A cikk szerzője:

Szép János egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem

Talaj és szerkezet kölcsönhatásának figyelembevétele hídszerkezetek modellezésénél

Tartószerkezeteink statikai számítása, modellezése, a terhekből származó igénybevételek, alakváltozások, feszültségek meghatározása napjainkban szinte kizárólag különféle számítógépes programokkal történik. A felszerkezet és az alapozás vizsgálata többnyire elkülönülten jelenik meg. A szerkezettervező (felszerkezet) és a geotechnikus (alapozás) közti egyeztetésre, érdemi együttműködésre ritkán kerül sor. Jelentősebb (statikailag sokszorosan határozatlan és gyengébb altalajra kerülő) szerkezetek esetén azonban az alapozás elmozdulásának, elfordulásának, tulajdonképpen a merevségének a nagysága számottevően befolyásolhatja a felszerkezet igénybevételeinek alakulását.

 

Az ilyen típusú hidak számítását komplexen csak a talaj és a szerkezet kölcsönhatásának figyelembevételével lehet elvégezni. A modellezésre alapvetően két lehetőségünk van: vagy olyan programot választunk (Ansys, Abaqus, Sofistik,) amellyel mind a felszerkezet, mind az altalaj korszerű anyagmodellekkel vizsgálható, vagy a hagyományos, gyakran használt végeselemes programokban (AxisVM, FEM-Design) a rugómodellt pontosítjuk.

Az előbbi lehetőséget inkább a kutatás területén, esetleg nagyobb hidak esetén, a szerkezetek viselkedésének megismerésére alkalmazzuk, a napi tervezési feladatok során az utóbbi lehetőség használata látszik célszerűnek.

Az alábbiakban röviden ismertetem, hogy bizonyos megfontolásokkal az AxisVM (vagy hasonló) programokban a ru­gó­modell milyen módon javítható, lehetővé téve a valósághűbb vizsgálatot.

Geotechnikai megközelítés, Eurocode

A talaj és szerkezet kölcsönhatásának, a talaj viselkedésének modellezésére valójában a korszerű, valódi térbeli véges elemeket és fejlett reális talajmodelleket használó geotechnikai számítógépes programok ad­nak lehetőséget (Plaxis 3D, Midas GTS). E programok használata, főleg a beadandó talajjellemezők megfelelő értelmezése okán, elsősorban geotechnikus körben terjedt el. A számított eredmények értelmezéséhez, komplex modellek készítéséhez elengedhetetlenül szükséges a tartószerkezeti és a geotechnikus tervezők közötti érdemi együttműködés.

Az Eurocode-ok hazai alkalmazási kötelezettsége is megkívánja az eddigieknél szorosabb együttműködést a szerkezettervezők, hidászok és a geotechnikusok között. Az EC7 szerint a talajadottságok bemutatására a „talajvizsgálati jelentés” hivatott, amelynek azonban nem feladata az alapozási mód kialakítására vonatkozó javaslattétel [7, 8, 10]. A geotechnikai ter­vezés ettől elhatárolva, a „geotechnikai tervben” és annak szöveges részében, a „geotechnikai tervezési beszámolóban” jelenik meg.

Az EC7 három geotechnikai kategóriát értelmez, egy adott „projekt” besorolásához az alábbiakat kell figyelembe venni:

  • a tartószerkezet méreteit, bonyolultságát, 
  • a talajadottságokat,
  • a környezeti körülményeket a kölcsönhatások szempontjából.

A kategóriába sorolás meghatározza azt is, hogy szükséges-e külön geotechnikai terv készítése, és az milyen tervezői jogosultsággal készíthető. A hídszerkezet tervezése a GC2 geotechnikai kategóriába esik, amely geotechnikus tervező bevonását ja­va­solja, és közvetve felhívja a figyelmet a talaj és szerkezet kölcsönhatás figyelembevételének jelentőségére. 

Vasúti hidak, Eurocode

A nagysebességű vasutak megjelenésével előtérbe került, és egyre nagyobb figyelmet kap a vasúti híd és az átvezetett pályaszerkezet kölcsönhatásának proble­ma­tikája, valamint annak modellezési kér­dései [5].

Ebben a cikkben arra szeretném felhívni a figyelmet, hogy a megnövekedett sebesség következtében a vasúti hídszerkezetre vonatkozóan is új tervezési kritériumok meghatározása vált szükségessé.

A nagysebességű vasúti pályák esetén a síndilatációs szerkezetek elhagyása kívánatos. A vágány homogenitása révén biztosítható az utazási komfort, a síndilatációs szerkezet ára megtakarítható, és a fenntartására fordítandó költségek is elmaradnak [5].

A vasúti pálya hídon való átvezetésénél – a hídszerkezet hőmozgásának következtében – a sínszálakban (többlet)feszültség keletkezik. A sínszálakban keletkező feszültségek a hídszerkezet megfelelő megválasztásával a szabványban megengedett értékek alatt tarthatók. A hézagnélküli vá­gányok esetén a fékező- és indítóerő egy része a sínszálakon keresztül a hídhoz csatlakozó töltésekre adódik át [5]. Meg kell jegyezni, hogy a fékezőerő értéke az Eurocode szabványban – a korábbi előírásokhoz képest – számottevően megnőtt, így a fékezőerőből az altalajra jutó hatások vizsgálatának jelentősége is nagyobb.

A síndilatációs szerkezet nélküli hídon lévő vágány megengedhető dilatáló hosszú­sága (LTP) egyebek között függ az alépítményre jellemző K merevségtől (1. ábra). A grafikon azt mutatja, hogy a megengedhető dilatációs hosszúság (LTP) nagyságát a pályalemez felső élének hosszirányú δ eltolódásának függvényében a különböző alépítményi merevségek (K2, K5, K20) milyen mértékben befolyásolják.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Midas GTS felhasználói kézikönyv.
  • [2] AxisVM felhasználói kézikönyv.
  • [3] Economic and Durable Design of Composite Bridges with Integral Abutments, Design Guide. 2010. Research Fund for Coal and Steel, RFCS RFS-P2-08065 INTAB+
  • [4] Pál G., Öszvérszerkezetű hidak tervezési tapasztalatai, Acélszerkezetek 2011/1.
  • [5] Dr. Németh György, dr. Horvát F., Pálya és híd kölcsönhatásából keletkező erőhatások meghatározása, modellezése, ezek következményeinek hatása a méretezési előírásainkra. Kutatási zárójelentés. Széchenyi István Egyetem, Győr, 2010.
  • [6] Szép, J., Murinkó, G., Szepesházi, R., Hídalépítmények modellezése, Geo­tech­ni­ka 2009 konferencia, Ráckeve, 2009.
  • [7] MSZ EN 1997-1:2006 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok. Magyar Szabványügyi Testület, Budapest, 2006.
  • [8] MSZ EN 1997-2:2008 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 2. rész: Geotechnikai vizsgálatok. Magyar Szabványügyi Testület, Budapest, 2008.
  • [9] Smoltczyk, U. ed.: Geotechnical Engineering Handbook. Ernst & Sohn, Berlin, 2003.
  • [10] Szepesházi, R., Hídalapozások fejlesztése. 50. Hídmérnöki Konferencia kiadványa. Közlekedési Koordinációs Központ. Siófok, 2009.
  • [11] Szép, J., Hídfők modellezése. ÉPKO 2011 XV. Nemzetközi Építéstudományi Konferencia, Csíksomlyó, 2011.
  • [12] Szép, J., Cölöpalapozások keresztirányú merevsége. 15. Tavaszi szél konferencia 2012.
  • [13] R. Ray, P. Scharle, R. Szepesházi, Numerical modeling in the geotechnical design practice From Research to Design in European practice, Bratislava, Slovak Republic, on June 2–4. 2010.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2014 / 1. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©