Kalapácsolás és verőcézés

A kalapácsolás és verőcézés varratjavító technikák célja a varratban lévő húzó sajátfeszültségek megszüntetése. Ezenkívül a nagy erejű, nagy sebességű kalapálás zárja a mikrorepedéseket, és képlékeny alakváltozást hoz létre a varratszegély felületén. Ennek eredményeként a nyomófeszültségek semlegesítik a fáradás szempontjából kedvezőtlen húzófeszültségeket, ezáltal késleltetik a fáradt repedések kialakulását. Emellett a varratprofil is javul a képlékeny alakváltozással, és a feszültségkoncentráció is csökken a mikrorepedések zárásával. Kalapácsolásnál fontos megjegyezni, hogy a sajátfeszültségek változásával változik a feszültségváltozás arányszáma is. Ismert, hogy R = 0,5 értéknél a legnagyobb a szerkezetek fáradási élettartama, mely egyre csökken R = 0, illetve R = –1 irányba. Mivel azonban a kalapácsolással nyomó sajátfeszültséget viszünk a szerkezetbe, a feszültségváltozási tartományt az R = 0,5 irányából az R = –1 irányába mozdítjuk el, ami lényegesen kedvezőtlenebb fáradási viselkedést eredményez. A nagy szilárdságú acélból (fy > 355 MPa) készült hegesztett szerkezetek legmagasabb fáradási osztálya kalapácsolás és verőcézés révén is egyaránt a 125-ös fáradási osztály lehet. Ugyanakkor ez az egyik leghatékonyabb varratmódosító eljárás, amit a 8. ábra szemléltet. A diagramon látható, hogy a fáradási tartamszilárdság a varratmódosító eljárás révén jelentősen javul, és a jellemző S-N görbe nemcsak párhuzamosan eltolódik, hanem a meredeksége is megváltozik, ami különösen a kis feszültséglengéssel terhelt hídszerkezetek esetén hatékony.

Alkalmazási példák és az alkalmazás előnyei

Ebben a részben a [10] szakirodalom alapján bemutatok néhány példát a világ különböző pontján alkalmazott nagy szilárdságú acél felhasználására, és ismertetem a hozzájuk kötődő előnyöket. Megjegyzendő, hogy Magyarországon is többször alkalmaztak tervezők az elmúlt években nagy szilárdságú acélt hídépítésben (pl.: Pentele híd – Dunaújváros; hárosi Duna-híd betolópályája; M30-as főút Sajó-híd), ugyanakkor ezúttal kizárólag a külföldi alkalmazásokat ismertetem, melyek talán kevésbé ismertek.

Fast Bridge 48 (katonai hídszerkezet)

A Fast Bridge 48 egy 48 m fesztávú, katonai célra kifejlesztett szerkezet, melyet a NATO szabványainak megfelelően dolgoztak ki. A szerkezetet különösen nagy szilárdságú acélból tervezték, S960 és S1100 anyagok felhasználásával. A szerkezet kevesebb mint 90 perc alatt összeszerelhető és használatba vehető. A híd üzemszerű állapotban a 9. ábrán látható.

A szerkezet 8,00 m-es modulokból áll, ennek megfelelően 32,00 m és 48,00 m hosszú szerkezet szerelhető össze belőle. A szerkezet szélessége 4 m, szerkezeti magassága 1,6 m. A pályaszerkezet 5 mm vastag S1100 szilárdsági osztályú acélanyagból készült. A rácsos tartó alsó övei S460 szilárdságú négyzetes zárt szelvények. A modulokat összekapcsoló csomólemezek S960 szilárdsági osztályú 50 mm vastag lemezekből készültek. Ennél a hídszerkezetnél a nagy teljesítőképességű acélok előnyei a következők:

• súlycsökkentés, ami a szállíthatóságot és szerelést könnyíti meg;
• kedvezőbb élettartam korrózióállóság miatt;
• csökkentett építési költség és gyorsabb kivitelezhetőség a kisebb önsúly okán.

A katonai célú hídszerkezetnél az a két határállapot, ami egyébként a nagy szilárdságú acélok alkalmazását korlátozza hídszerkezetek esetén (fáradási és használhatósági határállapot), nem jelentenek korlátot, mivel nincs rajtuk nagyszámú járműforgalom, illetve nincsen előírt lehajlási kritérium. Ennek következtében a nagy teljesítőképességű acél minden kedvező tulajdonsága kihasználható, ugyanakkor a hátrányai nem okoznak mérete­zési problémát [10].

Airport-Bridge a Rajna felett

Az Airport-Bridge Düsseldorf közelében vezeti át az A44-es autópályát a Rajna felett (10. ábra). A híd ferdekábeles, 1998–2002 között építették 7180 t S355, illetve 520 t S460 acélanyag felhasználásával. A pilon magasságának csökkentése érdekében (melyre a közeli repülőtér miatt volt szükség) V alakú pilonokat terveztek, melyeket S460 szilárdsági osztályú acélból készítettek.
A nagy szilárdságú acél előnyei ebben az esetben a ferde kábelekből származó nagy erők felvételére szolgáló összekötő rúd falvastagságának csökkentése, ezáltal a hegeszthetőség kedvezőbbé tétele volt. Továbbá a nagy teljesítőképességű acél alkalmazásával megvalósítható volt az előmelegítés nélküli hegesztés, ami csökkentette a kivitelezési költséget [10].

Öszvérhíd Ingolstadt mellett (Németország)

A hídszerkezet egy folytatólagos többtámaszú öszvérhíd 24 + 5 × 30 + 20 m fesztávokkal. A kocsipálya szélessége 15 m, mely minden támaszon két különálló pilléren fekszik. A híd integrált szerkezetként lett kialakítva, saruk nélkül. A pá­lyaszerkezet fix kapcsolattal csatlakozik a pillérekhez egy kis merevségű acéllemezen keresztül. Ennek a félmerev kapcsolatnak a kialakítására alkalmaztak S690 QL szilárdsági osztályú acélanyagot. Az adott szerkezetnél a nagy szilárdságú acél előnye abban mutatkozott meg, hogy nagy teherbírást lehetett elérni viszonylag kis merevség mellett. A nagy teherbírás fontos volt a reakcióerők (normál és nyíróerő) továbbítására, míg a kis merevség fontos volt a csuklóshoz közeli kapcsolat kialakítása érdekében [10].