Architecture | Bridges » Dr. Huszár Zsolt - Hídépítés

EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK H Í D É P Í T É S BMEEOHSAS09 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére „Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése” HEFOP/2004/3.31/000101 Tartalom 1. rész: Vasbeton hidak 2. rész: Acél- öszvérhidak 3. rész: Hídépítési alapok, alépítmények Hídépítés Vasbeton hidak Összeállította: Dr. Huszár Zsolt Dr. Dalmy Dénes előadásai [1] alapján Dr Jankó László ábraanyagának [2] felhasználásával Tartalom Bevezetés a tervezésbe 1. hét: Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek fajtái, híd-felszerkezetek előregyártása. Ortotróp lemez kialakítása, kereszteloszlás számítása 2. hét: Vasbeton lemezhidak szerkezeti kialakítása és méretezése 3. hét: Bordás hidak szerkezeti kialakítása és méretezése 4. hét: Szekrényes keresztmetszetű hidak szerkezeti kialakítása és méretezése 5. hét: Vasbeton hidak meghibásodása,

megerősítési lehetőségei. Hídesztétika 6. hét: Hídépítési módszerek Irodalom Bevezetés a tervezésbe A hídépítés – hídmegvalósítás folyamata Hídépítés Kivitelezés Tervezés Fenntartás A tervezés feladata, az alapvető hierarchikus sorrend biztonság szabványok Feleljen meg a funkciónak Legyen gazdaságos érzék, gyakorlat Legyen esztétikus Gazdaságossági kérdések Költségek az építési költséghez viszonyítva: − tervezési díj ~5% − építési költség 100% − fenntartás ~1 – 1.5%/év A kivitelezéshez tartozó költségek Felvonulás 8% Alépítmény + felszerkezet 78% Hídtartozékok 14% Alépítmény (30%) 23,5% Felszerkezet (70% ) 54,5% Cölöp, cölöpfej 5,5% Állvány, zsaluzat 20% Alépítményi falazatok 18% beton 10%, betonacél 24,5% 2 1. hét: Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek fajtái, hídfelszerkezetek előregyártása. Ortotróp lemez kialakítása, kereszteloszlás

számítása 1. Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek - keresztmetszet szerint ƒ gerendahidak − előregyártott − bordás − szekrényes ƒ lemezhidak 2. Tartóbetétes, sűrűbordás hidak Tartóbetétes vagy sűrűbordás híd: olyan lemezszerű hídfelszerkezet, melynél a szerkezet sűrűn egymás mellé helyezett előregyártott gerendákból és velük együttdolgozó helyszíni vasbeton lemezből áll. Híd-felszerkezetek előregyártása: A előregyártott gerendák üzemben készülnek, feszítéssel. Úgy méretezik, hogy építés közben képesek legyen viselni a saját súlyukat, a pályalemez súlyát és az építési terheket. A megvalósítás lépései: − gerendák előregyártása, − szállítás a helyszínre, − beemelés a közben elkészített alépítményre, − együttdolgoztató lemez vasszerelése, betonozás, − hídtartozékok, burkolat készítés. Az előregyártott hídfelszerkezet előnyei: − a felszerkezetnek nincsen

állványozási és zsaluzási igénye, − részben szerelő jellegű gyors építés, − kisebb helyszíni élőmunka igény. Az előregyártott hídfelszerkezet hátrányai: − nagy elemek szállítása, − drágább a szerkezet, egyszeri nagyobb beruházási igény, 3 − nagyobb technológiai fegyelem. A jövőben az előnyök kerülnek túlsúlyba, ahogy az élőmunka költsége nő. Hazai előregyártott hídgerendák Sűrűbordás híd alulnézetben 4 Sűrűbordás hidak jellemző részletei 3. Sűrűbordás felszerkezet erőjátéka, számítása A sűrűbordás hídfelszerkezet felfogható „előregyártott beton-helyszíni beton” öszvértartóként. Építés közben a statikai váz megváltozik Amíg a helyszíni beton nem szilárdul meg, addig a felszerkezet önálló gerendák sorának tekinthető, ahol minden gerenda a saját terhét viseli. A helyszíni beton megszilárdulása után a további terhek (burkolat, hasznos teher) már az ortotróp

lemezre kerülnek. A gerendán és az ortotróp lemezen számított igénybevételek összegezhetők. Ez közelítés, mivel az igénybevételek szuperponálásának feltételei nem állnak fenn maradéktalanul. Az ortotróp lemez számítása az alábbi differenciál egyenleten alapszik: Dx Nyomatékok: ∂4w ∂4w ∂4w + 2 H + D = p( x , y ) y ∂x 4 ∂x 2 ∂y 2 ∂y 4 ⎛ ∂2w ∂2w ⎞ mx = − Dx ⎜⎜ 2 + ν 2 ⎟⎟ , ∂y ⎠ ⎝ ∂x mxy = −( 1 − ν ) Dx Dy ∂2w ∂x∂y 5 ⎛ ∂2w ∂2w ⎞ m y = − Dy ⎜⎜ 2 + ν 2 ⎟⎟ , ∂x ⎠ ⎝ ∂y (Huber) νx =ν y =ν esetén Az előregyártott gerendákból és helyszíni lemezből kialakított sűrűbordás felszerkezet igénybevételeit az ortotróp lemezek elméletével, a véges elemek, illetve a véges sávok módszerével vagy tartórácsmodellel számítjuk. A közelítő számítás: Guyon-Massonet módszerével végezhető. Célja a felszerkezet legnagyobb igénybevételű főtartóján

(szélső főtartó) a kereszteloszlási ábra meghatározása. A módszer nemcsak a hajlító-, hanem a csavarómerevséget is figyelembe veszi. A kereszteloszlási hatásábrában rejlő egyszerűsítés: a felületszerkezet hossz- és keresztirányú vizsgálatának szétválasztása. Ennek főbb lépései: A helyettesítő merevségek meghatározása: Helyettesítő fejlemez vastagsága: az elfordulási merevségek egyenlőségéből. A helyszíni betont azonos merevséget képviselő előregyártott betonkeresztmetszetre transzformáljuk. Fajlagos hajlítómerevségek: Hossztartó: Kf a fenti fejlemezes I keresztmetszet hajlítómerevsége osztva a gerendák távolságával (az ábrán bl), Kereszttartó: Kk A pályalemez 1.0 m szélességű sávjának hajlítómerevsége Fajlagos csavarómerevségek: Hossztartó: Cf a fenti fejlemezes I keresztmetszet csavarómerevsége osztva a gerendák távolságával (az ábrán bl), Kereszttartó: Ck A pályalemez 1.0 m szélességű

sávjának csavarómerevsége H = Cf + Ck A hajlékonysági ( ϑ ) és csavarási tényező ( α ) meghatározása: 6 ϑ= b Kf 4 l Kk α= H K f Kk A Guyon-Massonet táblázatokból (vagy grafikonokból) a kereszteloszlási hatásábra ordinátáinak kikeresése. A szélső főtartó jellemző kereszteloszlási hatásábrája leterhelve gépjárműteherrel. Az előregyártott és a helyszíni beton eltérő zsugorodása az öszvér jellegű szerkezetben az alábbi ábra szerinti feszültségeket okozza. A kétféle beton zsugorodásénak különbségéből kiindulva a pályalemez myomási merevségével egy fiktív Nzs nyomóerő, valamint a gerenda húzási merevségével egy fiktív Hzs húzóerő számítható. Ezeket az öszvérkeresztmetszetre téve, majd szuperponálva adódik a feszültségábra. 7 A zsugorodási feszültségeket az alábbi ábra szerint a tartóvégen vesszük fel: A lassú alakváltozás az együttdolgozó szerkezetben az állandó terhek okozta

feszültségek átrendeződéséhez vezet. A monolit lemez lassú alakváltozása nagyobb mint az előregyártott gerendáké, ezért a pályalemez nyomóigénybevétele idővel kis mértékben csökken, a semleges tengely följebb vándorol. Egyidejűleg az így jelentkező többlet húzás a gerendák feszítőbetéteire hárul. 8 2. hét: Vasbeton lemezhidak szerkezeti kialakítása és méretezése Lemezeknek nevezzük azokat a vékony, síkbeli tartószerkezeteket, amelyek a középfelületi síkjukra merőleges irányban működő terheket kétirányú hajlító- és csavarónyomatékok ( mx, my, mxy ), valamint a középfelületi síkjukra merőleges irányú nyíróerők közvetítésével viselik és juttatják el az alátámasztásokra. A vékony lemezek h vastagsága az lx, ly oldalhosszakhoz képest kicsi. Továbbá olyan kis lehajlásokat végeznek, hogy az egyensúlyi és kompatibilitási egyenletek lineárisak maradnak. Az l/b < 4 aránynak megfelelő

szerkezeteket lemezként számítjuk. (Ahol l a kéttámaszú lemez v fesztávolsága, és b a szélessége) A keskenyebb szerkezet már gerenda. 1. A lemezhidak osztályozása Statikai elrendezés szerint: − kéttámaszú, támaszköz: l = 2 - 15 m l = 25 m-ig l = 30 m-ig − folytatólagos, támaszköz: l = 35 m-ig − lemezkeretek (manapság ritkábban alkalmazzák) feszítés nélkül feszítve feszítés nélkül feszítve A keresztmetszet jellege szerint: Tömör lemezhidak: Keresztirányban változó vastagságú konzolos lemezhíd Szegélybordás lemezhíd Takaréküreges lemezhidak: A takaréküregek nem alkalmazhatók a támaszok felett nyírási ill. átszúródás miatt 9 A híd alaprajzi elrendezése szerint derékszögű ferde „trombita“, ha a hídon útelágazást kell kialakítani. 2. A lemezhidak előnyei és hátrányai A lemezhidak előnyei (pl. a bordás hidakhoz képest): − Kedvező teherelosztás. A lemezek - kétirányú hajlítási

valamint csavarási merevségük révén - a terheiket kétirányú teherviseléssel hordják. − Kis szerkezeti magasság. Ez az előny hídszerkezeteknél a feljáróút töltésmagasságának csökkentése révén is kihasználható. − A sík felületű lemezek zsaluzása eléggé könnyen, egyszerűen és gyorsan végrehajtható; − Vasalásuk viszonylag egyszerű, nagy felületekre kiterjedő acélbetét hálókat lehet kialakítani. − Betonozásuk könnyebben végrehajtható és a beton bedolgozása a viszonylag ritka vasalás miatt nem ütközik nehézségekbe. A lemezhidak hátrányai: − a lemezek helyszíni élőmunka igénye jelentős, lévén, hogy monolit szerkezetek. (A betontechnológiában bekövetkezett fejlődés révén, újra teret kap a monolit építési mód.) − nagy az önsúly is, ezért a lemezek csak viszonylag kis fesztávolság mellett gazdaságosak. (Nagyobb támaszköz estén, h = 0,75m felett (takarék)üreges lemezkeresztmetszet alkalmazása

célszerű) 10 3. Hídlemezek számítása A számítás a vékony lemezek biharmónikus differenciálegyenletén alapszik: Izotróp lemez egyenlete: ∂4w ∂4w ∂ 4 w p( x , y ) + + = 2 ∂x 4 ∂x 2∂y 2 ∂y 4 D Nyomatékok: ⎛ ∂2w ⎛ ∂2w ∂2w ⎞ ∂2w ⎞ mx = − D⎜⎜ 2 + ν 2 ⎟⎟ , m y = − D⎜⎜ 2 + ν 2 ⎟⎟ , ∂y ⎠ ∂x ⎠ ⎝ ∂x ⎝ ∂y m xy = −( 1 − ν )D ∂2w ∂x∂y Peremfeltételek: A leggyakoribb elrendezés, hogy két szemben fekvő oldalon szabad feltámaszkodás, a másik két szemben lévő oldal szabad perem. Nyomatékok közelítő értékei vasalás számításához: m x ,vasal = mx + mxy m y ,vasal = m y + m xy Kézi számítás koncentrált terhekre: a kerékterheket nagy intenzitású foltszerű teherként vesszük figyelembe. A Pucher-féle hatásfelületeket terheljük le Derékszögű lemezek erőjátéka Két szemben lévő peremén szabadon felfekvő, másik két peremén szabad derékszögű lemezek jellemző

nyomatéki ábrái önsúlyteherre: 11 Ferde lemezek erőjátéka A fő teherviselési irány a tompaszögeket összekötő átló felé tér el. Önsúlyból származó my , mϕ nyomatékok a tompaszögű peremnél. 4. Lemezhidak vasalása Egynyílású egyenes lemezhíd vasalási részletei. Előfordulhat, hogy a támasz közelében kengyelezés is szükséges. 12 Ferde lemezhidak vasalása Ferde hidakra Leonhardt lemezvasalási javaslatai: − Ha ϕ > 60° és b/l ~ 1:2 ( kis ferdeségű széles hidak ), akkor az oldalakkal párhuzamos vasalás a célszerű alul is, felül is. A szabad peremeket kengyelezéssel kell ellátni (a ábra), 13 − Ha ϕ > 60° és b/l > 1:2 ( nagy ferdeségű széles hidak ), akkor a vasalást derékszögű háló alkotja, mégpedig úgy, hogy a hídtengelyirányú vasalás merőleges az alátámasztási vonalakra alul is, felül is. (b ábra) − Ha ϕ < 70° és b/1 < 1:2 ( kisferdeségű keskeny hidak ), akkor a

vasalás egyik iránya a szabad peremekkel párhuzamos, míg a másik irányú vasalás mezőközép táján merőleges a szabad peremre és a szélső tartományokban legyezőszerű (c ábra). 14 3. hét: Bordás hidak szerkezeti kialakítása és méretezése Bordás hidaknak nevezzük azokat a nyitott keresztmetszetű hidakat, melyeknek fő teherviselő elemeit, azaz a főtartóit hosszbordák alkotják. A bordás hidak nyitott keresztmetszetű hidak. Gazdaságos nyílásméret: − < 20 m nem feszített felszerkezet, − < 40 m feszített felszerkezet A felszerkezet fő részei : − a főtartók ( hossztartók ), − a kereszttartók ( a főtartókat keresztirányban összekötő tartók ), − a pályalemez ( pályaszerkezet ). A bordás hídfelszerkezeteket a következő szempontok szerint osztályozhatjuk: • A pálya magassági elrendezése szerint: felső- süllyesztett- alsópályás A süllyesztett pályás bordás hidak (vagy a teknőhídak): − előnye:

az űrszelvény felett k szerkezeti magassággal megépíthetők; − hátránya: a szerkezet a kis főtartó nyomott öv miatt csak keskeny útpálya kialakítására alkalmas, esztétikailag kedvezőtlen a teknőhíd vaskos megjelenése, pszichológiai szempontból pedig az autósokban bezártság érzetét kelti. Ennek megfelelően közúti teknőhidakat elsősorban csak kisebb jelentőségű esetekben építenek. A vasúti hídépítésben viszont ez a hídfajta elterjedt, mert az ágyazat nehézség nélkül átvezethető rajta. Kedvező az is, hogy a vasúti kocsiban utazókban az említett nyomasztó érzés nem alakul ki. • A bordák száma szerint: egy-, két- és több bordás hidak 15 A bordás hídfelszerkezet szerkezeti elemeinek funkciói az erőjátékban: • A bordák funkciói: - hosszirányú hajlítás nyírás, - pályalemezzel együttdolgozva csavaró nyomaték felvétele - vízszintes terhekre övekként dolgoznak - pályalemez rugalmas befogása •

A kereszttartók funkciói: - vég kereszttartó: teherelosztás a saruk között, - közbenső kereszttartó: alaktartás, kedvezőbb kereszteloszlás. • A pályalemez funkciói: - keresztirányú teherátadás - alaktartás - hosszirányú nyomaték felvételében együttdolgozás csavarásra, - vízszintes teherre nyírt tárcsa Egybordás hidak alkalmazási területei Keskeny gyalogos, illetve mezőgazdasági hidakat (legfeljebb 7 m szélességig) általában egyetlen bordával építenek: Ezeknek a hidaknak a híd alapterület l m2 -ére eső betonfelhasználása 0,35 - 0,55 m3. A borda vastag kell legyen, hogy a féloldalas terhelésből származó csavarónyomatékokat fel tudja venni, egybordás híd csavarás nélkül nem áll meg. Ennek megfelelően a szélső támaszoknál erős végkereszttartó és kettős saru alkalmazandó. A csavarónyomatékokra mértékadó teherállás sakktáblaszerű. Kétbordás hidak Általában a kétbordás hidak a leggazdaságosabbak. Az

l/h karcsúsági arány függ a kereszttartók számától és kialakításától. Megépült példák alapján: ƒ ƒ l ≈ 12 h l ≈ 12 − 15 h ha nem alkalmazunk kereszttartót, ha alkalmazunk kereszttartót, de a pályalemezzel nincs egybebetonozva, 16 ƒ l ≈ 20 h ha a kereszttartók a pályalemezzel egybe vannak betonozva, nagyobb nyílásméret estén több kereszttartóval. A kereszttartó a felszerkezet alaktartását javítja. A bordás felszerkezet keresztmetszeti deformációi szimmetrikus és aszimmetrikus terhek esetén. A pályalemeztől elválasztott kereszttartót is alkalmaznak, azért, hogy felette negatív nyomaték a pályalemezben ne keletkezzen, és így a pályalemez vasalása hosszirányban végig változatlan maradhasson. Természetesen az elválasztás miatt a kereszttartó hajlítómerevsége jelentősen kisebb, mint monolitikus egybeépítés esetén. Ha terveznek kereszttartót akkor egy nyílásban hármat célszerű alkalmazni. A vég

kereszttartó a csavarást adja le az alépítménynek, a közbenső kereszttartó leghatékonyabb a hajlítónyomatéki maximum közelében. Manapság a zsaluzási nehézségek miatt inkább kerülik a kereszttartó alkalmazását. Bordával együttdolgozó lemezszélesség Széles fejlemezű T vagy L keresztmetszet fejlemezének a bordától távoli sávjai a teherviselésben csak kisebb mértékben vesznek részt. Az alábbi ábra az fejlemezben a hosszirányú normálfeszültségek megoszlását mutatja. Ez a jelenséget hívják a „shar-lag”-nek A számítás elve: A fejlemezben egy adott vízszintes vonal mentén a sík keresztmetszetek elvének megfelelő konstans feszültséget tételezzük fel, vagyis eltekintünk a feszültségnek az alábbi ábra szerinti csökkenésétől. Ennek ellentételezésére csak kisebb „együttdolgozó” lemezszélességet veszünk figyelembe. 17 Az ábrán szereplő két megoldási lehetőség közül a felső az azonos

feszültségre, az alsó az azonos görbületre épül. Kereszteloszlás A hossztengelyhez képest külpontos teherelrendezés az egyik bordát jobban igénybe veszi. Ezt a kereszteloszlással vesszük figyelembe. A kereszteloszlás számításához különböző modelleket készíthetünk: Kereszteloszlási hatásábra. A fenti ábra megmutatja, hogy a vándorló egységerőből az 1. számú borda milyen arányban részesül 18 a) Kéttámaszú átvitel. Ez a legegyszerűbb kereszteloszlás, a modellben a bordák csuklóval kapcsolódnak a pályalemezhez, a felszerkezet csavarómerevségét kikapcsoljuk. Erősen a biztonság javára közelít b) Nem alaktartó keresztmetszet feltételezésével, lemezművek számítására alkalmas modellek. c) Alaktartó keresztmetszet. Megoldás pl Cornelius módszerével (lásd szekrényes hídfelszerkezet). A keresztmetszet vizsgálata keresztirányú hajlításra A keresztmetszetet a bordák alsó élén csuklósan megtámasztottnak

tekintjük és a keresztmetszetet a továbbiakban keretként vizsgáljuk. Az Mk konzolnyomatékból származó Ml lemez és Mb bordanyomatékok számítása 19 4. hét: Szekrényes keresztmetszetű hidak szerkezeti kialakítása és méretezése A zárt, szekrényes keresztmetszetű gerendákat szekrénytartóknak nevezzük. Ezen szerkezetek legfőbb előnye az, hogy viszonylag kis anyagfelhasználás mellett teherbíróak és gazdaságosak. Ennek az az alapvető oka, hogy a hajlítási és főleg a csavarási merevségük sokkal nagyobb, mint a bordás keresztmetszetűeké. 1. A hídfelszerkezet kialakítása A szekrényes hidak celláinak gazdaságossági szempontból az optimális darabszáma a hídszélességtől és a tartómagasságtól függ. A lehetséges kialakítások: 13 < b < 18 m b < 13 m 18 < b < 25 m Ha nem áll rendelkezésre elegendő tartómagasság (pl. űrszelvényi okokból), akkor többcellás szekrény-keresztmetszetű hidat célszerű

építeni. Egyenes tengelyű hidaknál a bordás hídkeresztmetszetek a leggazdaságosabbak, feltéve persze, hogy kellően nagy szerkezeti magasság vehető fel. A szekrényes keresztmetszet előnye akkor mutatkozik meg, − ha a szerkezeti magasság korlátozott, − ha nagyok a csavarónyomatékok (íves vonalvezetés, nagy pályakonzolok), − ha belsőkábeles szabadvezetésű utófeszítést alkalmaznak. A Diafragmák, kereszttartók kialakítása A szekrényes keresztmetszet alaktartóbb, mint a nyitott keresztmetszet, de kereszttartóra szükség lehet a nagy nyílású szerkezeteknél. A szekrény járhatóságára a belső zsaluzat eltávolíthatósága érdekében van szükség. A keresztartón alkalmazott nyílás a közművek átvezetésére is lehetőséget ad. Lehetséges kialakítások az alábbi ábrán: 20 2. Szekrényes keresztmetszetű tartók erőjátéka A hosszirányú normálfeszültségeknek a keresztmetszeten belüli megoszlását (a bordás hidakhoz

hasonlóan) “shear lag” jelenség jellemzi. Ezért itt is kell együttdolgozó lemezszélességet számítani. A zárt cellát a nagy csavarómerevség jellemzi. A cella csavarómerevsége (nyírófolyam) domináns a keresztmetszetet alkotó elemek (cella oldalfalai, pályakonzolok) csavarómerevségével összehasonlítva. A zárt cella csavarási (De Saint Venant) inerciájának meghatározása. A fenti ábrán: − bi, vi a cella alkotó lemezeinek szélessége ill. vastagsága, − A0 a cella középvonala által bezárt terület, − ItB a cella Bredt-féle csavarási inercianyomatéka, 21 − ItS a cellát alkotó lemezek együttes csavarási inercianyomatéka (mintha a cella hosszában fel lenne vágva), − WtBi WtSi a cella i-ik elemének csavarási keresztmetszeti modulusa, a zárt ill nyitott keresztmetszet esetén − Mt a teljes csavarónyomaték, − MtB, Mts az ItB-re ill az ItS-re eső csavarónyomatéki hányad, A felszerkezet igénybevételeinek

meghatározásában a kereszteloszlási hatásábra szerepe hasonló, mint a bordás hidaknál: a keresztirányú és a hosszirányú vizsgálat szétválasztása abból a célból, hogy a hosszirányú hajlító- és csavarónyomatékokra egy hosszirányú vonalas tartót (bordát) lehessen vizsgálni. A zárt cella nagy csavarómerevsége a keresztirányban aszimmetrikus terhelésből származó igénybevételek kedvezőbb elosztását eredményezi bordák között (a kétbordás híddal összehasonlítva). A kereszteloszlási hatásábra jellemző ordinátáinak meghatározását egycellás szekrény esetén az alábbi ábra szerint végezzük. Ennek lényege, hogy alaktartó keresztmetszetet feltételezve a tartó csavarónyomatékra bekövetkező deformációját egy hajlítási és egy (De Saint Venant-féle) csavarási részre bontjuk: Cornelius-féle közelítő kereszteloszlási hatásábra egycellás szekrényes keresztmetszet esetén. A csavarónyomaték egy részét a

főtartók hajlítással veszik fel. A nyírófeszültségekkel felveendő csavarónyomatéki hányad: M cs′ = Py( 1 − 2Δη ) 22 A szekrénytartón általában gátolt csavarás lép fel. Ennek oka lehet: − gátlás a befogásnál (támaszok), − a hossz mentén változó csavarónyomaték, − diafragmák. A diafragmák az öblösödést akadályozzák. Ennek hatása járulékos hosszirányú nyomaték, normálfeszültség és másodlagos nyírófeszültség. A szekrénytartó jellemző deformációi szimmetrikus ill. antimetrikus teherelrendezésből: A hossztengelyhez képest külpontos teher az alábbi módon bontható fel szimmetrikus és antimetrikus összetevőre: Az antimetrikus teher felbontható egy elcsavarodást és egy torzulást okozó részre: 23 A szekrény keresztirányú nyomatékainak számításához a bordák alatt fiktíven megtámasztott zártkeret modellt használhatjuk. A mérnöki tervezési gyakorlatban általában arra törekszünk, hogy

megfelelő diafragma elrendezéssel alaktartó, gyakorlatilag nem torzuló keresztmetszeteket tervezzünk. A diafragmák azonban megnehezítik a kivitelezést, ezért e tekintetben is kompromisszumra van szükség. 3. Szekrényes hidak építése Hagyományos építési mód: Teljes aláállványozás zsaluzás. Ritkán alkalmazzák, csak kisebb hidaknál, ahol a korszerű technikák nagy eszközigénye a fajlagos költségeket nagyon megnövelné. Nagyobb nyílású szekrényes hidak építése a korszerű építési hídtechnikák valamelyikével: − Szabadszerelés. Ezt az építési rendszert általában az lt = 50-140 m közötti nyílástartományban alkalmazzák. − Szabadbetonozásos módszer. Alkalmazás általában az lt = 60-260 m nyílástartományban. − Szakaszos előretolásos módszer. Alkalmazás a lt = 30-140 m közötti nyílások esetén. 24 5. hét: Vasbeton hidak meghibásodása, megerősítési lehetőségei. Hídesztétika 1. Vasbeton hidak

meghibásodása Vasbeton hídszerkezetek hibái: • tervezési, • kivitelezési, • fenntartási. hibák forrása más, előre nem látható hiba 10% emberi mulasztás 90% tervezési hiba – 40% kivitelezési hiba – 40% elhasználódás – 10% A tervezéssel összefüggő hibák az alábbi módon csoportosíthatók: ƒ Szerkezeti (a teherviselő szerkezet) súlyos hibák: − helytelen teher, vagy statikai modellválasztás, egyes hatások elhanyagolása, mint pl. lassú alakváltozás, hőmérsékleti teher, járművel csavarásra való leterhelés elhagyása, − hibás szilárdságtani méretezés, − helytelen építéstechnológia választása (pl. beemelésnél kifordulás) ƒ Kiegészítő szerkezetek hibás tervezése − sózás miatt gyors károsodás, − helytelen vízelvezetés, rossz szigetelési technológia, − hibás dilatáció tervezése. A kivitelezéssel összefüggő hibák az alábbi módon csoportosítható: ƒ Előkészítés − helytelen

betontechnológia, − zsaluzás – felúszás, állványozás, 25 − beemelés. ƒ Tényleges kivitelezés − alak és mérethibák, (pl. előregyártott tartóé), − vasalás elmozdulása, − utókezelés hiba, − hibás üreges betonozás. A fenntartás hibái: − sózás miatti korrózió, − dilatáció, saruk karbantartásának elmulasztása, − burkolat szigetelés javításának elmulasztása. A hídfenntartás gazdasági vonatkozásai Ország, földrész Híd db. Svéd Észak-Európa Dél-Európa Észak-Amerika Magyarország Magyarországi hidak • Kor szerint: 18% 50% 32% • • Teherbírása Kocsipálya szélesség 12000 60000 40000 560000 5800 A hídállomány értéke 109 U$ 4.2 9.2 7.5 113 26*109 Ft 1945 előtti 1945-1969 1969 után átlag 35 év < 20t < 6.5 m 59% 27% Fenntartás az érték %-ában 0.8 1.0 1.5 2.5 0.56 2. Vasbeton hidak javítása A hídjavítási módok az alábbi módon csoportosíthatók: • felületi javítás,

repedések javítása • teherbírás növelése. Felületi javítás A felületi javítás a korróziós károk javítására irányul, lehet szilikát bázisú, vagy műgyanta bázisú bevonat. 26 Repedések javítása A víznek a repedéseken való behatolását meg kell előzni, ez felszerkezetek esetében elsősorban a szigetelés kijavítását jelenti. A híd szigetelési rendszerének rendbehozatala mellett a repedések kezelése, javítása a legfontosabb feladat. A repedések javítása lehet telítés, injektálás vagy repedésáthidalás. • Telítés A telítés műveleténél - az injektálással szemben - a repedést nyomás nélkül töltik ki, mégpedig általában kis viszkozitású epoxigyantával vagy akrilgyantával. Az anyag úgy jut be a repedésbe, hogy a felületet a gyantával elárasztják, és/vagy szükség esetén ecsetelést alkalmaznak. Ennek megfelelően ezzel az egyszerű eljárással csak vízszintes vagy közel vízszintes és száraz

felületek esetén érhetünk el eredményt. Telítés előtt a repedést és környezetét alaposan meg kell tisztítani. • Injektálás A hídfenntartási munkálatok közül az egyik legfontosabb a repedések szakszerű kiinjektálása, amin a berepedt beton hézagainak folyékony kitöltőanyaggal (általában kis, ritkábban nagy) nyomás segítségével történő kitöltését értjük. • Repedésáthidalás Elegendő repedésáthidaló réteget ( vagy rétegrendszert ) felhordani, ha csupán az célunk, hogy a káros anyagok ( sók, füstgázok ) ne jussanak be a repedésen keresztül a betonba. Erre a célra is általában valamilyen műgyanta alapú védőanyagot hordanak fel Megerősítés Mikor erősítsük meg a szerkezetet? − ha szemmel látható tönkremenetel, korróziós károsodások, alakváltozások, repedések, stb. jelentkeznek; − ha a szerkezet nem felel meg teherbírási, alakváltozási, repedéskorlátozási stb. követelményeknek; − ha az

építmény funkcionális követelményeket nem elégít ki; − ha a károsodást okozó folyamat megállítható. A megerősítés módjai passzív erősítés tömegnöveléssel - együttdolgozó lemez, köpeny - lőtt beton köpeny - acélszerkezet aktív erősítés 27 tömegnövelés nélkül - ragasztott acéllemez - szénszálas lamella - cementinjektálás - sliccelt vasbeton, többlet acélbetét feszítés: - rúd - külsőkábeles • Lövellt (torkrét) beton A legrégibb megerősítő eljárás a lövellt beton felhordása a régi szerkezetre. A lövellt beton erősítés úgy készül, hogy aprószemű betont nagy nyomással jól előkészített szilárd felületre rálövetnek, s a keverék az ütközés hatására tömören feltapad a felületre. A betont lövető berendezés (a "torkrétágyú") légnyomással működik A lövőkében vízzel keveredve nagy sebességgel lép ki a levegőbe. A lövellt beton eljárás magában foglalja új erősítő

vasalás beépítését is. • Felragasztott acéllemezekkel végrehajtott megerősítés. A betonfelületnek teljesen síknak kell lennie, és a felületet homokszórással elő kell készíteni. A ragasztóanyag műanyag alapú, általában epoxigyanta A ragasztott erősítőlemez végeinél általában egy-egy acél rögzítőelem pl. HILTI csap is van Alternatívát jelentenek az üvegszálakból és karbonszálakból készített szalagok, de ezek még nem terjedtek el jelentősebb mértékben. • Külsőkábeles feszítés Lényege, hogy a tartó teherbírását pótlólagos feszítés réven bevitt normálerővel növeljük. A szabadkábeles feszítés és megerősítés a 70-es évek elején kezdett igazán elterjedni, mert akkorra már rendelkezésére álltak az eljárás alkalmazásához szükséges gyárilag korrózióvédett, zsírozott, polietilén burkolócsőben vezetett feszítőkábelek. Megerősítés utólagos feszítéssel 28 3. Hídesztétika A mérnök és

építőművész kapcsolta: A 19. századig nem volt különbség mérnök és az építész között Azóta az ismeretanyag rohamos növekedése, valamint új építőanyagok megjelenése döntő változást hozott. A kétfajta hivatás szétválását az egyetemi oktatási rendszer is elősegítette A mérnök inkább a szerkezetekkel és a méretezési problémákkal foglalkozott; így az esztétikai kérdéseket már nem kezelte azonos súllyal. A hídtervezés esztétikai követelményei A jó tervnek teljes mértékben ki kell elégíteni a funkció, a statika és a gazdaságosság követelményeit. Nem engedhető meg, hogy a híd jellegtelen, unalmas legyen Nem szabad elfelejteni, hogy akármilyen kiváló a méretezés, akármilyen jól vannak is a részetek megtervezve, a hídnál az esztétikai hatás a döntő. A főbb elvek, melyeknek betartása legalább a durva hibák ellen védenek a következők: − A híd hűen fejezze ki a funkció követelményeit. − Mutassa meg a

szerkezetet és legyen anyagszerű. − Részleteiben legyen egyszerű és következetes, összességében pedig harmonikus. − A híd a stabilitás és biztonság érzetét keltse. − Illeszkedjék bele környezetébe. − Lehetőleg minél kevesebbet vegyen el a kilátásból. − Korszerű szerkezetekből álljon. − Ne tartalmazzon semmi felesleges díszítő elemet. Ezeknek a szabályoknak a szem előtt tartása sokat segíthet. Általánosan elfogadott tény, hogy a jó terv alapja a funkció hű kifejezése. Minden esetleges többlet, amit az esztétikusabb megjelenés érdekében a tervhez hozzáadnak, ugyanezt az elvet kell hogy szolgálja. Általában hibás, ha a szerkezet, erőjátékát elrejtik, vagy ha díszítő szándékkal tudatos hamisítást követnek e1, például lapos vasbeton ívet faragott mészkő lapokkal burkolnak. Közismert tény, hogy a jó terv egyben egyszerű is. Fontos gyakorlati szabályok: − A híd legyen karcsú és áttetsző. − Alapvető

követelmény, hogy alkalmazkodjék környezetéhez. Legyen az városi, vagy vidéki környezet. Más jellegűnek kell lennie, egy síkvidéki, vagy dombos hegyes környezetben építendő hídnak. A nyitott környezet merészebb, a városi zártabb vonalvezetést enged meg. − Megfelelő-e a hossz- szelvény lekerekítés? Síkvidéken általában a töltés a kúp tetejéig terjedjen. 29 − Fontos a nyitva tartandó tér szélességének és magasságának viszonya. Fekvő tégla alak általában kedvezőbb. − A nyílásbeosztás legyen harmonikus. Általában a páratlan beosztás kedvezőbb Három nyílás esetén a középső legyen nagyobb. Több nyílás esetén az egyenlő nyílásbeosztás is elfogadható. − A híd vonalvezetése legyen nyugodt, gondolva az esetleges kiékelések arányára. − Gondot kell fordítani arra, hogy a nyílások, és pillérek mérete arányos legyen. − A szimmetrikus elrendezés a kiegyensúlyozás érzetét kelti, de a hídközép

lehetőleg ne − legyen hangsúlyos. − A híd színét illetően a semleges világos színek általában kedvezőbbek. − A pilléreknél általában a függőleges kialakítás a kedvező, ferde alátámasztást csak indokolt esetben alkalmazzunk. − Figyelemmel kell lenni a szárnyfalak hídhoz viszonyított méretéhez. − Fontos, hogy a felszerezet csatlakozása az alépítményhez esztétikus legyen. − A hídszegély kiképzése fontos, egyrészt esztétikai és közlekedés biztonsági, másrészt híd fenntartási szempontokból. − Messziről szemlélve a hidat, mint egyetlen háromdimenziós szerkezet tűnik fel, de mindinkább közeledve előtűnnek a részletek is, melyek között talán a leglényegesebb a korlát. A korláttal szemben döntő szempont, hogy a biztonság érzetét keltse Fontos szempont a folytonosság is. Ebből a szempontból kedvező, ha a korlát a töltésen is folytatódik. A korlátoknál függőleges és vízszintes osztást alkalmaznak

Kedvezőbb a vertikális osztás. A korlát színe valamivel világosabb legyen mint a híd Az alumínium hídkorlát tetszetős és nem igényel fenntartást. A fenti szabályok szem előtt tartása sokat segíthet, de a kérdést alapvetően nem tudja megoldani, mert az intuíciót és az alkotó művészi képzeletet semmilyen szabály sem pótolhatja. 30 6. hét: Hídépítési módszerek 1. Az építési módszerek csoportosítása: Előregyártással Monolitikusan • előregyártott elemek beemelése • szabad szerelés • hagyományos állványzattal • korszerű állványzattal • szabad betonozás • szakaszos előretolás Egy másik megközelítés szerint hagyományos és korszerű építési módokat különböztetünk meg. Hagyományos, monolitikus építési módszerek Monolit bordás lemez építése teljes beállványozással A zsaluzatkialakítás szempontjai: − Anyagtakarékosság, lehetőleg ne daraboljuk a faanyagot, szétbonthatóság, hézagok

a fapallók között (duzzadás), − Állvány készítésénél fontos a süllyedés minimalizálása. Ez befolyásolhatja a célszerű betonozási sorrendet is. Az állványzat összeállításánál gondolni kell a szétszerelhetőségre is. Fontos az állvány leereszthetősége is Nagy méretű szerkezetek pl. ívhidak állványainak leeresztésénél a sorrend nem közömbös Hibás leeresztési sorrend károsíthatja a szerkezetet. 31 A hagyományos építési mód hátrányai: A hagyományos faanyagú zsaluzat készítése sok (egyszer vagy legfeljebb néhányszor használható) faanyagot és sok helyszíni élőmunkát igényel. Hosszabb építés Ívhidak építése hagyományos és korszerű állványzattal Korszerű építési módszerek Előregyártott gerendák beemelése. Vegyes (előregyártott, monolit) építési mód Az előregyártásból származó előny: − zsaluzó anyag megtakarítása, − élőmunka csökkentés, − szerelő jelleg, 32 −

építési idő rövidítése, − időjárástól kevesebb függőség, − tipizálás, jobb, egyenletesebb minőség, A módszernek vannak bizonyos hátránya is: − nagyobb beszerzési költségek − nagyobb technológiai fegyelem − nagyobb fajlagos acéligény − kényes kapcsolatok Az alábbi módszereket tipikusan szekrényes keresztmetszetű hidak építésénél alkalmazzák: 2. Szabad szerelés Max. nyílástartomány 50-140 m Előny: állványzat elhagyása, rövidebb építési idő, előregyártás és az alapozás egyidejűleg történhet, gépesített építés kis létszámmal, jégzajlás árvíz nem zavar. Hátrány: nagy súlyú elemek, jól képzett szakemberek kellenek, fúgák kényesek. Az emelési súly miatt az elemek mérete korlátozott, ezért sok a fúga. A mérlegszerű szerkezet állékonyságát gyakran az első jobb és bal oldali zöm lefeszítésével kell stabilizálni. A zárózöm mezőközépen monolitikusan készül. 3. Szabad betonozás

A szabadbetonozás a DYWIDAG cég szabadalma, melynek segítségével nagyméretűfeszített vasbeton hidak állványzat nélkül készíthetők. A konzolos szabadbetonozásos 33 hídépítési technológiával eddig megépített hidak legnagyobb támaszköze lt = 60-260 m. A szabadszereléshez képest előnyös, hogy elmaradnak a kényes fugák. A betonozókocsi téliesíthető, így az építés télen is folytatódhat. A zömök mérlegszerű betonozása történhet a szimmetrikusan (Győri Kis-Duna-híd), vagy felváltva a két oldalon (Csongrádi Tisza-híd). 4. Szakaszos előretolás A szakaszos előretolás legnagyobb nyílásai: lt = 30-140 m. A betolt szerkezet elejére könnyű acélcsőrt szerelnek a konzolnyomaték csökkentése érdekében. A csőr kialakításánál fontos szempont: a kis súly kellő merevséggel párosuljon. Az építési ütemek: − a zöm betonozása állványon a hídfő mögött, megszilárdulás, hozzáfeszítés a megelőző zömhöz, − a

szerkezet megemelése a tolósajtónál − előretolás a tolósajtóval a sajtó lökethosszáig − leeresztés, az emelő ajtó visszavitele eredeti helyére Egy zömhossznyi előretolás után új zöm betonozása következik a lépések ciklikus ismétlésével. A szakaszos előretolás lépései 34 A toló- és az emelősajtó elrendezése 5. Feszítés a konzolos és szakaszos előretolásos módszereknél A szakaszosan előretolt hídnak mind az alsó, mind a felső övét feszítik. A feszítő betétek száma a hossz mentén általában azonos, mivel a tolás közben minden keresztmetszet valamikor támasz fölött, valamikor mezőközépen van. A nagyobb negatív nyomatékok miatt a felső öv feszítése erősebb. A végleges helyzet elérése után sok esetben negatív feszítőbetéteket vesznek ki a támaszoknál és pozitívakat a mezőkben és ha kell még pótlólagos feszítést is alkalmazhatnak a további önsúly ill. hasznos terhekre A konzolos építési

módszerrel (szabad betonozás, szabad szerelés) épített hidak feszítésére a két kábelcsalád jellemző. Az első kábelcsaládot a „negatív” kábelek alkotják, feladatuk az építés közbeni konzolos statikai vázon fellépő negatív nyomatékok felvétele. A másodok kábelcsaládot a „pozitív” kábelek adják. A zárózöm elkészülte után a felszerkezet többtámaszúvá válik és a további terhekre a mezőben pozitív nyomatékok keletkeznek. E pozitív nyomatékokat a lassú alakváltozás miatti igénybevétel átrendeződés is növeli. (Az igénybevétel átrendeződés speciálisan a statikai váz építés közbeni megváltozásának következménye.) A pozitív kábeleket ezen hajlítónyomatékok viselésére kell alkalmazni Az első kábelcsalád 35 A második kábelcsalád Irodalom [1] Dr. Dalmy Dénes: Hídépítés Vasbeton hidak előadások Kézirat 2007 [2] Dr. Jankó László: Vasbeton hídszerkezetek Műegyetemi Kiadó, Budapest,

1998 (készült a PHARE projekt támogatásával) [3] Dr. Bölcskei Elamér: Beton- vasbeton és feszítettbeton hidak Tankönyvkiadó, Budapest 1973. [4] Huszár Gyula: Közúti hidak esztétikai kérdései. Mélyépítéstudományi Szemle 1976 3.sz pp 101-106 36 Hídépítés – Acélszerkezetű - és öszvérhidak összeállította Dr. Iványi Miklós 7-12. hét Az összeállítás Dr. Iványi Miklós: Hídépítés Acélszerkezetek Műegyetem Kiadó, 1998 könyv alapján készült. Az előadás anyagban szereplő hivatkozásokat a fenti könyv tartalmazza. 7. előadás A hidak szerkezeti rendszerei 2. A főtartóhoz nyírómereven kötött, zárt pályalemezes főtartók 2.1 Nyitott főtartó-keresztmetszetű hidak 2.21 táblázat A hídkeresztmetszetek fő típusai A számozások jelentései: 1 főtartó 2 pályalemez 3 betonlemez 4 hídgerenda 5 6 7 8 főszélrács mellékszélrács közbenső kereszttartó végkereszttartó 9 10 11 12 tömör fal rácsostartó

nyitott keret portálkeret 2.2 Mellékszélráccsal zárttá tett főtartószerkezetű hidak 1. Nyitott pályás főtartószerkezetek 1.1 Pályamenti főszélrácsos hidak 1.2 Pályamenti főszélrácsos hidak mellékszélráccsal Vasbetonlemezzel együttdolgozó gerinclemezes acélhíd 2.3 Pályalemezzel zárttá tett főtartószerkezetű hidak Vasbetonlemezzel együttdolgozó szekrény keresztmetszetű acélhíd Ortotróp pályalemezes, gerinclemezes főtartójú acélhíd Ortotrop pályalemezes, szekrénytartós acélhíd 1 Alsópályás rácsos vasúti híd Alsópályás, merevítőtartós (Langer) ívhíd Felsőpályás ívhíd Ferdelábú kerethíd Szerkezeti rendszerek, közelítő geometriai méretek Kéttámaszú tömör gerendahíd A főtartó statikai rendszere és szerkezeti kialakítása szerint megkülönböztetünk: A híd rendeltetése szerint – a közúti jármű és vasúti hidakon kívül: • • • • • • • • • • • • • •

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Kéttámaszú tömör gerendahíd Többtámaszú tömör gerendahíd Kéttámaszú rácsos gerendahíd Többtámaszú rácsos gerendahíd Kerethíd Tömör főtartós ívhíd Rácsos főtartós ívhíd Ferdekábeles gerendahíd Függőhíd (10) (11) (12) (13) (14) Magasvezetésű közúti híd Gyaloghíd Vezetéktartó híd Csatornahíd Védőhíd A felszerkezet mozgathatósága szerint – az álló hidakon kívül: • (15) Mozgatható híd A tervezett élettartam szerint – az állandó hidakon kívül: • (16) Ideiglenes vagy félállandó híd • (17) Pontonhíd 2 Többtámaszú tömör gerendahíd (Gerber-híd) 2.211 ábra Többtámaszú rácsos gerendahíd Tömör főtartós ívhidak Kéttámaszú rácsos gerendahíd Kerethidak Rácsos főtartós ívhidak 3 Ferdekábeles hidak Függőhidak A merevítőtartó és a kábelek kapcsolata Magasvezetésű közúti hidak Gyaloghidak funkcionális megoldási lehetőségei

Gyaloghidak szerkezeti rendszerei Nagy támaszközű vezetéktartó hidak 4 Csatornahíd Mozgatható hidak keresztmetszet Klasszikus hídszerkezetek Hosszirányú tartó és kereszttartó kapcsolata Modern hídszerkezetek Merevítő bordák ortotróp acél pályaszerkezetekhez 5 8.előadás Acélgerenda hidak I (Vasúti hidak) Vasúti hidak szerkezeti kialakításának fejlődése Hídszerkezetek felépítése Szerkezeti kialakítás fejlődési irányzatai, befolyásoló tényezők: – Térben együttdolgozó elemű szerkezetek (pl. ferde kábeles hidak, szekrénykeresztmetszetek) – Számítógépek alkalmazása a méretezési eljárásban (pl. ortotróp lemezek); – Élettartamra való tervezés (fáradás) – Növelt folyáshatárú acélok (ridegtörés) – Műanyagok alkalmazása (pl. saruk, pályaburkolatok) Vasúti hídkeresztmetszetek fejlődése Pálya és főtartó együttdolgozása a) kereszttartók torzulása az övek megnyúlása következtében;

b) együttdolgozás végső merev tárcsákkal; c) együttdolgozás ortotrop acél pályalemezzel Közúti hidak szerkezeti kialakításának fejlődése Közúti gerendahíd-keresztmetszetek a) vasbeton pályalemezzel együttdolgozó szekrény; b) ortotrop lemezes szekrényhíd; c) két főtartós, ortotrop pályaszerkezetű híd; d) kábellel feszített acélhíd a) ferde kábelekre függesztett gerendahíd; b) függőhíd a) alsópályás ívhíd; b) felsőpályás ívhíd 1 Vasúti hidak Vasúti hídpálya • Vasúti hidak osztályozása a hídpálya szerint: • Nyíltpályás hidak. A felépítményt gerendatartók támasztják alá • a) keresztaljas • b) hosszaljas • c) magánaljas • Zártpályás hidak. A felépítményt pályalemez támasztja alá • 2.1 Zúzottkőágyazatos hidak • a) Az ágyazatot alátámasztó lemez (teknő) egyúttal áthidaló szerkezet is (pl. kavicságyas teknőhíd) • b)Az ágyazatot alátámasztó lemez (teknő) elsősorban az

ágyazat alátámasztására szolgál, de az alátámasztó gerendatartókkal együttdolgozhat. • 2.2 Közvetlen sínleerősítésű hidak: zártpályás, de ágyazat nélküli szerkezetek. • a) A sínt közvetlenül az áthidaló lemezszerkezetre erősítik • b) A sín terhét viselő lemez az alátámasztó gerendatartókkal együttdolgozik, de nem önálló áthidaló szerkezet. Felső övlemez nélküli szegecselt hossztartó 1. Nyíltpályás vasúti hidak (1) Vágány-alátámasztás Hídfás vasúti híd keresztmetszete Hídfa rögzítése szegecselt acéltartóhoz Hídfacsavar Hídfacsavar elhelyezése szegecslyukban Hídfa rögzítése a hossztartóhoz Hídfapapucs a külső sínnél vágánytúlemelés esetén Hídfamegtámasztás (rögzítés) a hossztartókon a) keresztmetszet; b) alaprajz A hossztartókra kerülő hídfamegtámasztás részletei [Stahlbau, 1974] a) állandó felső övvel; b) lépcsőzött, hegesztett felső övvel; c) széles felső övvel

és csavarozott fedőlemezzel; d) keskeny felső övvel és szegecselt fedőlemezzel Hídfarögzítés (lekötés) a híd hosszirányában 2 (2) Pályatartók Közelítő nyomatéki burkolóábra meghatározása hossztartó méretezéséhez A támaszsüllyedés meghatározása a) egyvágányú hidak; b) kétvágányú hidak A hossztartó pontosabb számítása a) mértékadó tartópontok; b) az MF1 mezőnyomaték hatásábrái; c) az MS1 támasznyomaték hatásábrái Folytacél anyagú, szögecselt és hegesztett egyvágányú vasúti hidak pályatartóinak szorzótényezői: a1=0.95; a2=080; a3=075; b1=1.00; b2=115 AM 1 = b1 ⋅ AM 0 AM 2 = b2 ⋅ AM 0 (3) Hossztartóbekötés Hossztartóbekötések átkötő lemezzel és konzollal Hossztartóbekötések két átkötőlemezzel és színelő felső övvel Hossztartóbekötések két átmenő (átkötő) hevederrel és süllyesztett hossztartókkal Feszültségszámítás MS negatív támasznyomatéknál A szerelési

illesztések elrendezése a hossztartókapcsolatok gyári elkészítése esetén (4) hossztartó-szélrács Hossztartóbekötések az alsó övben tompavarratokkal a) átkötőlemezek a felső övben; b) keresztalakú lemez a felső övben Hossztartó-csatlakozás (kapcsolat) két keresztalakú lemezzel A hossztartó-szélrács kialakítása 3 (5) Féktartó és együttdolgozás a) A főtartó és hossztartó akaratlan (véletlen) együttdolgozása Hossztartók szélrácsrendszerei Féktartók a hossztartó-szélrács síkjában Különleges eset az oldalerők felvételére a) rendszer; b) kialakítás Féktartók a főtartó-szélrács síkjában A pályamegszakítások (FU) és a féktartók (BV) helye A főtartó és a hossztartó akaratlan együttdolgozása (elv) a) keresztmetszet; b) deformálatlan alaprajz; c) deformált alaprajz; d) közelítő számítás A pályamegszakítások kialakítása (6) Egyebek (b) A főtartó és hossztartó szándékos

együttdolgoztatása A féktartók (BV) helye Ágyazatlezárás egyenes felépítménynél 1 – főtartó; 2 – kereszttartó; 3 – hossztartó; 4 – hídfő A főtartó és a hossztartó szándékos együttdolgoztatása (elv) a) keresztmetszet; b) deformálatlan alaprajz; c) deformált alaprajz Rácsos tartóként kialakított végtárcsa rendszere Ágyazatlezárás ferde alépítmény esetén 1 – főtartó; 2 – kereszttartó; 3 – hossztartó; 4 – hídfő A terelősínek kialakítása 4 2. Zárt építésű hídpálya (1) Zúzottkő ágyazattal Alsópályás, ágyazatátvezetéses, ferde gerincű híd, keresztirányú bordázattal [Darvas, 1984] Folytatólagos hosszbordák kapcsolatai Az EC3/2 szabályzat által vasúti hidakhoz ajánlott merevítő bordák kialakítása Acéllemezes pályaszerkezet ágyazatátvezetéssel Tehereloszlás együttdolgozó pálya esetén (2) Közvetlen leerősítéssel Keresztirányú vízelvezetés [Stahlbau, 1974]

Hosszirányú vízelvezetés [Stahlbau, 1974] a) keresztmetszet; b) hosszmetszet Acéllemezes pályaszerkezet [Darvas, 1984] a)keresztmetszet; b) kereszttartó-csatlakozás felülnézete 1:20 hajlású rugalmas sínlekötés [Darvas, 1984] a) acél pályalemezhez; b) betonlemezhez Gerinclemezes vasúti gerendahidak Egynyílású (kéttámaszú) gerinclemezes tartók a) állandó tartómagassággal; b) a támasznál csökkentett tartómagasság-gal; c) hídsorozat külön alátámasztásokkal; d) hídsorozat ráültetéssel Együttdolgozó szerkezetű hídpálya előregyártott elemekből [Siebert, 1967] szerint a) keresztmetszet; b) felülnézet; c) keresztirányú hézag (fuga) Folytatólagos tömör tartók változó tartómagassággal [Stahlbau, 1974] a) egyvágányú nyitottpályás teknőhíd (süllyesztett pályás); b) kétvágányú zárt, felsőpályás híd 5 Alaprajz Oldalirányú megtámasztás [Förtsch, Sedlacek, 1966] szerint Egyenes hidak saruelrendezése

a) egynyílású tartó; b) folytatólagos tartó pillérrel; c) folytatólagos tartó ingakerettel; d) folytatólagos tartó két ingaoszloppal; e) központos közbenső alátámasztás folytatólagos tartón Vízszintes kihorgonyzás (vázlatos) Ferde hidak ferde végkereszttartókkal Vágányívekben fekvő hidak (elv) a) egyenes hidak; b) íves tengelyű hidak Ferde hidak lerövidített végkereszttartókkal Ferde hidak saruelrendezése Régi szerkezeti megoldású süllyesztett pályás híd (teknőhíd) [Stahlbau, 1974] a) felültetett szárnylemezzel; b) beépített pamlaglemezzel Süllyesztett pályás hidak (teknőhidak) vágányívben Süllyesztett pályás híd lmax=33m támaszközzel [Brauer, Domann, 1958 ] szerint 6 Szerkezeti részletek 8.2101 ábra Helyszíni hegesztett illesztés Szélrács-csomólemezek csatlakozása a) hozzáhegesztett („rátett”) csomólemez; b) behegesztett („kiváltó”) csomólemez Függőleges merevítések 8.23 Rácsos

vasúti gerendahidak Övlemezváltás a) vastagságváltozás; b) szélességváltozás; c) pótövlemez Egyszerű hálózatú rácsos tartórendszerek a) szimmetrikus rácsozás, alsó pálya; b) szimmetrikus rácsozású tartó összekötő rudakkal, alsó pálya; c) szimmetrikus rácsozás összekötő rudakkal, alsó pálya; d) szimmetrikus rácsozás összekötő rudakkal, felső pálya; e) oszlopos rácsozású, felső pályás tartó; f) K-rácsozás, alsó pálya Rácsos tartórendszerek többszörös rácsozással a) rombikus rácsozású tartó összekötő rudakkal; b) egyszeres rombikus rácsozású tartó; c) „másfélszeres” rácsozású rombikus tartó; d) kétszeres rombikus rácsozású tartó Rácsos többtámaszú hídfőtartóka) párhuzamos övű; b) támaszoknál kiékelt A főtartó-szélrácsok statikai rendszerei a) kéttámaszú híd; b) pilléreken, ill. ingakereteken alátámasztott folytatólagos híd; c) ingakeretekkel alátámasztott

folytatólagos híd 7 Keresztmetszetek Szögecselt keresztmetszetek változtatása a rúderőknek megfelelően Főtartórudak szögecselt keresztmetszetalakjai (K: csomólemezek) a) felső öv; b) alsó öv; c) rácsrudak Főtartórudak hegesztett keresztmetszetalakjai a) felső öv; b) alsó öv; c) rácsrudak Rácsostartó csomópontjai 8 9. előadás Acélgerenda hidak II (Közúti hidak) (2) Teherhordó réteg betonból (vasbetonlemezes pályaszerkezet) Közúti hidak Közúti hídpálya (1) Pályaburkolatok Betonhídpálya-burkolatok [Zentr. F Straβen, 1968] szerint a) öntött aszfalt fémszalagon; b) öntött aszfalt masztixon; c) bitumenbeton masztixon Acélhídpálya-burkolatok [Zentr. F Straβen, 1968] szerint a) öntött aszfalt fémesítésen; b) öntött aszfalt fémesítésen csúszásgátló bordákkal; c) bitumen-beton masztixon; d) epoxi-gyanta Betonhídpályák együttdolgozás nélkül a) hossztartókon; b) hossz- és kereszttartókon; c)

főtartókon; d) kereszttartókon Betonhídpálya keresztirányú előfeszítéssel (elv) A főtartókkal összekapcsolt (együttdolgozó) betonhídpályák Előregyártott lemezek keresztirányú fugakialakítása a) nyomás- és húzásálló [54] szerint; b) nyomásálló [Roik, 1968] szerint; c) nyomásálló d≤200mm esetén [Vers. und Entwick, 1968] szerint; d) nyomásálló d>200mm esetén [Vers. und Entwick, 1968] szerint (3) Teherhordó réteg acélból (ortotrop pályaszerkezet) Ortotrop pályaszerkezet zárt bordájának helyszíni illesztése [Darvas, 1984] a) feszített csavarral; b) hegesztett illesztés Hídpályalemez nem csavarómerev hosszbordákkal Hídpályalemez csavarómerev hosszbordákkal Ortotrop acéllemez és nyitott hosszborda helyszíni illesztése 1 Az EC3/2 által javasolt hosszbordaformák és -bekötések a) nyitott hosszbordák; b) zárt hosszbordák Oszlopok rögzítése (bekötése) a) acél hídpálya esetén [Fiedler, Haser, 1967]

szerint; b) acél hídpálya esetén [Haser, Kriesche, 1964] szerint; c) beton hídpálya esetén Tömörfalú gerendatartók Az egyes főtartók kereszteloszlása Közúti hídkeresztmetszetek Kereszteloszlás hajlítómerev kereszttartók esetében [a) Ikt ≠∞; b) Ikt =∞] Kereszteloszlás zárt keresztmetszetek esetében (Ikt=∞) a) síklemez; b) vízszintes keresztkötés 2 Acélpályás hidak részletei 8.33 Rácsos gerendahidak Régebbi szerkezeti kialakítású teknőhíd [Berr, 1954] szerint a) rendszer; b) keresztmetszet; c) gyalogjáró-megszakítás a rácsrúdnál (rácsrúd-átvezetés a gyalogjárón) Hídkeresztmetszetek acél hídpályával (1) a) lmax=150m [Köster, 1965] szerint; b) lmax=121m [Slavik, 1964] szerint A hidak alátámasztásai • Teknőhíd beton pályalemezzel [Krause, 1958] szerint (kereszttartó-együttdolgozás) • Acélsaruk Acélsaruk Műgumi saruk Műgumi saruk [Tassi, Knébel, 1984] a) műgumi lemezsaru alakváltozásai;

b) acéllemez betétes műgumi saru; c) gömbsüveg saru; d) műgumi korongsaru (fazéksaru); e) műgumi korongsaru teflon csúszórésszel Saruk elrendezése [Tassi, Knébel, 1984] a) statikai váz (kis és közepes hosszúságú híd); b) felülnézet keskeny híd esetén; c) felülnézet széles híd esetén; d) oldalnézet (nagy középső nyílású, hosszú híd);· e) alaprajzban íves híd esetén; f) a saruk jelölése 3 Hídpályák, pályacsatlakozások Fedett dilatációs kapcsolat Dilatációs szerkezetek [Tassi, Knébel, 1984]a) Maurer-rendszer, dilatációs hossz: 80 mm; b) Maurer-rendszer, dilatációs hossz: 320mm; c) vízzáró gumilemez dilatáció (GHH típus); d) lemezes dilatáció; e) fésűs dilatáció Támaszkialakítások statikai rendszerei [Stahlbau, 1974] Ortotrop lemezek számítása [HUBER 1923] [PELIKAN, ESSLINGER 1957] Átmenet fedőlemezekkel a) egyszerű fedőlemez [Schmerber, 1953] szerint; b) háromszögalakú fedőlemez [Fiedler, Haser,

1967] szerint; c) szabályozott fedőlemez [Köster, 1965] szerint Ortotrop pályalemezes szerkezet A Huber-féle differenciálegyenlet együtthatói és a szerkezeti kialakítás kapcsolata Dx ∂4w ∂4w ∂4w + 2 H 2 2 + Dy 4 = p ∂x 4 ∂x ∂y ∂y Dx = E x′ t 3 12 E ′x = Ex 1 −ν xν y νy Ey ν x Ex = = E ′′ 1− ν x ν y 1− ν x ν y Esetek Dy = E y′ t 3 12 E ′y = H = ( E ′′ + 2G ) Ey 1 −ν xν y t3 12 1 4 3 2 5 Dx ∂4 w ∂x 4 + 2H ∂4 w ∂x 2 ∂y 2 + Dy ∂4 w ∂y 4 = p( x , y ) H > Dx ⋅ D y Dx = 0 H = Dx ⋅ D y H < Dx ⋅ D y Dx = H = 0 4 10.előadás Öszvérgerenda hidak Vasúti hidak Együttdolgozó szerkezetű felsőpályás hidak ágyazatátvezetéssel a) [Faltus, 1964] szerint; b) [Winckel, 1956] szerint Öszvér gerendahidak részletei Kereszt- és hossztartókkal együttdolgozó betonhídpálya a) gerinclemezes kereszttartókkal; b) rácsos kereszttartókkal Szerelési technológiák hatása:

(a) Tökéletes együttdolgozás esetén: Hosszirányú feszítőbetétek elrendezése (elv) (b) Egy segédjárom esetén Metszeterők egy segédjárom esetében a) acéltartó; b) együttdolgozó tartó Metszeterők tökéletes együttdolgozás esetében a) acéltartó; b) együttdolgozó tartó (c) Hasznos teherre történő együttdolgozás esetén: Metszeterők hasznos teherre történő együttdolgozás esetében a) acéltartó; b) együttdolgozó tartó 1 (d) Egynyílású tartó túlemelése esetén Egynyílású tartó metszeterőinek átrendezése szerelési feszítéssel a) acéltartó felemelése segédjáromra (w,st); b) acéltartó alátámasztása két járommal Kétnyílású tartó metszeterői a) támaszemelések az acéltartón (w,st); b) támaszsüllyesztés (w) és feszítés (v) az együttdolgozó tartón A vasbetonlemez és acéltartó kapcsolata Derékszögű fog a) függőleges kengyellel; b) ferde kengyellel; c) ferde köracélokkal Csapok

előregyártott lemezek esetén a) üregekkel [Sattler, 1962] szerint; b) bebetonozott talplemezes csapok [Roik, 1968] szerint Együttdolgoztató csapok helyszínen készült betonlemezben a) fejes csap [Buchholz, 1966] szerint; b) köracél csap [Roik, 1962b] szerint Üreges fog [Vers. und Entwick, 1968] ill [VE Projekt., 1969] szerint 2 Csúszásmentes csavarkapcsolat [Versuchs- und Entwicklungsstelle., 1968] szerint Feszített ragasztott kapcsolat [Aschenberg, Reimers, 1968] szerint Együttdolgozó hidak nyitott keresztmetszettel [Luckwaldt, 1965] szerint a) lágy vasalású lemez; b) keresztirányban feszített lemez Szekrénykeresztmetszetű együttdolgozó hidak a) [Fiedler, Haser, 1967] szerint; b) [Resinger, Egger, 1960] szerint Folytatólagos együttdolgozó hidak megszakított együttdolgozó kapcsolattal [Müller, Grabner, 1962] szerint Öszvérhidak Méretezési kérdések (rugalmassági alapon) Egyszerűsítő feltevések: • Az anyagok rugalmasak, követik a

Hooke-törvényt • Az eredetileg sík együttdolgozó keresztmetszetek a hajlítás után is síkok maradnak (Bernoulli-Navier féle hipotézis) • A tartót a vasbeton lemez jelentős keresztirányú kiterjedése ellenére is síkbeli tartóként lehet kezelni • a kapcsolat az acél tartó és a vasbeton lemez között folytonos E feltevésekkel az acéltartóból és vasbeton lemezből álló öszvértartó keresztmetszeteiben ébredő feszültségeket formailag kétféle módon lehet kimutatni: • a vasbeton lemez redukálásával, vagy Rugalmas kapcsolatú híd [Homberg, 1952] szerint (elv) a) keresztmetszet; b) feszültségcsúcsok leépítése • az igénybevételek szétosztásával. 3 (1) Feszültségek kimutatása a vasbetonlemez keresztmetszetének redukálásával: n= Es Ec Ai = As + as = Ac ⋅a n ⋅ Ai ac = Ac n M nagyságú hajlítónyomaték esetén az acélban illetve a betonban keletkező feszültség: As ⋅a Ai a = a s + ac 7.31 ábra

Öszvértartó keresztmetszetének fontosabb adatai Ideális keresztmetszet saját I I 2 2 A súlyponti tengelyére vett inercia: I i = I s + c + as ⋅ As + ac ⋅ c = I s + c + as ⋅ ac ⋅ Ai n n n N nagyságú központos normálerő esetén az acélban illetve a betonban keletkező feszültség: σs = N Ai σc = σ N = s n ⋅ Ai n Hajlítónyomaték esetén σs = M ⋅ zi Ii σc = M ⋅ zi n ⋅ Ii 7.33 ábra Feszültségeloszlás hajlítónyomaték esetében 7.32 ábra Feszültségeloszlás központos derékerő esetében Vasbeton lemez zsugorodása; hőmérséklet különbség σ s = −ε ⋅ Ec ⋅ σ c = ε ⋅ Es ⋅ Zsuravszkij képlet szerint: ⎞ Ac ⎛ ac ⋅ Ai ⎜1 − ⋅ zi ⎟⎟ Ai ⎜⎝ Ii ⎠ Ac n ⋅ Ai V nyíróerő hatása ν= a c ⋅ Ac ⋅V n ⋅ Ii Az öszvérkeresztmetszet ITi ideáliscsavarási inerciája a vasbeton lemez ITc és az acélgerenda ITs csavarási inerciájából a következő képlettel számítható: ⎛ as ⋅ Ai ⎞

⎜⎜1 − ⋅ zi ⎟⎟ Ii ⎝ ⎠ ITi = I Tc + ITs nT ahol nT a Gs és a Gc nyírási rugalmassági modulus aránya, azaz: 7.34 ábra Feszültségeloszlás a betonlemez zsugorodásából 7.35 ábra Öszvérkeresztmetszetre működő M nyomaték felbontása Gs ≈ 0,92n Gc (3) Statikus törő-igénybevétel közelítő megállapítása (1) Feszültségek kimutatása az igénybevételek szétosztásával σc = nT = Mc N zc − Ic Ac 7.36 ábra A vasbeton lemez feszültségei hajlítónyomaték esetében N s = −Nc = N M = M s + M c + aN M M M = s = c Es I i Es I s Ec I c 7.37 ábra Az acéltartó feszültségei I I Ms = s M Mc = c M hajlítónyomaték esetében Ii nI i M N 1 M as ac Ai ac Ac σ s = s zs + N = (M − M s − M c ) = ⋅ = M Is As a a Ii nI i 7.51 ábra Feltételezett feszültségeloszlás törést előidéző nyomaték esetében Egyensúlyi egyenlet: f y As = f ck Ac + f y As Teljes acélkeresztmetszet: As = As + As Törőnyomaték: ( As’: húzott

acélkeresztmetszet As’’: nyomott acélkeresztmetszet M pl = f ck Ac zc + f y As z s + As z s ) 4 11.előadás Hídépítési módszerek, szerelés Az acélhidak helyszíni szerelése Az acélszerkezet-szerelés teheremelő berendezései A Clark Ádám 120 tonnás úszódaru vázlata és teherbírási grafikonja Pályán mozgó emelőberendezések a) toronydaru; b) bakdaru; c) kábeldaru; d) Derrick-daru; e) vágánydaru; f) kúszódaru Helyhez kötött emelőberendezések a) zászlós daru; b) árbócdaru (szerelőbak) Az algyői vasúti Tisza-híd szerelése Hídszerelés ideiglenes ellensúllyal 1 2 A tiszafüredi közúti Tisza-híd szerelése Az Erzsébet-kábelhíd szerelése 3 12. előadás Hidak létesítésével és üzemeltetésével kapcsolatos általános eljárási rend legfőbb elemei: • • • • • • engedélyezés kivitelezés (tervezés, gyártás, szerelés) és ellenőrzése használatbavétel és kapcsolódó vizsgálatok

felügyelet (ellenőrzés, vizsgálat) fenntartás, javítás, felújítás nyilvántartás A szerkezet jellege (pl. újszerű hídtípus vagy anyag, szokványosnál nagyobb fesztáv, szerkezet második vagy további beépítése) szerint eltérő szabályok vonatkoznak az eljárás egyes fázisaira. Használatba vétel: • próbaüzemi • előzetes, ill. ideiglenes • végleges engedély alapján lehetséges. Az engedély megadását helyszíni eljárás előzi meg. Vizsgálni kell azt, hogy az építési engedélynek, jóváhagyott terveknek, minőségi követelményeknek megfelelő-e a kivitel, a biztonságos üzemelés feltételei adottak-e. A használatbavétel része lehet - a szerkezet jellege alapján – a próbaterhelés is. 1 • "Szűzterhelés" legyen a próbaterhelési teher. • Legalább a legfontosabb pontok elmozdulásait mérni kell (kb. 10 percig rajta) álló, lassan mozgó (kb. 15 km/h) és gyorsan mozgó (max. lehetőség kihasználásával)

teher hatására • A teher intenzitása és elrendezése minél jobban közelítse a méretezési körülményeket. • Saruk, alátámasztások alakváltozásait, a maradó alakváltozások mértékét, a mozgó teher hatására bekövetkező oldalingásokat független állványon elhelyezett érzékelőkkel mérni kell. Feszültségek, egyéb speciális szerkezeti válaszok mérése külön rendelkezés esetén szükséges. • A próbaterhelésről készült jegyzőkönyvben rögzíteni kell a terhelő jármű(vek) minden fontos adatát, a mérési körülményeket, módszereket, "nyers" és értékelt eredményeket. Hídfelügyelet Hídellenőrzés: • Az előírt vonalbejárással megbízott személy(ek) szemlélettel ellenőrzi(k) az üzembiztonságot befolyásoló ill. veszélyeztető hiányokat • Rendszeres és esetenkénti ellenőrzés • Rendszeres: I. (vonalgondozói), II (pályamesteri) és III (PFT hídellenőr) fokú • Kötelező, azonos

időszakonként és azonos személyek végzik • Esetenkénti: rendkívüli (árvíz, baleset), szolgálati ügyrendből adódó, felsőbb rendeletre végzett • (A magasabb szintű ellenőrzi az alacsonyabb szintű ellenőrzés korrektségét) 2 Hídvizsgálat: • • • • • • • Általános állapotfelmérés, hibák, hiányosságok hatásának mérlegelése, javítás módjának és idejének meghatározása Rendszeres és esetenkénti hídvizsgálat Rendszeres: I. (pályamesteri 1/2-1 év), II (PFT hídellenőr 1-2 év) és III. (igazgatósági max 10 év, esetenként próbaterheléssel együtt) fokú Kötelező, azonos időszakonként és megfelelő ismeretekkel és képzettséggel (hídszakértő mérnök, hidász mérnök-üzemmérnöktechnikus) bíró személyek végzik Esetenkénti: rendkívüli, feltárt hiányosságból fakadó, speciális (pl. feszültségmérés), felsőbb rendeletre végzett A III. fokú vizsgálat a híd minden elemére szisztematikusan

kiterjed (felépítmény, csatlakozó pálya, alépítmény, felszerkezet, hídtartozékok, hídméretek, környezet) Acél felszerkezet: térbeli helyzete, sérülések, korrózió, repedések, kapcsolatok (szegecsek, csavarok, varratok) állapota, saruk tervezett működésének biztosítása Hídfenntartás, javítás, felújítás: Esetenkénti fenntartási munkák: mederkimosások megszüntetése; törött vagy sérült burkolóelemek cseréje, újrarögzítése; sérült hídfa cseréje; elmozdult saruk szabályozása, rögzítése 3 •Tervszerű megelőző fenntartási munkák: •gyakrabban ismétlődő pálya leerősítések javítása; gyalogjárók, kezelőjárdák hibáinak javítása; csatlakozó mederszakasz, aluljárók, saruk környezetének tisztítása •kb. 5 évente esedékes vízelvezetés tisztítása javítása; burkolatok, kő-, tégla-, beton- és vasbetonszerkezetek javítása; sarufészkek javítása •kb. 10 évente esedékes acélhídnál

mázolás, szögecsvagy csavarcsere; szigetelések javítása; kereszt- vagy hosszalj csere; ágyazatcsere; közvetlen sínleerősítésekben műgumibetét-csere . •Átalakítási és erősítési munkák: hídfa felfekvés változtatása (pl. központosítóléces megoldás beépítése); terhelés növekedése következtében szükséges átalakítások, erősítések 4 Nyilvántartás: • csoportos nyilvántartás (hídállag): a vasútvonal minden műtárgyának fő adatait tartalmazza • iratgyűjtő = törzskönyv: egy-egy műtárgyra vonatkozó összes fontos irat együttese az építési engedélytől kezdve a használatbavételen át a rendszeres és eseti vizsgálati jegyzőkönyvekig, próbaterhelési jegyzőkönyvekig • tervgyűjtemény: átadáskor érvényes tervek, statikai számítás; közbenső átalakítások, megerősítések hasonló dokumentumai speciális, az engedélyező hatóság által elrendelt 5 Hídépítési alapok, hidak alépítményei

Összeállította: Kovács Tamás 13. hét 14. hét