Verrand viadukt (Olaszország)

A Verrand viadukt felszerkezete szekrény keresztmetszetű ortotróp pályalemezes szerkezet. A híd nyílásbeosztása 97,5 + 3 ×
135 + 97,5 m, a kocsipálya szélessége 20 m. A szerkezet betolásos technológiával készült, 85 m hosszú betolócsőr alkalmazásával. A nagyon hosszú betolócsőr esetén kiemelt fontosságú volt a betolócsőr súlycsökkentése, melyet S690 acélanyag felhasználásával értek el a tervezők. Ennek következtében az eredetileg végleges állapotra tervezett és optimalizált felszerkezetet nem kellett megerősíteni a betolásos építésmód alkalmazása miatt, ami jelentős kivitelezési és gyártási előnyöket jelentett [10].

Hibrid szerkezetek (Svédország)

A svéd tervezési gyakorlatban meglehetősen elterjedt a különböző szilárdsági osztályok kombinációja, ezáltal a szerkezet teherbírásának optimalizálása. Általában nagyobb szilárdsági osztályt alkalmaznak az övlemezben és kisebbet a gerinclemezben. Az általános kritérium az, hogy az övlemez folyáshatára ne haladja meg 50%-nál nagyobb mértékben a gerinclemez folyáshatárát. 1995-ben egy egynyílású, 20 m fesztávú hídszerkezet épült Mittadalenben. Az alsó övlemez S690 szilárdsági osztályú acélból, a felső övlemez és a gerinclemez S460-as acélból készült. A különböző anyagelosztású hibrid tartókon végzett költségelemzés egyértelműen azt mutatta ki, hogy a hibrid kialakítás költséghatékony megoldás lehet [10].

Gyalogoshíd a Bayerstrasse felett

2005-ben készült el a 11. ábrán látható gyalogoshíd Münchenben. A felszerkezet fesztávja 38,7 m, szélessége 4 m. A főtartó szerkezete két rácsos szerkezetű gerenda, melyre vasbeton pályaszerkezet került. A rácsos főtartó rúdjai S690 QL szilárdsági osztályú acélból készültek, 127 × 30 mm keresztmetszeti jellemzőkkel. A nagy szilárdságú acél alkalmazásával a főtartó lényegesen karcsúbb megjelenésű, ami építészeti szempontból fontos volt [10].

 
A Sony Center rácsos tetőszerkezete

A Sony Center tetőszerkezete egy érdekes rácsos kialakítás (12. ábra), melynek célja a régi falazott szerkezetek épületfelújítás utáni terhelésének csökkentése és a terhek új szerkezeti elemekre való átterhelése. A rácsos tartót S460 és S690 szilárdsági osztályú anyagból készítették. A nagy szilárdságú acél alkalmazásának oka a keresztmetszetek méretének csökkentése volt, ami egyrészt kedvezőbb megjelenéssel jár, másrészt kevesebb tűzvédő bevonat alkalmazását tette szükségessé [10].
 
HST híd a Hollandsch Diep felett

A Hollandsch Diep HST hídja (13. ábra) nagysebességű vasútvonalat visz át az 1200 m szélességű Hollandsch Diep folyó felett. Az acél felszerkezet szekrény keresztmetszetű, mely S355 J2 és S460 N jelű acélanyagok felhasználásával készült. A szerkezet érdekessége, hogy a magas szilárdsági osztály ellenére a híd nagy részén 100–210 mm vastag lemezek alkalmazására volt szükség. A nagy szilárdságú acélanyag alkalmazásának előnye ennél a hídnál abban jelentkezett, hogy sikerült 500 t alatt tartani a gyártási egységek
súlyát, és ez lehetővé tette a folyón szállítást, valamint a szerkezet úszódaruval való beemelését [10].

Enneus Heerma híd

Az Enneus Heerma híd (14. ábra) különleges vonalvezetésű ívhíd, melynek fesztávja 230 m, szélessége 38 m, ívmagassága pedig 26 m. A hídon négysávos autóút, két vasúti vágány, két biciklis és két gyalogos sáv kapott helyet. A szerkezetet 2001-ben készítették el termomechanikusan hengerelt S460-as acélanyagból [10].

Összefoglalás

Összefoglalóan elmondhatjuk, hogy a nagy szilárdságú acélok az acélszerkezeti építőmérnöki gyakorlatban alkalmazott acélanyagok új generációját jelentik, melyek jelentősen javított mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek; növelt folyáshatár és szakítószilárdság, kedvezőbb szívóssági tulajdonság, hegeszthetőség és korrózióállóság jellemzi őket.
Az EN1993-1-12 [3] szabvány S700-as anyagminőségig ad méretezési eljárást, gyártási minőségi szabványok pedig S960 szilárdsági osztályig állnak napjainkban rendelkezésre. A hiányos szabványi háttér súlyos limitációt jelent, és gátolja a nagy teljesítőképességű acélok széles körű elterjedését. Napjainkban ennek a hiánynak a pótlásával foglalkoznak kutatók világszerte. A nagy szilárdságú acél hídépítési felhasználásának szempontjából komoly korlátot jelent, hogy acél- és öszvérhidak esetén a fáradási határállapot jelenti a mértékadó határállapotot, a hegesztett szerkezeti részletek esetén azonban a legtöbb nemzetközi szakirodalomban fellelhető kutatási eredmények szerint nincs lényegi különbség a különböző folyáshatárú acélanyagok fáradási élettartamában. Ugyanakkor fáradás szempontjából három tényező a nagy szilárdságú acél mellett szól:

• kisebb lemezvastagságú és kisebb hegesztési varrattal kialakítható szerkezeti részleteket lehet nagy szilárdságú acélból készíteni, ami a varratméret-csökkenés és a mérethatás miatt kedvezőbb fáradási jellemzőket eredményez;
• a nagy szilárdságú acél alapanyag-fáradási viselkedése lényegesen jobb, mint a normál szilárdságú acélé, folyáshatár növelésével a fáradási osztály közel li­neárisan nő, ennek köszönhetően, gondos részlettervezéssel, a nagy szilárdságú acélból készült szerkezetek fáradási viselkedése javítható;
• minden varratjavító eljárással kapcsolatos eddigi kutatás azt igazolta, hogy minél nagyobb a szilárdsági osztály, annál nagyobb mértékben javul a szerkezet fáradási viselkedése, mivel a javított varrattal kialakított szerkezet közelebb kerül az alapanyagszerű viselkedéshez.

Nagy szilárdságú acélszerkezetek stabilitási viselkedése szintén kedvezőbb, mint a normál szilárdsági osztályú szerkezeteké. Ennek oka a folyáshatárhoz képest arányosan kisebb nyomó sajátfeszültségek kialakulása az acélgyártmányokban. Figyelembe véve a fent ismertetett kedvező tulajdonságokat, körültekintő tervezéssel és helyes szerkezeti megoldások alkalmazásával költségcsökkentést lehet elérni a nagy szilárdságú acélanyag alkalmazásával, és ez jelentős előnyökkel kecsegtet a felhasználás jövőjét illetően.

Köszönetnyilvánítás

A szerző ezúton fejezi ki köszönetét az Emberi Erőforrások Minisztériumának a számára nyújtott támogatásért. Jelen kutatás és cikk az Emberi Erőforrások Minisztériuma ÚNKP-18-4-III kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának támogatásával készült. A kutatást ezenkívül támogatta az MTA Bolyai János Kutatói Ösztöndíja is, melyért a szerző szintén köszönetét fejezi ki.