEZHETŐ ÁLLAPOTOKAT
ÉBRESZTENEK
A MECHANIKAI MENNYISÉGEK ÉS HATÁSOK VALÓSZÍNŰSÉGI VÁLTOZÓK, EGYMÁSTÓL KÜLÖNBÖZŐ
MEGBÍZHATÓSÁGGAL ADHATÓK MEG A HATÁS ÉS ELLENÁLLÓKÉPESSÉG JELLEGÉTŐL FÜGGŐEN
A tartószerkezeti tervezés alapjai 6
IGÉNYBEVÉTEL ÉS ELLENÁLLÁS SŰRŰSÉGFÜGGVÉNYE
A HATÁSOK KÖVETKEZMÉNYÉNEK TERVEZÉSI ÉRTÉKE ≤ A SZERKEZET ELLENÁLLÁSÁNAK TERVEZÉSI ÉRTÉKE
0 R - F
RELATÍV GYAKORISÁG
F,E R
teherbírási tartalék (R-F) F,E,R
A tartószerkezeti tervezés alapjai 7
TEHERBÍRÁSI TARTALÉK R - F
SŰRŰSÉGFÜGGVÉNYE (GAUSS~NORMÁLIS)
~ 0,2 = f*
SR-F SR-F
R – F (R – F)*
A tartószerkezeti tervezés alapjai 8
A MEGFELELŐSÉG IGAZOLÁSÁNAK LOGIKÁJA (2)
A HATÁSOK KÖVETKEZMÉNYEKÉNT KIALAKULÓ ÁLLAPOTOKAT
ÖSSZE KELL HASONLÍTANI
AZ ANYAGOK, MÉRETEK, ALAKZATOK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT ELLENÁLLÓKÉPESSÉGNEK
MEGFELELŐ ÁLLAPOTOKKAL
A tartószerkezeti tervezés alapjai 9
A MEGFELELŐSÉG IGAZOLÁSÁNAK LOGIKÁJA (3)
FEL KELL ISMERNI AZ ÖSSZEHASONLÍTÁST IGÉNYLŐ ESETEKET
A MECHANIKAI MENNYISÉGEK EGYMÁSTÓL ELTÉRŐ MEGBÍZHATÓSÁGGAL ÁLLAPÍTHATÓK MEG, AMIT
PARCIÁLIS TÉNYEZŐKKEL KELL FIGYELEMBE VENNI
A HATÁSOK KÖVETKEZTÉBEN KIALAKULÓ ÁLLAPOTOKHOZ TARTOZÓ MECHANIKAI JELLEMZŐK NEM LÉPHETIK TÚL AZ ELLENÁLLÓKÉPESSÉGHEZ
TARTOZÓ ÁLLAPOTOK JELLEMZŐIT.
A tartószerkezeti tervezés alapjai 10
FOGALOMKÉSZLET (KIVONATOS)
TARTÓSZERKEZETI MODELL
TERVEZÉSI HELYZET
IDEIGLENES, TARTÓS, RENDKÍVÜLI, SZEIZMIKUS
TERVEZÉSI KÖVETELMÉNYEK, HASZNÁLHATÓSÁGI KÖVETELMÉNYEK
TERHELÉSI ESET
TEHERBÍRÁSI HATÁRÁLLAPOTOK, HASZNÁLHATÓSÁGI HATÁRÁLLAPOTOK
MEGBÍZHATÓSÁGI SZINT
HATÁS
ÁLLANDÓ, ESETLEGES, DOMINÁNS, RENDKÍVÜLI, SZEIZMIKUS, GEOTECHNIKAI
RÖGZÍTETT, NEM RÖGZÍTETT, DINAMIKUS, KVÁZI-STATIKUS,
HATÁS ÉRTÉKE
KARAKTERISZTIKUS, REPREZENTATÍV, TERVEZÉSI
DOMINÁNS ESETLEGES, KOMBINÁCIÓS
ANYAGJELLEMZŐK, GEOMETRIAI MÉRETEK ÉRTÉKE
KARAKTERISZTIKUS, TERVEZÉSI, NÉVLEGES
A tartószerkezeti tervezés alapjai 11
SZERKEZETI MODELL KIALAKÍTÁSA
közelítő méretekkel, becsült anyagjellemzőkkelmechanikai vizsgálatokhoz - statikai váz
VISELKEDÉSI MODELL MEGVÁLASZTÁSA
elsőrendű, lineárisan rugalmasmásodrendű, lineárisan rugalmas
elsőrendű, nemlineárisan rugalmas….
elsőrendű, képlékenyharmadrendű ...
A tartószerkezeti tervezés alapjai 12
AZ ÖSSZEHASONLÍTÁS KÉT HALMAZA
(A)IGÉNYBEVÉTELT OKOZÓ HATÁSOK SZÁMBAVÉTELE,
TERHELÉSI ESETEK, HELYZETEK, ÁLLAPOTOK ÉRTELMEZÉSE
(B)ELLENÁLLÁS, ELLENÁLLÓKÉPESSÉG, ELŐÍRT IDEIG
MEGKÖVETELT HASZNÁLHATÓSÁG JELLEMZÉSE OLYAN HATÁRÁLLAPOTOKKAL, AMELYEKBEN
TELJESÜLNEK A TERVEZÉSI KÖVETELMÉNYEK
A tartószerkezeti tervezés alapjai 13
AZ ÁLLAPOTOK MEGKÜLÖNBÖZTETÉSÉNEK SZEMPONTJAI
követelmények, ellenálló-képességek, hatások
anyagok viselkedése, méretváltozások, pontatlanságokrendeltetés, szerkezet-kialakítás,
környezeti adottságok…..
A tartószerkezeti tervezés alapjai 14
A MEGFELELÉS ÉRTELMEZÉSE
HATÁSOKBÓL KÖVETELMÉNYEKBŐL
LEVEZETETT LEVEZETETT
IGÉNYBEVÉTEL ≤ ELLENÁLLÁS
(HATÁS) (TEHERBÍRÁS)
A tartószerkezeti tervezés alapjai 15
A HATÁSOK KÖVETKEZMÉNYÉNEK TERVEZÉSI ÉRTÉKE - Ed
≤ A SZERKEZET ELLENÁLLÁSÁNAK TERVEZÉSI ÉRTÉKE - Rd
RELATÍV GYAKORISÁG
IGÉNYBEVÉTEL ELLENÁLLÁS
Ed Rd
Ed Rd
A tartószerkezeti tervezés alapjai 16
TEHERBÍRÁSI HASZNÁLHATÓSÁGI
HATÁRÁLLAPOTOK
VIZSGÁLATÁNAK CÉLKITŰZÉSEI
SZERKEZETEK TÖNKREMENETELE SZERKEZETEK ÉPSÉGE
ELLENI VÉDELEM EMBERI KOMFORTÉRZET
EMBERI ÉLET BIZTONSÁGA RENDELTETÉSI MŰKÖDŐKÉPESSÉG
KÜLSŐ MEGJELENÉS, TARTÓSSÁG
ÉS A VIZSGÁLAT TÁRGYAI
HELYZETI ÁLLÉKONYSÁG ALAKVÁLTOZÁSOK, ELMOZDULÁSOK
SZILÁRDSÁG, ALAKI STABILITÁS REZGÉSEK, LENGÉSEK
FÁRADÁS KÜLSŐ MEGJELENÉS
TALAJKÖRNYEZET TÖNKREMEBNETELE FESZÜLTSÉGEK NEM TEHERVISELŐ SZERKEZETEKBEN
A tartószerkezeti tervezés alapjai 17
TERVEZÉSI HELYZETEK
TARTÓS, RENDELTETÉSSZERŰA RENDELTETÉSNEK MEGFELELŐ HASZNÁLAT KÖRÜLMÉNYEIT LEÍRÓ, AZ ÉLETTARTAMMAL AZONOS NAGYSÁGRENDŰ IDŐTARTAMRA VONATKOZÓ ALAPÁLLAPOT
IDEIGLENES, ÁTMENETIA HASZNÁLAT ÉS A KÖRNYEZETI HATÁSOK ÁTMENETI KÖRÜLMÉNYEIT
LEÍRÓ, NAGY VALÓSZÍNŰSÉGGEL, DE AZ ÉLETTARTAMNÁL LÉNYEGESEN RÖVIDEBB IDEIG FELLÉPŐ ÁLLAPOT (ÉPÍTÉS, BONTÁS, JAVÍTÁS)
RENDKÍVÜLIKIVÉTELES MŰKÖDÉSI KÖRÜLMÉNYEKET LEÍRÓ, KIS VALÓSZÍNŰSÉGGEL BEKÖVETKEZŐ, DE KI NEM ZÁRHATÓ ÁLLAPOT (PL. ROBBANÁS)
SZEIZMIKUSFÖLDRENGÉS KIVÉTELES KÖRÜLMÉNYEI KÖZÖTTI MŰKÖDÉST LEÍRÓ,
RÖVID IDEIG FENNÁLLÓ ÁLLAPOT, ÖVEZETRE ELŐÍRT ÉRTÉKEKKEL
A tartószerkezeti tervezés alapjai 18
KOCKÁZATI SZINTEK
TEHERBÍRÁSI HATÁRÁLLAPOT K ≤ 10-4 – 10-5
HASZNÁLHATÓSÁGI HATÁRÁLLAPOT K ≤ 10-2 – 10-3
TERVEZÉSI ÉLETTARTAM (ÉV)
10 IDEIGLENES TARTÓSZERKEZETEK10-25 CSERÉLHETŐ RÉSZEK (DARUPÁLYÁK,
SARUK)15-30 MEZŐGAZDASÁGI SZERKEZETEK50 ÉPÜLETEK TARTÓSZERKEZETEI100 MONUMENTÁLIS ÉPÜLETEK TARTÓI,
HIDAK, ALAGUTAK
A tartószerkezeti tervezés alapjai 19
MEGBÍZHATÓSÁG ÉS KOCKÁZAT
K S S 1-K
βS
A tartószerkezeti tervezés alapjai 20
MEGBÍZHATÓSÁGI SZINTEK
osztályai és szorzói
NAGY KOCKÁZAT, JELENTŐS KÁROK 1,1 lelátók, koncerttermek független, kibővített ellenőrzés
KÖZEPES KOCKÁZAT, SZÁMOTTEVŐ KÁROK 1,0 lakó-, irodaházak szabályzatszerű ellenőrzés
KICSI KOCKÁZAT, CSEKÉLY KÁROK 0,9 mezőgazdasági tárolók önellenőrzés
A tartószerkezeti tervezés alapjai 21
A HATÁSOK
csoportjai fajtái példái
Időbeli változás szerint
(időben) állandó G, P önsúly
esetleges (időben változó) Qk
tartós (raktár) (ψ0,ψ1,ψ2)rövid idejű (meteorológiai)ritka (karakterisztikus)
rendkívüli A ütközés, robbanás
Eredet szerintközvetlen koncentrált, megoszló erők
közvetett (kinematikai)
hőmérsékletváltozás, támaszmozgás
Térbeli változás szerint
rögzített önsúly
nem rögzített daruteher
Jelleg és/vagy szerkezeti válasz szerint
statikus nem okoz szerkezeti gyorsulástkvázistatikus
dinamikus földrengés
A tartószerkezeti tervezés alapjai 22
SZERKEZETI ANYAGJELLEMZŐKKARAKTERISZTIKUS, REPREZENTATÍV ÉS TERVEZÉSI
ÉRTÉKE
KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKAZ ELŐFORDULÁSRA JELLEMZŐ GYAKORISÁGI ADATOK ÉS MEGBÍZHATÓSÁGI MEGFONTOLÁSOK ALAPJÁN FELVETT
KIINDULÓ ÉRTÉK REPREZENTATÍV ÉRTÉK
A SZÓBAJÖHETŐ KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKEK KÖZÜL KIVÁLASZTOTT, ELŐÍRT VAGY MEGBÍZHATÓSÁGI
MEGFONTOLÁSOKAT TÜKRÖZŐ TÉNYEZŐKKEL SZORZOTT ÉRTÉKTERVEZÉSI ÉRTÉK
A KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKBŐL KÖZVETLENÜL, VAGY A REPREZENTATÍV ÉRTÉKBŐL A PARCIÁLIS BIZTONSÁGI TÉNYEZŐ ALKALMAZÁSÁVAL MEGKAPHATÓ ÉRTÉK
A tartószerkezeti tervezés alapjai 23
KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉK
AZ ELŐFORDULÁSRA JELLEMZŐ GYAKORISÁGI ADATOK ÉS MEGBÍZHATÓSÁGI MEGFONTOLÁSOK
ALAPJÁN FELVETT KIINDULÓ ÉRTÉK
A tartószerkezeti tervezés alapjai 24
REPREZENTATÍV ÉRTÉK
A SZÓBAJÖHETŐ KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKEK KÖZÜL
KIVÁLASZTOTT, ELŐÍRT VAGY
MEGBÍZHATÓSÁGI MEGFONTOLÁSOKAT TÜKRÖZŐ TÉNYEZŐKKEL SZORZOTT
ÉRTÉK
A tartószerkezeti tervezés alapjai 25
TERVEZÉSI ÉRTÉK
A KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKBŐL KÖZVETLENÜL,
VAGY A REPREZENTATÍV ÉRTÉKBŐL
A
A PARCIÁLIS BIZTONSÁGI TÉNYEZŐ ALKALMAZÁSÁVAL MEGKAPHATÓ ÉRTÉK
A tartószerkezeti tervezés alapjai 26
EGY JELLEGZETES SZERKEZETI ANYAGJELEMZŐ KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKEI
ÉS TERVEZÉSI ÉRTÉKE
RELATÍV GYAKORISÁG f
SŰRŰSÉGFÜGGVÉNY
100 %
fd= f0,05/γ
5 % f0,05 f0,95 5 %
A tartószerkezeti tervezés alapjai 27
IDŐBEN ÁLLANDÓ HATÁS (ÖNSÚLY) Gk
KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉKE
ÉS TERVEZÉSI ÉRTÉKEI
RELATÍV GYAKORISÁG
Gk SŰRŰSÉGFÜGGVÉNY
100 %
Gdinf = γGinfGk Gdsup = γGsupGk
A tartószerkezeti tervezés alapjai 28
IDŐBEN VÁLTOZÓ (ESETLEGES) HATÁSOK Qk
Q TERVEZÉSI TEHERSZINT
RITKA ~ KARAKTERISZTIKUS TEHERSZINT EN1991
GYAKORI ~ (AZ ÉLETTARTAM 1 %-A)
KVÁZI-ÁLLANDÓ (TARTÓS) 50%
100 %
A tartószerkezeti tervezés alapjai 29
IDŐBEN VÁLTOZÓ (ESETLEGES) Qk HATÁSOK
REPREZENTATÍV ÉRTÉKEI
KOMBINÁCIÓS ÉRTÉK Ψ0Qk
GYAKORI ÉRTÉK Ψ1Qk
KVÁZI-ÁLLANDÓ ÉRTÉK Ψ2Qk
TERVEZÉSI ÉRTÉK γQQk
A tartószerkezeti tervezés alapjai 30
A reprezentatív értékek meghatározásához használandó ψ tényezők
Hatás jellege
Ψ0 Ψ1 Ψ2
egyidejűségi(kombinációs)
tényező
gyakoriteherszinttényezője
kvázi-állandóteherszinttényezője
Hasznos terhek
Lakóépületek, irodák 0,7 0,5 0,3
…
Raktárak 1,0 0,9 0,8
Nem járható tetők 0,0 0,0 0,0
…
Nehéz járművel járható födémek 0,7 0,3 0,3
Meteorológiaiterhek
Szélteher 0,6 0,5 0,0
Hóteher 0,5 0,2 0,0
Hőmérsékletkülönbség hatása 0,6 0,5 0,0
Gépi berendezések 1,0 0,9 -
…
Daruteher 1,0 0,9 -
TEHERBÍRÁSI HATÁRÁLLAPOT
HASZNÁLHATÓSÁGIHATÁRÁLLAPOT
HATÁS(TEHER)JELLEGE
TERVEZÉSI HELYZET
tartós vagy ideiglenesrendkívüli/szeizmikus
szilárdsági/alaki
stabilitási
helyzetiállékonysági
állandókedvező 1,35 1,10
1,01,0
kedvezőtlen 1,00 0,90
esetleges 1,50
rendkívüli - -
feszítőerőkedvezőtlen 1,30 -
kedvező 1,0 -
zsugorodás 1,0
A tartószerkezeti tervezés alapjai 31
A HATÁSOK γF PARCIÁLIS (BIZTONSÁGI) TÉNYEZŐI
A tartószerkezeti tervezés alapjai 32
TERHELÉSI ESETEK
A TERHELÉSI ESET FÜGGETLEN HATÁSOK KOMBINÁCIÓJA,
EGY ADOTT ELLENŐRZÉS SORÁN EGYIDEJŰLEG ÖSSZETARTOZÓ TEHERELRENDEZÉSEK,
ALAKVÁLTOZÁSOK, PONTATLANSÁGOK FIGYELEMBE VÉTELE
A tartószerkezeti tervezés alapjai 33
A hatások tervezési értékei teherbírási határállapotban
Tervezési helyzet
Állandó hatások Gd
Független esetleges hatások Qd
Rendkívüli vagy szeizmikus hatások Ad
kedvezőtlen kedveződomináns, kiemelt, fő
többi-
Tartós és ideiglenes γsupGk γinfGk γQQk1 γQψ0Qki -
Rendkívüli Gk Ψ1Qk1 Ψ2iQki Ad
Szeizmikus Gk Nincs Ψ2iQki Ad
A tartószerkezeti tervezés alapjai 34
A hatások tervezési értékei használhatósági határállapotban
Hatáskombináció Állandó hatások
Független esetleges hatások Qd
domináns többi
Kvázi-állandó Gk Ψ2iQki
Gyakori Ψ1Q1 Ψ2iQki
Karakterisztikus Q1 Ψ0iQki
A tartószerkezeti tervezés alapjai 35
MEREVSÉGI KÖVETELMÉNYEK
HASZNÁLHATÓSÁGI HATÁRÁLLAPOTBAN
FÜGGŐLEGES LEHAJLÁS
TÁMASZVONALTÓL MÉRT LEHAJLÁS
ALAKVÁLTOZÁS HATÁSA A RENDELTETÉSRE ÉS ÉÜLETSZERKEZETEKRE
ELTÉRŐ ANYAGÚ SZERKEZETEK ALAKVÁLTOZÁSÁNAK KÖLCSÖNHATÁSA
REZGÉSEK ÁLTAL OKOZOTT KELLEMETLEN KÖZÉRZET