Oktató: Baranyai Tamás
Az energiaminimum elve és ennek használata rácsostartó megoldásra (optimalizálsára)
Téma leírása:
A szilárdságtan tanulmányaink során nem feltétlen szembesülünk a ténnyel, hogy ha választás elé kerülnek a tartószerkezetek is az energiaminimum elvét követik.Ennek fényében nemcsak megérteni tudjuk õket jobban, de számíthatjuk õket is ezt használva: a megfelelõen kiválaszott energiafüggvény minimalizálásával.Technikailag ez azt jelenti, hogy akár statikailag határozatlan tartónak is elég a statikai egyenleteit felírjuk, majd a lehetséges megoldásokon minimalizálni az energiafüggvényt. Erre ma már rengeteg informatikai eszköz áll rendelkezésünkre, a Kvadratikus programozás például sok szoftverben gyárilag beépítésre került.A TDK egyrészt ennek a lehetõségnek a szélesebb (kari) közönségnek való bemutatásáról szól, például a többi eljárással összehasonlítva bonyolultságban.
Érdekes aspektusa a megoldásnak, hogy az alakváltozási energia minimalizálása rácsostartók topológia optimalizálásához is gyakran használt stratégia, bár a szakirodalomban a megoldást hagyományosabban (erõmódszer, elmozdulásmódszer) számolják.Ehhez képest az energia-minimalizálás határozott elõnye, hogy kevesebb egyenletet tartalmaz a hagyományos eljárásokhoz képest. Igény és kíváncsiság esetén meg lehet próbálni topológia-optimalizálásra is használni ezt a számítási módszert.
Kiknek javasolt:
A témáról való beszélgetéshez szükséges a statikai határozatlanság tulajdonságainak ismerete, legalább a statika félév sikeres abszolválását szükségesnek tartom.
A téma feldolgozási ezköze valamilyen matematikai program, a MatLab például ingyen elérhetõ az egyetemi hallgatóknak.
A téma matematikai nyelve jellemzõen lineáris algebra, ahol csak szorozni és összeadni kell tudni, viszont nagy egyenletrendszerek lesznek (a gépben).
Az informatikai és matematikai vonalhoz némi kíváncsiság szükséges, a részletekkel szívesen segítek.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
Lemezmû számítási modellek összehasonlítása
Téma leírása:
Készült egy mechanikai modell a tanszéken mellyel lemezmûvek számíthatók térrácsok analógiájára, vagy akár egy helyettesítõ rácsostartóval. Ez a modell a rácsos tartó ismert csuklós modelljéhez hasonlóan idealizát. Rácsos tartók esetén azért érjük be a csuklós modellel a sarokmerev kapcsolatok figyelembe vétele helyett, mivel az eltérés a két módszer eredménye között jellemzõ mérnöki szerkezetek esetén elenyészõ (és a sarokmerev modell számításigényesebb). A TDK kérdése az hogy ez hasonlóan igaz-e lemezmûvek esetén is.
A vizsgálat több, különbözõ részletességû végeselem-modell felépítését és kiszámítását jelentené, geometriai illetve anyagi paraméterek változtatásával; majd az így kapott eredmények összevetését a megfelelõ idealizáltan számolt lemezmû viselkedésével.
Kiknek javasolt:
Alapszigorlat után.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
Oktató: Hegyi Dezso
Ponyva és kötélszerkezetek
Téma leírása:
Anyagvizsgálatok: szakítóvizsgálatok és anyagtörvény vizsgálata. Szerkezeti rendszerek: a szerkezet tönremenetele.Ponyvazsalu alkalmazása, betonkenu építés.
Kiknek javasolt:
Másodév és feljebb
Programozás és/vagy laborkísérletek.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
[2] link
[3] link
Oktató: Juhász Károly Péter
Szálerõsítésû beton próbagerendák kiértékelési módjának pontosítása a szálak valós eloszlásának a figyelembe vételével
Téma leírása:
A szálak a próbagerendában véletlenszerûen helyezkednek el, ami viszont nagy hatással van a teszteredményekre. Új módszert dolgoztam ki, amely segítségével a gerenda eredmények nagy szórása csökkenthetõ. Ezt a módszert lehet még finomítani, illetve az elemi szálak kihúzódását is figyelembe véve konkretizálni.A TDK-hoz acél és szintetikus szálerõsítésû gerendákat készítünk, eltörjük õket, majd félbetörjük, a felületen levõ szálakat megszámoljuk, analizáljuk. Az elemi szálakból kihúzóvizsgálatot is készítünk. Ez után az elsõrendû és másodrendû nyomatékhoz hasonló értéket definiálunk, amely segítségével az eredmények pontosíthatóak.
Kiknek javasolt:
Szilárdságtan alapszigorlat - vasbeton
Sok laborkísérlet, sok vizsgálat, némi matematika és elemzés.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
[2] link
Kísérlet sebességének hatása a szálerõsítésû betonok anyagparamétereire
Téma leírása:
Jelenleg is folyó kísérletbe való becsatlakozás, amelynek az elsõ eredményei idén lesznek publikálva. Hogyan változtatja meg a terhelés sebessége az anyagparamétereket acél- illetve szintetikus makro szálerõsítésû betonok esetén? Az eredmények hogyan hasznosíthatóak különbözõ tervezési feladatok esetén?
Kiknek javasolt:
Szilárdságtan alapszigorlat - vasbeton
Sok laborkísérlet, sok vizsgálat, betontechnológia.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
Acél- és makro szálerõsítésû beton panelek elemzése törésmechanikai módszerekkel
Téma leírása:
EFNARC panelek készülnek, különbözõ betonból, különbözõ adagolású szálakkal, majd a törési képük, repedéstágasságuk alapján vizsgáljuk a szálak duktilitásra tett hatását.EFNARC panelek készülhetnek különbözõ vastagságban is. Törés után a szálak elemzése az eltört felületen.Arra a kérdésre próbálunk felelni, hogy bizonyos szálak miért teljesítenek jobban az EFNARC panelben, mások pedig miért teljesítenek rosszabbul. A gerenda eredmények jellegébõl lehet-e prognosztizálni az EFNARC eredményeket.
Kiknek javasolt:
Szilárdságtan alapszigorlat - vasbeton
Sok laborkísérlet, sok vizsgálat, sok matematika.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
Oktató: Pluzsik Anikó
Száltartalom meghatározása szálerõsítésû beton gerendák keresztmetszetében
Téma leírása:
Különbözõ anyagú rövid szálakat keverve a betonhoz kedvezõen változtathatjuk az anyag tulajdonságait. A szálerõsítésû betonok egyre elterjedtebbek, a belõlük készült szerkezetek modellezése sok új megoldásra váró problémát vet fel. A szálerõsítésû betongerendák számításához a szakirodalomban található elméletek homogén anyagmodellt feltételeznek. A gerendák viselkedése azonban erõsen függ a kritikus keresztmetszetekbe kerülõ szálak mennyiségétõl és elhelyezkedésétõl. A várható száleloszlás meghatározásával és inhomogén anyagmodell használatával pontosíthatjuk a meglévõ számítási módszereket. A TDK dolgozat célja a várható száleloszlás meghatározása lenne. Ez történhet analitikusan (elméleti modellek), numerikusan (végeselem programok) vagy statiszikailag (minták elemzésével).
Kiknek javasolt:
Legalább Másodévet végzett hallgatóknak.
Irodalomkutatás.Statisztikai minták elemzése.Esetlegesen végeselemeses programozás.
Fontosabb irodalmak:
[1] fib Model Code 2010 (2011) fib Model Code 2010 Final Draft. Model Code prepared by Spetial Activity Group 5, Lausanne, 2011
[2] Vandewalle, L., et al. (2002) RILEM TC 162-TDF „Test and design methods for steel fibre reinforced concrete.” Materials and Structures, Vol. 33, January-February, 3-5.
[3] Tóth, M. Pluzsik, A. and Juhász, K. P. (2017) “Effect of mixed fibers on the ductility of concrete.” Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. , 29 Issue 9, September 2017
Oktató: Sipos András
Alakemlékezõ ötvözetek tartószerkezeti alkalmazása
Téma leírása:
Az alakemlékezõ ötvözetek vizsgálata az 1960-as években kezdõdött, az anyagtudományban jelenleg is intenzív kutatások folynak ezen a területen. Az alakemlékezõ ötvözeteket széleskörûen használják az orvosi mûszergyártás, a gépjármûipar és a robottechnika területén. Annak ellenére, hogy költséges anyagokról van szó, építõipari alkalmazások is ismertek elsõsorban meglévõ épületek földrengéssel szembeni biztonságának növelésére [1-6].
A TDK keretében az eddig megvalósult, alakemlékezõ ötvözeteket felhasználó tartószerkezeti megoldásokat gyûjtenénk össze. Az egyes alkalmazásoknál elsõdleges célunk annak bemutatása, hogy az alakemlékezõ ötvözetek ún. szuperrugalmas anyagtörvénye milyen lehetõségeket rejt a tartószerkezet-tervezõ számára.
A konkrét esetek bemutatásán túl a téma lehetõvé teszi a szuperrugalmas anyagtörvény elmélyültebb szilárdságtani vizsgálatát és/vagy újfajta, emlékezõ ötvözeteket tartalmazó tartószerkezetek konstruálását is.
Kiknek javasolt:
Legalább harmadéves hallgatóknak
Némi programozás és/vagy
Laborkísérletek
Fontosabb irodalmak:
[1] Aizawa S., Kakizawa T., Higasino M.: Case studies of smart materials for civil structures, Smart Materials and Structures, 7, pp. 617, 1997, doi: 10.1088/0964-1726/7/5/006
[2] DesRoches R., Delemont M.: Seismic retrofit of simply supported bridges using shape memory alloys, Engineering Structures, 24, pp. 325-332,2002, doi:10.1016/S0141-0296(01)00098-0
[3]Dobránszky J, Magasdi A: Az alakemlékezo ötvözetek alkalmazása napjainkban. Kohászat, 134: pp. 411-418. 2001Humbeeck JV: Non-medical applications of shape memory alloys, Materials Science and Engineering A, 273-275, 1999, doi:10.1016/S0921-5093(99)00293-2
[4] Indirli M., Castellano MG., Clemente P., Martelli A.: Demo-application of shape memory alloy devices: the rehabilitation of the S. Giorgio Church bell tower, Proc Spie 4330, 262, 2001, doi:10.1117/12.434126
[5] Janke L., Czaderski C., Motavalli M., Ruth J.: Applications of shape memory alloys in civil engineering structures - Overview, limits and new ideas, Materials and Structures, 38, pp. 578-592, 2005, DOI: 10.1007/BF02479550
[6] Song G., Ma N., Li HN: Applications of shape memory alloys in civil structures, Engineering Structures, 28, pp. 1266-1274, 2006, doi:10.1016/j.engstruct.2005.12.01
Spirális szerkezetek az állatvilágban.
Téma leírása:
Kagylóhéjak, csigaházak és sok egyéb példa mutatja, hogy a spirális alakzatok sok állat és növényfajnál megfigyelhetoek. A konkrét alakzatokat a biológiai szakirodalom elsosorban az egyed növekedésével, illetve evolúciós okokkal magyarázza. A szakirodalom bizonytalan azzal kapcsolatban, hogy a lehetséges geometriák terében az állatvilág miért csak egy szuk tartományt preferál. Célunk annak vizsgálata, hogy ez nem-e mechanikai okokra vezetheto vissza? Azaz igaz-e az a feltételezés, hogy a spirális héjszerkezetek csak a jelezett szuk tartományban minimális héjvastagsággal megvalósíthatóak?
Kiknek javasolt:
Elsosorban "gondolkodós" téma, sok irodalomgyûjtéssel.
Némi programozás és/vagy
Laborkísérletek
Fontosabb irodalmak:
[1] Mike Hansell: Animal Acrhitecture, Oxford University Press, 2005
Fabeton öszvérfödémek alkalmazhatóságának korlátai
Téma leírása:
társtémavezeto: Dr. Dobszay Gergely (ÉPSZERK)
A fabeton öszvérfödémek (ökológiai, kivitelezési...stb.) elonyei széles körben közismertek. Ugyanakkor a felhasznált anyagok elonyein túl azok hátrányait is egyesítik. A TDK dolgozat célja, hogy épületszerkezettani és tartószerkezeti szempontok, azaz tuzvédelem, akusztika, lengési és alakváltozási korlátok alapján ajánlást fogalmazzon meg fa gerenda - vasbeton lemez kialakítású öszvérfödémek hasznos funkció szerinti maximális fesztávolságára és az ahhoz rendelheto szerkezeti kialakításra.
Kiknek javasolt:
Legalább harmadéves hallgatóknak.
Némi programozás és/vagy végeselemes analízis.
Laborkísérletek
Fontosabb irodalmak:
[1] Analysis of a Compsite Timber-Concrete Structures According to The Limit States. Journal of Architecture and Civil Engineering 2(2):169-184, 2001.
[2] Design of Timber-Concrete Composite Floors for Fire Resistance, Journal of Structural Fire Engineering 2(3):31-42, 2011.
[3] Feasibility of timber-concrete composite road bridges with under-deck stay cables, 39th International IABSE Symposium, 2017.
Oktató: Ther Tamás
Billegõ szerkezetek vizsgálata Fizikai Motor Szimulációval
Téma leírása:
A billegõ (rocking) szerkezetek vizsgálata régóta a kutatás homlokterében álló téma. Az egyetlen merev, billegõ elem mozgásának felírását számos kutató elvégezte. A mozgás ugyanakkor igen összetett, leginkább a peremfeltételek érzékenysége és az ütközés jelensége miatt.A TDK téma feldolgozása során a "Blender" nevû, nyílt forráskódú programmal ismerkedhet meg a hallgató. A program egy olyan 3D szerkesztõ program, amelyben beépített Fizikai Motor (Physics Engine Simulation) teszi lehetõvé, hogy az összeállított modell mozgásait animálni lehessen.A kutatás egyik fõ kérdése, hogy a komlex numerikus modellekkel már megoldott feladatokhoz képest a Blender "real-time" szimulációja mennyire ad helyes közelítést.
Kiknek javasolt:
Másodév és feljebb
Programozás, Blender modell építése, irodalomkutatás, esetleg laborkísérletek.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
[2] link
Oszlopok 3D billegése - laborkísérletek
Téma leírása:
Történeti falazott tégla és kõ szerkezeteink igen érzékenyek a földrengési hatásra. Szerte a világban sok ezer templom és középület épült az évszázadok során oszlopokkal vagy boltozatokat hordó ívekkel. Ezek közül számos épület megsérült akár közepes földrengések miatt.Földrengés során ezen szerkezeteken a repedések, illetve az alkotó elemek közötti hézagok megnyílnak és záródnak, amely a szerkezet mozgásában jóval nagyobb szerepet játszik, mint a szerkezet rugalmas alakváltozása. Ezt a viselkedést nevezzük billegõ mozgásnak.A billegõ mozgású szerkezetek vizsgálata már számos innovatív szerkezeti alkalmazáshoz vezetett, amelyek jellemzõen földrengési-szigetelési megoldások: billegõ keretek, billegõ merevítõ falak, billegni képes hídpillérek. Ezen elemek alkalmazásának elõnye, hogy az épület földrengési terhét csökkenti, miközben egy önközpontosító merevítést biztosít, vagyis a szerkezet a földrengést követõen ismét függõleges helyzetbe tér vissza.
A kutatás során kísérleti úton azt vizsgáljuk, hogy az egyes eltérõ keresztmetszetû oszlopok (négyzet, téglalap, sokszög) milyen módon közelíthetõk síkbeli mozgással, illetve, hogy a síkbeli mozgással való közelítés mekkora hibát eredményez az oszlop felborulásával kapcsolatban.
Kiknek javasolt:
Másodév és feljebb
Laborkísérletek: mérõeszközök használata (X-IMU, HD kamera), kísérleti sorozatok elvégzése, adatok kiértékelése
Fontosabb irodalmak:
[1] link
[2] link
Oktató: Várkonyi Péter
Ki építse a kerítést?
Téma leírása:
Magyarországon az OTÉK szabáályozza azt, hogy két telek közt kinek kell megépítenie a kerítést. A szabályozás egyértelmûen alkalmazható szabályos, négyzethálós telekstruktúra esetén, de nem ad egyértelmû eligazítást organikus telekosztások esetén. A TDK kutatás célja egyszerû matematikai modellek keresése, amelyek segítségével átlátható és a lehetõ legtöbb helyzetben egyértelmûen alkalmazható szabályozás hozható létre.
Kiknek javasolt:
Alsóbb éves hallgatónak ideális
Nem igényel tartószerkezeti ismereteket
A feladat matematikai modellalkotást, kísérletezést és esetleg programozást igényel.
Fontosabb irodalmak:
Calatrava után - szabadon
Téma leírása:
A nyomott, hajlításmentes ívszerkezetek alakját meghatározzák a rájuk ható terhek. Ugyanakkor kiegészítõ szerkezetek alkalmazásával egy nyomásvonaltól eltérõ rúdszerkezet is hajlításmentessé tehetõ. Calatrava Sevilla-i hídja szép példája annak, hogy az egyenes szakaszokból álló híd a húrozásnak köszönhetõen nyomatékmentessé válik. A TDK kutatás keretében arra keressük a választ, hogy egy esztétikai vagy egyéb szempontok szerint szabadon formált rúdszerkezet hogyan tehetõ hajlításmentessé húrozás segítségével.Fénykép: Mary Ann Sullivan.
Kiknek javasolt:
Szilárdságtant végzett hallgatóknak ajánlom
Alapfokú programozást igényel (de ez megtanulható, segíteni tudok)
Fontosabb irodalmak:
A Duna, Budapest motorja
Téma leírása:
A projekt célja a folyóvíz hajtóerejét felhasználó építmények / szerkezet építészeti és mûszaki koncepciójának kidolgozása, amely Budapest vonzerejét növelhetné. Kép forrása: A Magyar Hajózás Képes Története
Kiknek javasolt:
Interdiszciplináris feladat: építészet, gépészet, tartószerkezetek
Csapatmunkára nagyon alkalmas
Fontosabb irodalmak:
Kinyitható habszerkezetek
Téma leírása:
Az építõipari innováció mérföldköve a PUR hab, mely a flakonból való kinyomás után mintegy 50-100-szorosára növeli a térfogatát. A kutatás során a habosodó mûanyagoknak ezt a tulajdonságát kihasználva szeretnénk kis helyen tárolható, kinyitható tartószerkezeteket létrehozni. A TDK munka célja valódi szerkezet létrehozása, mechanikai tulajdonságainak vizsgálata, és a habszerkezetek összehasonlítása más összecsukható tartószerkezetek [1] teljesítményjellemzõivel. Távlati cél az ûreszközökben való felhasználás lehetõségeinek feltérképezése. Kép forrása: https://dowac.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/5724
Kiknek javasolt:
Építés, konstruálás, laborkísérlet bárkinek aki szeretne nagyot alkotni.
Fontosabb irodalmak:
[1] link
Kis elemkbõl épült torony összeomlása
Téma leírása:
Diákok és mérnök hallgatók körében népszerû konstruálási feladat kis faelemkbõl (Jengga, Kapla, KEVA, stb.) nagy tornyokat tervezni és megépíteni. A legmagasabb torony rekordját a Guinness rekordok könyve is rögzíti. Az építési projektek leglátványsabb része a torony ledöntése, melyre általában nagyszámú közönség kiváncsi.
A TDK kutatás célja annak vizsgálata, hogy az összedõlés során milyen védõtávolságot igényel a nézõk biztonsága. Gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a távolság meglepõen kicsi a torony magasságához képest. Javasolt módszerek: toronyépítõ és - döntõ kísérletek elvégzése és videók elemzése, ezek alapján közelítõ képlet kidolgozása, opcionálisan elméleti magyarázat kidolgozása vagy számítógépes szimulációk vizsgálata.
Kiknek javasolt:
Bárkinek, aki szeret építeni - csapatmunkára is nagyon alkalmas
Fontosabb irodalmak:
Oktató: Vetõ Dániel
Boltívek oldalnyomása
Téma leírása:
Boltívek esetén kulcsfontosságú, hogy az oldalnyomást valamilyen megtámasztó szerkezet felvegye. Az oldalnyomás függ a boltívre ható terhelés nagyságától, megoszlásától, illetve az ív geometriájától. Azonban az is belátható, hogy a számításainkban használt modellek feltételezései, közelítései is nyilvánvalóan hatással vannak a számított oldalnyomásra. Megfogalmazható a kérdés: milyen modellt célszerû felvenni, hogy a fellépõ vízszintes támaszerõre (azaz az oldalnyomásra) vonatkozóan megbízható eredményt kapjunk. Tudunk-e adott boltív esetén felsõ becslést adni az oldalnyomásra? A téma feldolgozásakor az a fõ cél, hogy egyszerû eszközök révén sikerüljön megérteni, hogy a boltozatok által kifejtett oldalnyomásra milyen körülmények vannak hatással. Kép forrása: http://themasonryarch.com
Kiknek javasolt:
Statika tantárgy után ajánlott
Fontosabb irodalmak: