Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpítőmérnöki Kar - építőmérnök képzés 1782 óta

A szél hatása az építőmérnöki gyakorlatban egyre inkább a figyelem középpontjába kerül. Ennek egyik oka, hogy az éghajlatváltozás miatt a várható szélsebességek növekedése várható. A másik ok az építőmérnöki szerkezetek karcsúságának növekedése, amit a nagyszilárdságú építőanyagok térnyerése tesz lehetővé. A magas szilárdság kihasználása érdekében karcsúbb szerkezetek születhetnek, de mivel a nagyobb szilárdságú anyag nem jelenti feltétlenül nagyobb merevséget, ezért azok alacsonyabb sajátfrekvenciával rendelkeznek, és a szélhatásokkal szemben különösen érzékennyé válhatnak. A szerkezeti karcsúság mellett az építészeti igények miatti szokatlan szerkezeti kialakítás is különös figyelmet követel meg a tervező részéről.
Hídszerkezetek szélhatásokkal szembeni érzékenysége építési állapotokban még fokozottabb lehet az építési technológia függvényében, például konzolos szabadszereléssel készülő ferdekábeles hidaknál a konzolvégi lengések lehetnek mértékadóak.
Függőhidak esetében a kész tartókötélre szerelt merevítőtartó elemek lengései is kialakulhatnak. A középről kifelé haladva szerelt sorrend esetében az induló szegmensek építésekor a fő tartókábeleken függő merev test az elmozdulásokra érzékeny rendszert alkot, amihez ráadásul geometriailag nem-lineáris viselkedés tartozik. A széllel szembeni érzékenység elemzését az összes, hídpályára ismert áramlás miatti lengés esetére vizsgálni kell. Így ki kell térni a széllökés, örvénygerjesztés, valamint az instabilitások (flutter) esetére.
A kutatás célja a függőhidak kritikusnak tekinthető szerelési állapotának, a fő tartókötélen függő merevítőtartó elemek esetének értékelése aerodinamikai szempontból. Az esetlegesen előforduló instabilitások kimutatása rendkívül nagy jelentőséggel bír nagy értékű építőmérnöki szerkezetek esetében.
Jelen kutatásban a kötélre függesztett merev test dinamikai viselkedését kell vizsgálni analitikus és numerikus módszerekkel, kitérve a geometriai nem-linearitás szerepére. Az áramlási erőket numerikus áramlási szimuláció segítségével kell meghatározni. Az áramlásban lengő szerkezet mozgását analitikus és kapcsolt áramlási-szerkezetdinamikai szimulációval egyaránt meg kell vizsgálni. A számítási eredmények értékeléséhez kisminta modellt kell készíteni, és az azon nyert eredményeket a számításokkal összehasonlítani.

***
The effect of wind has an increasing attention in the structural engineering praxis. One reason of this is the expected increase of the wind velocities due to the climate change. Another reason is the increasing slenderness of engineering structures allowed by the emerging of high-strength construction materials. Utilisation of the higher strengths allows tha construction of more slender structures, but the higher strength does nott automatically involves higher stiffness, so the fundamental frequencies are lower and the structures are specifically sensitive to the dynamic effects, e.g. wind. Beside the structural slenderness, other architectural requests and structural forms may request special attention of the structural engineer.
The sensitivity of bridges to the wind effects could grow even more during the construction, depending on the applied technology, e.g. in the case of cantilevered cable-stayed bridges, the end-of-cantilever vibration can become significant.
In the case of suspension bridges, swinging of the stiffener beam elements may occur while hanging on the cable. If the mid-span elements are first assembled, the rigid bodies hanging on the cable form a system sensitiva to the displacements, which furthermore has geometric nonlinear motion. In these states, the sensitivity to the wind must be analysed on all possible wind configurations acting on the bridge. Specifically, the wind gust, vortex shedding and instability (flutter) must be analysed.
The goal of this topic is to assess the critical states of the stiffener beam segments hanging on the main cable from the aerodynamic point of view. Finding the possible instabilities has significant role in the cost effective design of precious engineering structures.
In the current task, the dynamic behaviour of the rigid mass hanging on a cable must be analysed analytically and numerically, with a focus on the effect of geometric non-linearity. The wind pressure must be obtained from numerical fluid mechanical analysis. The vibration of the structure must be analysed analytically and in a coupled numerical simulation (Fluid-Structure-Interaction). For the assesment of the numerical results wind-tunnal test must be done on model(s) and the results compared with the numerical ones.