A tartószerkezeti tervezés alapjai Basis 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 HASZNÁLHATÓSÁG RENDELTETÉST 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

ÉS AZ EUROCODE SZABVÁNYSOROZAT ÉSZJÁRÁSÁT Két dolog vigasztalhat: 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 R RELATÍV 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 anyagjellemzőkkel mechanikai vizsgálatokhoz - statikai váz VISELKEDÉSI MODELL MEGVÁLASZTÁSA elsőrendű, lineárisan rugalmas másodrendű, lineárisan rugalmas elsőrendű, nemlineárisan rugalmas …. elsőrendű, képlékeny harmadrendű ...

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, pontatlanságok rendeltetés, 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, RENDELTETÉSSZERŰ A RENDELTETÉSNEK MEGFELELŐ HASZNÁLAT KÖRÜLMÉNYEIT LEÍRÓ, AZ ÉLETTARTAMMAL AZONOS NAGYSÁGRENDŰ IDŐTARTAMRA VONATKOZÓ ALAPÁLLAPOT IDEIGLENES, ÁTMENETI A HASZNÁLAT ÉS A KÖRNYEZETI HATÁSOK ÁTMENETI KÖRÜLMÉNYEIT LEÍRÓ, NAGY VALÓSZÍNŰSÉGGEL, DE AZ ÉLETTARTAMNÁL LÉNYEGESEN RÖVIDEBB IDEIG FELLÉPŐ ÁLLAPOT (ÉPÍTÉS, BONTÁS, JAVÍTÁS) RENDKÍVÜLI KIVÉTELES MŰKÖDÉSI KÖRÜLMÉNYEKET LEÍRÓ, KIS VALÓSZÍNŰSÉGGEL BEKÖVETKEZŐ, DE KI NEM ZÁRHATÓ ÁLLAPOT (PL. ROBBANÁS) SZEIZMIKUS FÖLDRENGÉS 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 TARTÓSZERKEZETEK 10-25 CSERÉLHETŐ RÉSZEK (DARUPÁLYÁK, SARUK) 15-30 MEZŐGAZDASÁGI SZERKEZETEK ÉPÜLETEK TARTÓSZERKEZETEI 100 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 szerint közvetlen koncentrált, megoszló erők közvetett (kinematikai) hőmérsékletváltozás, támaszmozgás Térbeli változás rögzített nem rögzített daruteher Jelleg és/vagy szerkezeti válasz statikus nem okoz szerkezeti gyorsulást kvázistatikus dinamikus földrengés

A tartószerkezeti tervezés alapjai 22 SZERKEZETI ANYAGJELLEMZŐK KARAKTERISZTIKUS, REPREZENTATÍV ÉS TERVEZÉSI ÉRTÉKE KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉK AZ 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 ÉRTÉK TERVEZÉSI 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 gyakori teherszint tényezője kvázi-állandó Hasznos terhek Lakóépületek, irodák 0,7 0,5 0,3 … Raktárak 1,0 0,9 0,8 Nem járható tetők 0,0 Nehéz járművel járható födémek Meteorológiai terhek Szélteher 0,6 Hóteher 0,2 Hőmérsékletkülönbség hatása Gépi berendezések - Daruteher

TEHERBÍRÁSI HATÁRÁLLAPOT A tartószerkezeti tervezés alapjai 31 A HATÁSOK γF PARCIÁLIS (BIZTONSÁGI) TÉNYEZŐI TEHERBÍRÁSI HATÁRÁLLAPOT HASZNÁLHATÓSÁGI HATÁRÁLLAPOT HATÁS (TEHER) JELLEGE TERVEZÉSI HELYZET tartós vagy ideiglenes rendkívüli/ szeizmikus szilárdsági/ alaki stabilitási helyzeti állékonysági állandó kedvező 1,35 1,10 1,0 kedvezőtlen 1,00 0,90 esetleges 1,50 rendkívüli - feszítőerő 1,30 zsugorodás

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 kedvező domináns, kiemelt, fő többi - Tartós és ideiglenes γsupGk γinfGk γQQk1 γQψ0Qki Rendkívüli Gk Ψ1Qk1 Ψ2iQki Ad Szeizmikus Nincs

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 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