Új generációs acélhidak tervezési módszerének megújítását tűzi ki célul az ÉMK kutatója és újonnan alapított Lendület-csoportja.

„Az építőipar és ezen belül az acélhíd-építés napjainkban jelentős átalakuláson megy keresztül három körülmény együttes megjelenésének következtében: az Ipar 4.0 és az építőipari digitalizáció alapvetően átformálta nemcsak az ipari folyamatokat, hanem a hagyományos tervezés és kivitelezés műveleteit is. Másfelől új anyagok és gyártástechnológiák jelentek meg, továbbá – harmadik tényezőként – egyre gyakrabban alkalmaznak új típusú hidakat. E megváltozott körülmények a korábbi számítási módszerek megújítását, elméleti felülvizsgálatát igénylik. A Lendület program keretében előirányzott kutatási elképzelésünk az új generációs acélhidak tervezési metodikájának felülvizsgálatát és alapvető megújítását tűzi ki célul az innovatív acél anyagok, szerkezeti megoldások és gyártási módszerek figyelembevételével” – vázolta fel kutatási terveit Kövesdi Balázs, a BME Építőmérnöki Kar (ÉMK) tudományos és innovációs dékánhelyettese, a Hidak és Szerkezetek Tanszék egyetemi docense, akinek vezetésével a közelmúltban kezdte meg működését az új MTA-BME „Új generációs acélhidak” Lendület kutatócsoport. (2021-ben az MTA Lendület Fiatal Kutatói Programján támogatást nyert és kutatócsoportot alapíthat továbbá Makk Péter, a BME Természettudományi Kar (TTK) Fizikai Intézet Fizika Tanszékének docense „Szintetikus korrelált fázisok hangolása van der Waals heterostruktúrákban” című kutatási tervével. A díjazottal a bme.hu által készített interjút az alábbi linken olvashatják. )

Kövesdi Balázs az acél lemezes szerkezetek stabilitásvizsgálatának témakörében 2007-ben kezdte meg kutatói tevékenységét a BME ÉMK Hidak és Szerkezetek Tanszék és a Stuttgarti Egyetem Konstruktion und Entwurf Tanszék közös kutatási projektje keretében. PhD-fokozatát a trapézlemez gerincű tartók beroppanási ellenállásának témájában szerezte Dunai László professzor tudományos vezetése alatt. A jelenleg is zajló közös szakmai munkát a doktori fokozat megszerzése után is folytatták a BME ÉMK Hidak és Szerkezetek Tanszéken. A szakember azóta is nagyrészt az acél lemezes szerkezetek kísérleti és numerikus módszeren alapuló stabilitásvizsgálatával, korszerű méretezési módszerek kidolgozásával, valamint ezek szabványosításával foglalkozik .

„Egyetemi éveim alatt fejlődésemben meghatározó szerepe volt Gáspár Zsolt professzor úrnak, aki megszerettette velem a szerkezetek statikáját, már fiatal mérnökhallgatóként motivált a tudományos munkára és megtanította nekem a mérnöki precizitás fontosságát. Nagyon sokat köszönhetek Dunai László professzor úrnak, az Építőmérnöki Kar volt dékánjának, tudományos vezetőmnek, aki az acélszerkezetek méretezési kérdései felé terelte érdeklődésemet, aki megtanította nekem a korszerű kutatási módszertanokat, és aki mellett ráéreztem e munka szépségére, az innováció fontosságára. Kutatói fejlődésemben nagy szerepe volt még Ulrike Kuhlmann professzor asszonynak, a Stuttgarti Egyetem tanszékvezetőjének, aki először a diplomamunkám, majd a PhD-disszertációm társkonzulenseként, illetve a nemzetközi bizottsági munkáim segítőjeként irányította fejlődésemet. Az Egyesült Államokban a University of Texas at Austin egyetemen eltöltött közel egy éves tanulmányutam pedig megerősített abban, hogy ez a kutatási téma fontos a jelenlegi építőmérnöki gyakorlatban és világszinten is nagy érdeklődésre tart számot” – sorolta fel a legértékesebb tudományos támogatást nyújtó kollégái nevét Kövesdi Balázs.

A fiatal tudós Lendület kutatócsoportja tudományos programjának fő célkitűzése az elmúlt évek hídépítési technológia újításainak a méretezéselméletbe való átültetése, mely jelentős gazdasági előnyöket hozhat az építőiparban a tradicionális méretezési eljárásokkal szemben. A kutatócsoport által definiált új generációs acélhidak az anyagtudomány, a gyártástechnológia, a méretezéselmélet és az új szerkezeti rendszerek innovatív fejlesztéseiből profitálnak, melyek elsődleges motorjai az elmúlt években az Ipar 4.0 és az építőipari digitalizáció voltak.

A tervezett kutatási program a következő négy fókuszterületre összpontosít: (i) nagy szilárdságú acélszerkezeteket méretezéselméletére, (ii) új gyártási módszerek és azok méretezéselméletben való figyelembevételére, (iii) acélszerkezetek numerikus modell alapú tervezésére és (iv) új, innovatív szerkezeti rendszerek méretezési módszereinek fejlesztésére.

„Az elmúlt évek építőipari innovációja során elért fejlesztési eredményeket szeretnénk beépíteni a tudományos elveken alapuló méretezési módszerekbe. Megítélésünk szerint az új technológiák alkalmazása a tervezési és gyártási folyamatokban megköveteli a hagyományos tervezési módszerek felülvizsgálatát és az alapvető tervezési elméletek megújítását” – ecsetelte a szakember. Hozzátette, a tervezett kutatási program célja az új generációs acélhidak számítási módszereinek és elméleti hátterének elemzése, figyelembe véve az acél anyagok, szerkezeti megoldások és gyártástechnológiák terén elért újításokat. Jelentős fejlesztések történtek az elmúlt években a nagy szilárdságú acélszerkezetek tervezésében és az acélszerkezetek numerikus modell alapú méretezésében. A második generációs Eurocode szabványok (tervezett megjelenésük 2024) célja, hogy ezeket a kutatási eredményeket beépítsék a mindennapi tervezési gyakorlatba. A tervezett kutatási program részei azok a közös európai kutatási tevékenységek is, melyek célja a szabványfejlesztés, ami lehetővé teszi rövidtávon az új kutatási eredmények nemzetközi és hazai gyakorlati alkalmazását is. A kutatócsoport félévente három európai szabványügyi testületnek is (CEN/TC 250/SC 3/WG5, WG13 és WG22 bizottságok) beszámol eredményeiről, így a legfrissebb kutatási következtetéseket évente legalább hat alkalommal bemutatják európai szinten, ami alapot ad korszerű méretezési módszerek kidolgozásához és európai szabványokba integrálásához.

Szekrény keresztmetszetű hídszerkezet (M0 autóút Deák Ferenc híd) numerikus modellje és szimulációjának végeredménye – tönkremeneteli alakja.

Hegesztésszimuláción alapuló vizsgálatok alkalmazásának kiterjesztése komplex hídszerkezetekre

Az elméleti és numerikus vizsgálatokon kívül a kutatócsoport két laboratóriumi kísérletsorozat végrehajtását is tervezi. A laboratóriumi elemzések biztosítják a fókuszterületek összekapcsolását is, ugyanis a gyártás, a nagy szilárdságú acél, a numerikus szimulációk és az új szerkezeti rendszerekkel foglalkozó kutatási területek is felhasználják a kísérleti eredményeket. „A kutatási programban tervezünk sajátfeszültség- és imperfekció méréseket, melyek alkalmazhatók a gyártástechnológiai, hegesztésszimulációs és a numerikus szimulációs fókuszterületeken is. A kísérleti próbatestek teherbírási eredményeinek pedig mind a négy fókuszterületen hasznát veszik. A laboratóriumi kísérleteket tehát általános célú vizsgálatoknak tervezték meg, melyek kiindulási adatokat és validálási lehetőséget biztosítanak mind a négy kutatási témához. Az első kísérleti program hibrid (alacsony és nagyszilárdságú acél kombinációja) tartókkal foglalkozik, és ezek statikus terhelésre vonatkozó tervezési specifikumait kutatja. A második kísérleti program új szerkezeti rendszereket elemez és trapézlemez gerincű tartókkal foglalkozik.”

„A kutatócsoport magját három tehetséges fiatal kutató alkotja: Somodi Balázs, Kollár Dénes és Jáger Bence, jelenleg mindhárman a BME Hidak és Szerkezetek Tanszék adjunktusai. Somodi Balázs 2018-ban szerezte PhD-fokozatát nagyszilárdságú acél oszlopok kihajlásvizsgálata témájában, a kutatócsoporton belül a nagyszilárdságú acélszerkezetek divízió vezetője lesz. Kollár Dénes 2020-ban szerezte PhD-fokozatát, kutatási témája hegesztésszimuláció alkalmazása a gyártási és méretezési eljárásfejlesztésben, a kutatócsoporton belül a hegesztésszimuláció divízió vezetője lesz. Jáger Bence PhD-fokozatát trapézlemez gerincű tartók méretezése témájában szerezte, a kutatócsoporton belül az új szerkezeti kialakítások divízió vezetője lesz. Ezt a csoportot egészíti ki Mohammad Radwan PhD-hallgató, valamint minden évben több tehetséges MSc-s diplomatervező és TDK-zó hallgató, akik kutatómunkájukkal segítik, és évente frissítik a kutatócsoportot, és akikből remélhetőleg új PhD-hallgatók kerülnek ki. 2021-ben 5 TDK-zó és 4 MSc-s diplomatervező fiatal munkája kötődik a kutatócsoport működéséhez. E lelkes hallgatókból a következő egy évben a kutatócsoport két új PhD-hallgatót vár a BME Hidak és Szerkezetek Tanszékre, akik be tudnak kapcsolódni a csoport működésébe” –összegezte a tervekről Kövesdi Balázs, a Lendület kutatócsoport vezetője.

HA-TZS

Képek forrása: Geberle B., Kövesdi Balázs