A cikk szerzője:

Dr. Szepesházi Róbert ny. egyetemi docens
Széchenyi István Egyetem Győr

Hídalépítmények fejlesztésére irányuló kutatások

A dolgozat bemutatja a Széchenyi István Egyetemen 2005 óta folyó, a hidak alépítményének fejlesztésére irányuló kutatásokat. Ismerteti a kutatások hátterét, indokait, céljait és eszközeit. Tárgyalja a cölöpök teherviselésére vonatkozóan nyert eredményeket, a hídfők Plaxis 3D modellezését, továbbá az alépítmény szimulálását a hidak felszerkezetének méretezésében. Kitér a korszerű hídfőkonstrukciókra és ezeknek az új vasúti hídszabályzatbeli megjelenésére.


A Vasúti hídszabályzat új változatában – széles körű tájékozódásunk és elemzéseink nyomán – szerepeltettük a hídfők ajánlott kialakításait, köztük az előbb ismertetetteket is. Tettük ezt azzal a céllal, hogy a tervezőket szerkezetválasztáskor nagyobb nyitottságra biztassuk, megfelelve a műszaki előírások azon funkciójának is, hogy szolgálják a műszaki haladást. A szabályzatból ezeket a vázlatokat idéztük dolgozatunkban a 6. ábrán.
Kiemeljük még a szabályzatból, hogy az főleg a [2] irodalom eredményeire támaszkodva részletesen foglalkozik a híd és a folyópálya közötti átmenet kialakításával, így tárgyalja a következőket:

  • a töltésalapozás alkalmazható módszerei;
  • az átmeneti szakasz hossza, anyagának típusa, minősége;
  • a hídfőfal mögötti földék anyaga és mérete;
  • a kiegészítő rétegek mérete és szóba jövő anyagai;
  • a vágányszerkezet merevségjavító elemei.

A szabályzat szerint mindezekről a tartószerkezeti, a geotechnikai és a vasúti felépítményi tervezőnek együtt kell döntenie, s a híd tervdokumentációjának a megoldás minden részletét tartalmaznia kell.

6. ábra. Ajánlott hídfő-kialakítások a Vasúti hídszabályzatban

Összefoglalás, ajánlások

Felkérésre áttekintettük a hidak alépítményének fejlesztése céljából a Széchenyi István Egyetemen másfél évtizede folyó kutatásokat. Érdemes hangsúlyozni, hogy ezek a kutatások valójában nem pusztán az alépítmények fejlesztését szolgálták, hanem a hídtervezés egészét. Meghatározó része volt ugyanis a munkánknak az, hogy miként jelenítsük meg az alépítményeket a komplex hídmodellezésben, illetve hogy milyen hídfőkonstrukciók tehetik gazdaságosabbá a hazai hídépítést.  
Felvázoltuk azokat a projekteken észlelt trendeket és konkrét jelenségeket, amelyek indokolják ezeket a kutatásokat, és – a technológiai fejlesztések mellett – alapját képezhetik a felmerült problémák megoldásának. Rámutattunk, hogy a fő eszköz a modellezés javítása lehet, amire a geotechnikai végeselemes modellezés, annak világszerte használt szoftvere, a Plaxis 3D hídtervezésbeli alkalmazása kínál kiváló lehetőséget. Minimális célként – számolva a realitásokkal – azt tűztük ki, hogy a talaj bonyolult viselkedését és a talaj/szerkezet kölcsönhatást ezzel elemezve szolgáljuk ki a tartószerkezeti modellezés talajvonatkozású inputját.
Ismertettük a hídalapozásban domináns cölöpök teherviselésének lényegében minden kérdésére kiterjedő vizsgálódásainkat. Ezek közül a függőleges teherbírás meghatározására kidolgozott képleteink, biztonsági rendszerünk már szabványos gyakorlati alkalmazást is nyertek, a kutatások mostanában már speciális kérdésekre irányulnak. A vízszintes teherviselés modellezésének fejlesztése már a kezdetektől a hídfőkre fókuszált, és annak az alapcélnak a teljesítésére, amelyet az előbb megfogalmaztunk. Emeljük ki a cölöp-próbaterhelések numerikus modellezéssel nyert reprodukálását, amely többféle módon is hasznosítható.
Bőségesen foglalkozott a dolgozat a hídfők, illetve a hidak egészének végeselemes modellezésével. Rámutattunk, hogy ezek sikerének kulcsa a fejlett anyagmodellek, mindenekelőtt a HS-small talajmodell alkalmazása. Jeleztük, hogy ma e modell parametrizálása jelentheti az analízisek gyenge láncszemét, s felvázoltuk a javítás kipróbált lehetőségeit: igényes, speciális laborvizsgálatok és „back-analysis” a kezdeti monitoring alapján. Számítások sorát idézve fogalmaztuk meg, hogy egyébként a Plaxis 3D szoftver elsőrangú lehetőséget kínál a modellalapú geotechnikai szerkezet- és technológiatervezésnek, az optimumkeresésnek.
Megfogalmaztuk tételesen, hogy a hídtervezők jelenleg miként veszik figyelembe a talaj szerepét a tartószerkezetek méretezésére készített szoftveres modelljeikben. Rámutattunk arra, hogy nem az általuk preferált megoldás, a cölöpök mellé illesztett „talajrugó” a helyes választás, hanem a felszerkezet alátámasztásait szimuláló rugók bevezetése, mert azokban rejtve érvényesülhet a talajkörnyezet és a szerkezetek komplex viselkedése és az építési technológia hatása. Megmutattuk, hogy ehhez miként lehet előállítani egy hídfő szimulált próbaterhelését.
A dolgozat kitér a korszerű hídfőszerkezetekre is, jelesül a két, világszerte terjedő új megoldásra, az integrált hídra és az erősített talajtámfalas szerkezetekre. Ezt azért is fontosnak tartottuk, mert ezek vonatkozásában a hazai hídtervezési gyakorlatot érheti kritika. A változtatás inspirálására bekerültek ezek is az új Vasúti hídszabályzatba a hagyományos megoldások közé. Fontosnak gondoljuk, s ezért e dolgozatban is kiemeltük, hogy a szabályzatba megjelentek a híd- és a folyópálya közötti átmeneti szakasz tervezésének kötelezettsége és az eszköztára is.
Zárszóként szeretnék köszönetet mondani a kutatások bevezetőben megnevezett támogatóinak, illetve azoknak a munkatársaknak, akik részt vettek/vesznek a munkában, akiknek a nevét a szöveg és az irodalomjegyzék tartalmazza. Lassan visszavonuló kollégájukként azt a reményt fejezem ki, hogy lesznek új finanszírozók és lesznek kutatásra kész oktatók és mérnökök is. Feladat van bőven, például az új konstrukciók modellezése, a talajok parametrizálásának új alapokra helyezése, a tartószerkezeti és a geotechnikai modellezés hatékony összekapcsolása. Ez utóbbi feltétele, hogy a jövőben a geotechnikusok és a hídtervezők együttműködése ne merüljön ki a kölcsönös adatszolgáltatásban, az váltson át folyamatos közös gondolkodásba. Ebben eddig nem sikerült áttörést elérni, pedig valójában mindazok, amiket itt is bemutattunk, csak velük, rajtuk keresztül hozhatják meg a gyümölcsüket a közjó számára.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234

Irodalomjegyzék

  • [1] MSZ EN 1997-1:2006. Eurocode 7: Geotechnikai tervezés 1. rész: Általános szabályok. Budapest: Magyar Szabványügyi Testület; 2006.
  • [2] Horvát F, Koch E, Major Z. Híd és vasúti folyópálya közötti átmeneti szakaszok kialakítása. Sínek Világa 2018;4-5:89-97.
  • [3] Borsos A. Hatékonyabb és fenntarthatóbb építőipari megoldások a kockázatmenedzsment és a műszaki kutatás eszközeivel. GINOP-221 VKE. Győr: Széchenyi István Egyetem; 2021.
  • [4] Vasúti hídszabályzat. Vasúti hidak és egyéb műtárgyak geotechnikai tervezése. Budapest: Magyar Államvasutak Zrt.; 2018.
  • [5] Szepesházi R. Hídalépítmények tervezésének fejlesztése. 50. Jubileumi Hídmérnöki Konferencia. Siófok, 2009.
  • [6] Szepesházi R, Honti I, Schell P, Wolf Á, Mahler A, Szilvágyi Zs, Lődör K, Móczár B, Szepesházi A, Koch E. Geotechnikai végeselemes modellezés. Budapest: Magyar Geotechnika Egyesület; 2018.
  • [7] Szepesházi R. Cölöpalapok méretezése az Eurocode 7 követelményei szerint. PhD-értekezés. Miskolc: Miskolci Egyetem; 2011.
  • [8] Hudacsek P, Koch E, Scheuring F, Szepesházi A, Wolf Á. Egyedi cölöp merevségének meghatározása. Geotechnika 2020 Konferencia, Herceghalom.
  • [9] Nepusz A. Meszes agyag talajkörnyezetben készült cölöpök teherbírásának vizsgálata. Geotechnika 2019 Konferencia. Velence.
  • [10] Szepesházi R. Az osztott cölöpös (VUIS-típusú) próbaterhelés feldolgozásának fejlesztése. Kutatási jelentés. Kézirat. Győr: Kooperációs Kutató Központ; 2005.
  • [11] Hudacsek P, Kanizsár Sz, Koch E, Szepesházi R, Szilvágyi Zs, Wolf Á. A MOL CAMPUS alapozásának vizsgálata. Geotechnika 2020 Konferencia. Herceghalom.
  • [12] Kanizsár Sz. Back analysis of Osterberg-cell pile load test by means of three-dimensional geotechnical modeling. Civil Engineering Journal, Faculty of Civil Engineering.
  • Czech Technical University in Prague, 2021.
  • [13] Szép J. Hídszerkezetek modellezése a talaj és a szerkezet kölcsönhatásának figyelembevételével. PhD-értekezés. Győr: Széchenyi István Egyetem; 2014.
  • [14] Ray, PB. An optimized elastoplastic subgrade reaction for modeling the response of a nonlinear foundation for a structural analysis. Slovak Journal of Civil Engineering, September 2015.
  • [15] Wolf Á. Cölöpalapok viselkedése szeizmikus terhelés hatására szemcsés talajkörnyezetben. PhD-értekezés. Győr: Széchenyi István Egyetem; 2018.
  • [16] Koch E. Töltésalapozási eljárások modellezése. PhD-értekezés. Győr: Széchenyi István Egyetem; 2014.
  • [17] Koch E, Szepesházi R. Laboratory tests and numerical modeling for embankment foundation on soft chalky silt using deep-mixing. Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, 2013.
  • [18] Koch E. Vasúti híd és pálya csatlakozás modellezése Plaxis 3D szoftverrel. Sínek Világa 2018;2:7-12.
  • [19] Koch E, Szepesházi R. 3D modelling of train-track interaction at bridge transition. Proceedings of the XVI. Danube European Conference on Geotechnical Engineering, Skoje, 2018.
  • [20] Koch E. Hídépítés ütemezésének geotechnikai hatásvizsgálata. Sínek Világa 2019;3:9-17.
  • [21] Koch E. Finite element analysis of bridge transition zone for investigating the effect of moving loads. Proceedings of the XVII European Conference on Geotechnical Engineering, Reykjavik, 2019.
  • [22] Koch E. Vasúti hídfők komplex geotechnikai modellezése. Sínek Világa 2020;6:2-8.
  • [23] Szilvágyi Zs. Dunai homokok dinamikus talajparaméterei. PhD-értekezés. Győr: Széchenyi István Egyetem; 2018.
  • [24] Ray RB, Szivágyi Zs, Wolf Á. Talajdinamikai paraméterek meghatározása
  • és alkalmazása. Sínek Világa 2014;1:32-6.
  • [25] Hudacsek P, Sándor Cs. Rezgőhúros érzékelőalapú geotechnikai és szerkezetmonitoring-rendszerek fejlesztése. Geotechnika 2020 Konferencia, Herceghalom.
  • [26] Szepesházi R, Szép J. Modelling of soil-structure interaction in bridge design. 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Seoul, 2018.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2021 / Különszámában.
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 | ©