A cikk szerzője:

Nagy József ügyvezető, tervező
Nagy és Társai Tervező Iroda

Mihályi István mérnök-tanácsadó
Sika Hungária Kft.

Vadnay Attila ügyvezető
Feratil Kft.

Szintetikus szálerősítésű, rugalmas sínágyazású, nagypaneles beton útátjáró rendszer

A 160 km/h pályasebesség alatti vasútvonalak fontos szerkezeti elemei a szintbeli vasúti közúti átjárók. A hazai vasútvonalakat mintegy 6000 helyen keresztezi közút. Az üzemben lévő átjárók nagy része kiselemes rendszerű (Hold Fast, Bodan, Strail, UAB) átjáró. Egy másik csoportba a hagyományos burkolathatároló sínes, hengerelt aszfaltburkolattal vagy bazaltkockakővel kiépített átjárók tartoznak, melyek már korszerűtlenek, és folyamatosan átépítik őket. A harmadik csoportba a nagyelemes, előregyártott síncsatornás, sínkörülöntéses átjárórendszer tartozik, mely Edilon rendszerű vasúti átjáró néven ismert.


Az elemcsalád négyféle nagyvasúti, egyféle városi vasúti átjáróelemet, négyféle át­meneti panelelemet, továbbá háromféle tartozékelemet tartalmaz. Az átjáró standard elemek 2,40–5,40 m hosszak között, 60 cm méretlépcsővel készülnek. Szélességük 2,495 m. A nagyvasúti elemek vastagsága 40 cm, a városi vasúti elemeké 30 cm.
A V = 0–100 km/h, valamint a V = 100–160 km/h sebességtartományokhoz igazodóan az eltérő alátámasztási merevségek közötti átmenetet ún. átmeneti elemek biztosítják.

12. ábra. Beépítés hosszmetszete lépcsős átmeneti elemmel
Az átmeneti szakaszok monolitikusan is kialakíthatók. A rövid átmeneti elem 9 db aljtávolsághosszban (5,40 m), a hosszú átmeneti elem 15 db aljtávolsághosszban (9,00 m) biztosítja az átmenetet. Az átmeneti mezők készülhetnek beépített folyókával vagy folyóka nélkül is. A folyókatestek üledékfogós kivitelűek. A különböző sebességtartományokban történő beépítés felülnézete a 10. és a 11. ábrán látható. A lépcsős átmeneti elem beépítésére mutat példát a 12. ábra.
Az elemválaszték lehetővé teszi a közúti, a kerékpáros és gyalogos forgalmi sávok számára az igénybevételnek megfelelő elem kiválasztását és a szükséges burkolatszélességek, valamint a biztonsági sávok kialakíthatóságát. A beépítés hosszmetszete a közút tengelyében a 13. ábrán látható.

13. ábra. Hosszmetszet a közút tengelyében
A panelek gyártása történhet hagyományosan acélbetéttel vagy BFRP  betéttel. Az alap statikai szilárdságot a szintetikus szerkezeti szálak biztosítják, az acél- vagy BFRP betétek a szállítás, emelés, felszakítás többlet-igénybevételeit viselik. A szerkezeti kialakítás kiválasztását (acélbetét vagy BFRP betét) az átjáróban alkalmazandó biztosítóberendezés típusa, működési biztonságának igénye határozza meg. Ha a biztosítóberendezési rendszer érzékeny az acélbetétekre, vagy az egyenáramú vontatásnál a kóboráram kárt tehet a betétekben, akkor a BFRP szálak alkalmazása célszerű, amely a sókkal, agresszív talajvízzel szemben is ellenálló.
A szintetikus szálak alkalmazása miatt a panelek síncsatornái nem igényelnek acél élvédelmet. A szabad nyomcsatornaél a közúti járművek okozta dinamikus terhek csökkentése, a járműkerék védelme és az átkelési zaj csökkentése érdekében is különleges kialakítású.
Közúti szállítás szempontjából előnyös, hogy az elemek nem túlsúlyosak, és nem is túlméretések.
A modulrendszernek köszönhetően az elemek sorolhatóak, így alkalmasak bármilyen hosszú vágányok burkolatának kialakításához is. Az elemek és a teljes átjárórendszer tervezett élettartama 20 év. Az elemek megszilárdulása után azok felülete az úsztató beton beágyazási magasságáig a gyártás során betonleválasztó bevonattal láthatók el, ebben az esetben a panelek és tartozékok a kíméletes bontás után újra, akár másik helyen is beépíthetőek. Az élvédő szögvasak elhagyása miatt a burkolat sózása esetén nem alakulhat ki a sínszálak között elektrolitikus áramátvezetés, és ez megnöveli a biztosítóberendezések működési biztonságát.
Járműsiklások okozta károkkal, a keréknyom kialakulásával szemben a magas szintetikusszál-tartalom jóvoltából lényegesen ellenállóbb a panel, mint a hagyományos, vasbetonból készült panelek esetén. A panel elemeinek átrepedése, az elem cseréjének szükségessége a siklás következtében szinte kizárt. A felületek helyreállítása Sika betonjavító anyagokkal oldható meg.
A beépített műanyag szálak miatt a panelek zaj- és rezgéscsillapítási tulajdonsága kedvező. Igény esetén a rezgéscsillapító hatás fokozható a panel aljára és oldalaira rögzíthető rugalmas lemezekkel, melyeket az úsztató réteg vesz körbe.
Megkövetelt tömörségű és teherbírású alépítmény és útpálya kialakítása esetén az átjáró – a nyomcsatornák és a vízelvezető elemek tisztításán kívül – nem igényel fenntartást. Az átjáróelemek és az átmeneti elemek végein nem alakul ki az ágyazat elsárosodása. Az átmeneti mezőkben lévő ágyazat és a folyókaelemek, valamint a nyomcsatorna vízsugárral is tisztítható.
Az átmeneti mezők 2. és 3. szakasza kézi kisgéppel és nagygéppel is szabályozható. Az átmeneti mezők aljpapucsokkal kialakított első szakasza fekszint szempontjából csak KPE (kemény polietilén) lemezekkel és ragasztással vagy vékony aláöntéssel szabályozható. Az átmeneti panelek esetén a beépülő aljak oldalirányban 50-50 mm irányszabályozási lehetőséget biztosítanak.
A panel járófelülete érdesített, ha lekopott, újra érdesíthető. A panel felülete kevésbé hámlik, mert a műanyag szálak a teljes keresztmetszetben eloszlanak (nincs betontakarási zóna).
A panelek nyomcsatornái fűthető kivitelben is készülhetnek. DEVIaqua™ (DTIV-9), 230 V, 9 W/m csőbe helyezhető fűtőkábel, hidegvéggel, speciális bevezető elemmel (3/4" és 1"). A fűtőkábelt – egyedi tervek alapján – a nyomcsatorna takaréküregébe helyezik.
A szabad nyomcsatornaél egyedi, menetdinamikailag kedvező formájú íves ki­alakítása a nyomcsatorna felől biztosítja a közúti járműkerék gumiköpenyének zajtalan és minimális dinamikus hatással járó áthaladását, ami kedvező mind a panelre, mind a burkolatra, mind a járműre.

A dilatációs hézagok kialakítása

Az átjárópanelek közötti hézagképzés mélységének és szélességének egyenletességét a panelek végein lévő 5-5 mm széles illesztő távtartó homlok biztosítja, amely a felső síktől 40 mm mélységtől kezdődik, és az elem aljáig tart. A dilatációs hézagképzés 10–30 mm között tetszőlegesen, illetve a méretezésnek megfelelően alakítható ki hézagbetétekkel, hézagzsinórral és Sika rugalmas kiöntőanyaggal. Az átjárópanelek és az átmeneti mezők, valamint a keresztfolyóka-elemek közötti csatlakozó dilatációs hézag 40 mm széles. A dilatációs feszültségek az átmenő dilatációs hézagokkal és azok szélességének, anyagának változtatásával kiküszöbölhetők.

A csatlakozó útburkolatok kialakítása

A csatlakozó útburkolatok hézagmentes csatlakoztatása minden panelrendszernél biztosított, két- és háromrétegű aszfaltburkolat esetén is. De beton- és kompozit vagy térkő burkolatok is csatlakoztathatók a panelekhez, Sika gyártmányú rugalmas tömítőanyag alkalmazásával. Az injektálással vékonyágyazással beépülő panelek esetében a pályalemezszegélyt a panel szélén az előregyártás során alakítják ki.
A burkolati szegélylemez és az olvadó bitumenes szalag miatt a panelek és a burkolati rétegek együtt dolgoznak, valamint a csatlakozó pályaszakaszok aszfaltráccsal és aszfalthálóval erősíthetők, ezeket HILTI szegezéssel rögzítik a panelhez, ezért a burkolat átrepedése kizárt.
A javasolt útburkolatcsere hossza a vágánytengelytől min. 5,00, ideális esetben 8,00 m. Az útburkolatok széleit – a tartósság fokozása érdekében – a vágánytengelytől mérve 8,00-8,00 m hosszban süllyesztett szegéllyel vagy K vízelvezető szegéllyel javasolt kialakítani. Az útburkolatszéleken is meg kell oldani a vízelvezetést, az összegyűjtött csapadékvizet aknákkal vagy surrantókkal kell elvezetni. A kifejlesztett rendszer beépítése esetén a csatlakozó útburkolatok csak 15 év elteltével igényelnek karbantartást. A rétegrendet minden átjáró esetében egyedileg, a talajvizsgálatok eredményeinek függvényében kell megtervezni.
A közúti kerék haladási nyomvonalába nem kerülhet folyamatosan panelillesztési, illetve dilatációs hézag, ezt a panelkiosztás során figyelembe kell venni. A rendszerhez megrendelői, tervezői és beépítési segédletek tartoznak.
A bemutatott elemcsaláddal kiépített átjárók és kapcsolódó útburkolatok karbantartási igénye az építési technológia és a rétegrendek tervezési elveinek betartása esetén kevesebb.

Az alépítmény elvárt teherbírási és tömörségi értékei

A tervezett átjárók esetében a húszéves élettartam eléréséhez a kidolgozott mintatervek és segédletek részletesen tartalmazzák a teherbírási és tömörségi értékeket, a burkolati rétegrendeket, a burkolatok típusait normál és fokozott igénybevétel esetén. Fokozott igénybevételkor a hen­gerelt aszfaltokat, kötő és kopó rétegeket nagymodulusú (NM) vagy modifikált (M) bitumenből kell készíteni. A geo­tex­tí­liákkal és georácsokkal, valamint aszfalthálókkal szemben elvárt teljesítményértékeket az igénybevételnek megfelelően kell megválasztani.
A vasúti V = 5–100 km/h sebesség esetén legalább a 3. erősségi osztályú geotextília, a V = 100–140 km/h esetén legalább a 4. erősségi osztályú geotextília beépítése szükséges.
A V = 5–100 km/h sebesség esetén olyan georácsot ajánlott beépíteni, melynek a szakítószilárdsága mindkét irányban legalább 30,0 kN/m, szakadó nyúlása mindkét irányban legalább 10,5%.
A V = 100–160 km/h sebesség esetén olyan georácsot kell beépíteni, melynek a szakítószilárdsága mindkét irányban legalább 40,0 kN/m, szakadó nyúlása mindkét irányban legalább 11,0%.
A vasúti pálya kialakításánál az érvényben lévő MÁV Zrt. al- és felépítményi utasításokat (D.54., D.20., D.12H., D.11.) be kell tartani.

Összegzés

14. ábra. Kereszt­folyóka-elem kialakítása

A fejlesztés célja – a korszerű anyagok és technológiák felhasználásával – európai színvonalú, széles körben felhasználható elemcsalád kifejlesztése volt a hosszú élettartam, alacsony fenntartási költség elérése, valamint az üzembiztonság magas szintű biztosítása mellett. Az útátjárók útburkolatának jelenlegi csatlakozásai, vízelvezetése és a 8,0 m hosszú, vasútkezelőhöz tartozó útszakaszai nem felelnek meg a korszerű elvárásoknak. A fejlesztések az ilyen szakaszok kialakítására és a csapadékvíz-elvezetés optimális megoldására úgy a közút, mint a vasút (14. ábra) szempontjából is megoldást nyújtanak. A panelek statikai méretezésére a beépítési tervek készítése során nincs szükség, mert azt minden mértékadó teherváltozatra, forgalmi terhelésre és sebességre megvizsgáltuk, és a segédletek részét képezi. A bemutatott fejlesztéseket szabadalmi oltalom védi.
Meggyőződésünk, hogy a szintetikus szálerősített vasúti átjárócsalád és annak városi vasúti elemei is elterjednek, és további olyan előnyöket nyújtanak majd, melyek a gyakorlatban eddig még nem ismertek.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234

Irodalomjegyzék

  • British-Adopted European Standard: Fibres for concrete. Polymer fibres. Definitions, specifications and confor­mity. Standard BS EN 14889-2:2006.
  • Method of test for flexural strength and flexural toughness of SFRC. Japan So­cie­ty of Civil Engineers. Japan Concrete Institute, 1985.
  • Technical Report No. 34. The Concrete Society UK, 2003.
  • RILEM TC 162-TDF (2003): Test and design methods for steel fibre reinforced concrete. Materials and Structures, Vol. 36. pp. 560–567.
  • Juhász Károly Péter (2014): Mikro és makro szintetikus szálakkal készített beton próbatestek vizsgálata. Építés-Építészettudomány, 42: (1–2) 57–71.
  • Juhász Károly Péter: A Nagy Törés, 2012.
  • http://szt.bme.hu/files/juhasz/labor/BME_The_big_crack_2012.pdf
  • Juhász Károly Péter: The Big Crack 2 – European fibres 2012
  • http://szt.bme.hu/files/juhasz/labor/European%20fibers_ENG_email.pdf
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2016 / 4. 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 | ©