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 Eurocode EN 1997-1 (EC7) szabvány a geotechnikai tervezéshez a tervezendő, építendő „projekteket” ún. geotechnikai kategóriákba sorolja. Ennek alapján a hídszerkezetek a 2. kategóriába tartoznak, tervezésükhez geotechnikai tervező bevonása indokolt.

Vasúti hidak esetén, különösen a nagysebességű vasutak megjelenésével, a pályaszerkezet, a híd és az alépítmény kölcsönhatásának kérdése előtérbe került.

A talaj és szerkezet kölcsönhatásának figyelembevétele a mai gyakorlatban általánosan használt eljárásoknál fokozottabban szükséges.

Írásomban azt vizsgálom, hogy a talaj és a szerkezet kapcsolatának modellezésére milyen lehetőségek kínálkoznak.

1. ábra. LTP meghatározása

Szerkezettervezői megközelítés

A bevezetőben röviden ismertettem a talaj és szerkezet kölcsönhatás figyelembevételének jelentőségét. Az alábbiakban a részletek kifejtésére kerül sor, kifejezetten a hídszerkezet, hídfők modellezésére koncentrálva.

A szerkezet- és a hídtervezésben már az 1990-es évektől rendelkezésre álltak azok a többnyire végeselemes elven működő számítógépes programok, melyek használata mára mindennaposnak mondható. Az ilyen jellegű „hagyományos” vé­ges­elemes programok közül hazánkban a legismertebbek az AxisVM és a Fem-Design.

Ezekben a programokban a számításainkat hagyományos (lineárisan rugalmas) anyagmodell figyelembevételével tudjuk elvégezni, amely a felszerkezet vonatkozásában többé-kevésbé elfogadható, a talaj viselkedését illetően azonban durva közelítést jelent. A talaj modellezésére a (szintén lineáris összefüggést használó) Winkler-féle rugómodell kínál lehetőséget. Hagyományosan a felszerkezet és az alépítmény elkülönült modellezése szokásos.

Nyilvánvaló azonban, hogy komplex modellezéssel valósághűbb eredményeket kaphatunk.

Az alapozás merevségének, illetve alak­változásának és elfordulásának mértéke befolyásolja a felszerkezet igénybevételeit. Ennek pontos figyelembevétele olyan komplex modellezéssel lehetséges, ahol mind a felszerkezet, mind az alapozás megjelenik, azaz a talaj és a szerkezet kölcsönhatása egyidejűleg vizsgálható. Az alapmerevség felszerkezetre gyakorolt hatása különösen az olyan hídtípusoknál jelentős, amelyeknél az alapozás és a felszerkezet kapcsolata sarokmerev (kerethidak) [4].

A kerethidak egyik fajtája az integrált hídszerkezet. Ennek a hídtípusnak az alkalmazása – mind közúti, mind vasúti hidak esetén – közkedvelt számos európai és amerikai országban. Elterjedésének az egyik legfőbb oka a dilatációs és a saruszerkezetek elhagyása, és részben az ebből adódó gazdasági előny. Hazánkban egyelőre nem terjedtek el az ilyen hídszerkezetek. Ennek (talán) egyik oka a modellezés nehézsége.

A cikk folytatódik, lapozás:1234Következő »

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 | ©