A cikk szerzője:

Dr. habil Dr. Majorosné Lublóy Éva Eszter egyetemi docens
BME

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Alagútfalazatok termikus vizsgálata (4. rész) – Tartószerkezeti elemzés

Cikkünk első három részében [1–3] sorra vettük azokat az elméleti és gyakorlati ismereteket, amelyek birtokában az alagútfalazatok felmelegedésének számítása elvégezhető. Ezekre az ismeretekre támaszkodva cikkünk negyedik részében a mindennapi gyakorlatban a tartószerkezeti elemzés elvégzésére alkalmazható, egyszerű lehetőségekkel foglalkozunk. Cikkünkben bemutatjuk a hatások és ellenállások számításának módját, különös tekintettel a gátolt alakváltozások okozta kényszerigénybevételek meghatározására.


A felületelemekre ezt követően hőmérsékleti terhet definiáltunk. Azzal a feltevéssel éltünk, hogy a falazat egyenletesen melegszik fel, így alsó és felső felületén ugyanazt a hőmérsékleti értéket vettük alapul. Konzervatív módon minden esetben a vizsgálati hőmérsékletet (θ) megegyezőnek tekintettük a falazatra ható hőmérséklet-változással. A modellben egyéb hatást (önsúly, földnyomás) nem vettünk figyelembe. A leterhelt modellt a 7. ábra szemlélteti.
Lineáris statikai számítással váltak meghatározhatóvá az eredmények. A 8. ábra szemlélteti az alagúttengely-irányú kényszerfeszültségeket C=0,05 N/mm3 ágyazási tényező és 400 °C hőmérséklet-változás esetén. Vizsgálatunkban a maximálisan figyelembe vett hőmérséklet-változás értékét 400 °C-ban limitáltuk Reszka és szerzőtársai nyomán [18], akik 350–400 °C-ban határozták meg az öntöttvas falazatok tönkremeneteli hőmérsékletét számításaik alapján.
Modelljeink alapján az alábbi tényezőket határoztuk meg:

  • maximális alagúttengely-irányú kényszerfeszültség (2. táblázat),
  • maximális gyűrűirányú kényszerfeszültség (3. táblázat),
  • az alagút sugarának megváltozása (4. táblázat).

Elvégzett vizsgálataink alapján belátható, hogy az ágyazási tényező értéke kismértékben befolyásolja az alagúttengely-irányú kényszerfeszültségek kialakulását, míg a gyűrűirányút szignifikánsan. A merevebb ágyazás minden esetben nagyobb feszültségértéket eredményez. A gyűrűirányú kényszerfeszültségek minden esetben kisebbek a hosszirányúaknál az alagútgyűrű alakváltozásának köszönhetően, amelyek értéke vizsgált modelljeink alapján akár centiméter nagyságrendű is lehet.

8. ábra. Alagúttengely-irányú kényszerfeszültségek C=0,05 N/mm3 ágyazási tényező és 400 °C hőmérséklet-változás esetén

9. ábra. A csavarkapcsolat erőjátéka (1.)
Érdekes kérdés merül fel abban az esetben, ha megfigyeljük a 2. táblázatban összefoglalt eredményeket. Ezeket az alagúttengely-irányú kényszerfeszültségeket csak a 9. képlet szerint kell vizsgálni, nem szükséges a többi terhelés hatásának vizsgálata. Látható, hogy a nyomószilárdság alapértékeként tűzhatás során figyelembe vett 140 N/mm2 értéke már 100 °C hőmérséklet-változás esetén is kimerülhet, szemben a Reszka és szerzőtársai [18] által közölt 350–400 °C-kal. Ez az ellentmondás felkeltette érdeklődésünket és a Városi földalatti műtárgyak tervezése és kivitelezése című könyvben [5] érdekes adatokra bukkantunk. E szerint míg hazánkban a korábban ismertetett szürke vasöntvényt alkalmazták, addig az NSZK-ban és Ausztriában a nagyobb szilárdságú és rugalmasságú gömbgrafitos öntvények alkalmazása is megjelent, amelyek a hazai 180 N/mm2 szakítószilárdsággal szemben 500 N/mm2 szakítószilárdsággal rendelkeztek, azaz sokkal nagyobb kényszerfeszültségek kialakulását teszik lehetővé, ami nagyobb tönkremeneteli hőmérsékletet eredményez.


Megjegyzés: A kényszerfeszültségek alakulására a csavarok lokális vízszigetelése is hatást gyakorolhat, amely kilágyulása révén némiképp csökkentheti annak értékét.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző12345678Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Dr. Majorosné, dr. L. É. E., Dr. Major, Z. Alagútfalazatok termikus vizsgálata (1. rész) – Elméleti alapok. Sínek Világa 2023;3:14-23.
  • [2] Dr. Majorosné, dr. L. É. E., Dr. Major, Z. Alagútfalazatok termikus vizsgálata (2. rész) – Gyakorlati ismeretek. Sínek Világa 2023;5:2-8.
  • [3] Dr. Majorosné, dr. L. É. E., Dr. Major, Z. Alagútfalazatok termikus vizsgálata (3. rész) – Passzív tűzvédelem. Sínek Világa 2023;6:2-8.
  • [4] Dr. Széchy Károly. Alagútépítéstan. Budapest: Tankönyvkiadó; 1961.
  • [5] Petrasovits G, Fazekas Gy, Kovácsházy F. Városi földalatti műtárgyak tervezése és kivitelezése. Budapest: Akadémia Kiadó; 1992.
  • [6] MSZ EN 1993-1-2:2013 Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése, 1–2. rész – Általános szabályok. Szerkezetek tervezése tűzhatásra. Budapest: MSZT; 2013.
  • [7] MSZ EN 1992-1-2:2013 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése, 1-2. rész – Általános szabályok. Szerkezetek tervezése tűzhatásra. Budapest: MSZT; 2013.
  • [8] Dr. Balázs L. György, et al. Szerkezetek tervezése tűzteherre az MSZ EN szerint. Budapest: PI Innovációs Kft., 2010. ISBN: 978-615-5093-02-9
  • [9] Lublóy É, Major Z, Szép J, Hlavicka V, Biró A. Méretezés tűzteherre az Eurocode szerint. Vasbeton, acél-, fa-, falazott és öszvérszerkezetek tervezése. Budapest: TERC Kereskedelmi és Szolgáltató Kft., 2023.
  • [10] MSZ EN 1991-1-2:2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások, 1-2. rész – Általános hatások. A tűznek kitett szerkezeteket érő hatások. Budapest: MSZT; 2005.
  • [11] ITA Report n°22 – Guidelines for the Design of Segmental Tunnel Linings. ISBN 978-2-9701242-1-4, Avignon, 2019., https://about.ita-aites.org/files/WG2_-ITA-REPORT-DesignSegment.pdf, letöltve: 2024.01.05.
  • [12] Csanády D, Fenyvesi O, Lublóy É, Megyeri T. Alagúttüzek hatása az alagútfalazat és kőzetkörnyezet teherbírására. Építőanyag: Journal Of Silicate Based And Composite Materials 2018;70(2):54-61. http://doi.org/10.14382/epitoanyag-jsbcm.2018.11
  • [13] Csanády D, Fenyvesi O, Megyeri T. Alagúttüzek hatása az alagútfalazat és kőzetkörnyezet teherbírására, 2. rész – Vágatstatikai számítás. Építőanyag: Journal Of Silicate Based And Composite Materials 2020;72(3):99-105. http://doi.org/10.14382/epitoanyag-jsbcm.2020.16
  • [14] Maraveas C, Wang YC, Swailes T. Thermal and mechanical properties of 19th century fireproof flooring systems at elevated temperatures. Construction and Building Materials 2013;48:248-264. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.06.084.
  • [15] Adolf Frischherz, Wilhelm Dax, Klaus Gundelfinger, Werner Häffner, Helmut Itschner, Günter Kotsch, Martin Staniczek. Fémtechnológiai táblázatok. Budapest: B+V Lap- és Könyvkiadó Kft.; 2013.
  • [16] Chrysanthos M, Yong W, Thomas S. (2016). Moment capacity of cast iron beams exposed to fire. Structures & Buildings. 10.1680/jstbu.15.00120.
  • [17] URL: https://amt.sze.hu/images/am/2012_2013_2_felev/MSc_nappali/Rugalmassagtan/Rugtan-3-4-MSc-B5.pdf
  • [18] Reszka P, Steinhaus T, Biteau H, Carvel RO, Rein G, Torero JL. A Study of Fire Durability for a Road Tunnel Comparing CFD and Simple Analytical Models. EUROTUN 2007 Computational Methods in Tunnelling, Viena, August 2007. https://era.ed.ac.uk/bitstream/handle/1842/1892/Reszka_TunnelFire_EUROTUN07.pdf?isAllowed=y&sequence=1
  • [19] Ádány S, Dulácska E, Dunai L, Fernezelyi S, Horváth L, Kövesdi B. Acélszerkezetek – Tervezés az Eurocode alapján. 2. bővített kiadás. Budapest: Artifex Kiadó Kft.; 2016.
  • [20] Fehérvári S. Betonösszetevők hatása az alagútfalazatok hőtűrésére. PhD-értekezés. Budapest: 2009.
  • [21] Kaliszky S, Kurutzné Kovács M, Szilágyi Gy. Szilárdságtan. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó; 2000.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2024 / 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 | ©