A cikk szerzője:

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Nagy sebességre alkalmas előfeszített vasbeton keresztalj (2. rész) – A repesztő- és a törőnyomaték meghatározása

Cikkem második részében bemutatom az előfeszített vasbeton keresztaljak teherbírásának parametrikus számítását. A módszer elvi hátterét dr. Klatsmányi Tibor 1988-ban megjelent Vasbetonszerkezetek – Feszített vasbeton szerkezetek [1] című jegyzete szolgáltatta, amely közérthető módon mutatja be a feszítési rendszereket, valamint a keresztmetszeti jellemzők számítását. A jegyzet megjelenése óta eltelt időszakban a hazai szabványok többször módosultak, így ahol arra szükség van, ott a 2019-ben megjelent H.1.4. utasítás – Vasúti vasbeton, feszített vasbeton és betonhidak tervezése [2] című vasútügyi utasítás előírásaira támaszkodom. A bemutatott eljárás egyszerűen implementálható MS Excel környezetbe, így a geometriai és anyagjellemzők esetleges változtatása révén a kialakított szerkezet optimalizációja is könnyen elvégezhető. A számított teherbírási értékek ezt követően összehasonlíthatók a Nemzetközi Vasútegylet UIC 713 [3] számú ajánlása szerinti igénybevételekkel, amelyek számítását cikkem első részében [4] részletesen bemutattam.

Ahhoz, hogy a feszítőacélok magasságában értelmezett betonfeszültség a kváziállandó terhek hatására számszerűsíthető legyen, először meg kell határozni a feszítőerő és annak külpontosságából keletkező nyomaték értékét. A biztonság javára tett közelítésként célszerű minden tervezési állapotban a 64. képlet szerinti hatékony feszültséget figyelembe venni, amely megegyezik a feszítőerő ráengedésekor érvényes feszültséggel, és még nem terhelt az időben változó feszültségveszteségekkel.

ahol:
σp,m,1: a hatásos feszítési feszültség a feszítőerő ráengedésekor [N/mm2],
σp,m,0: a kezdeti feszítési feszültség [N/mm2],
ΔσT: a beton hőérleléséből származó veszteség [N/mm2].
Majd a vizsgált t időpillanatban meg kell határozni a feszítőerő külpontosságát. Célszerű úgy kialakítani a feszítőacélképet, hogy annak súlypontja az ideális keresztmetszet súlypontjánál lejjebb helyezkedjen el, és ezáltal az alsó szélső szálban többlet-nyomófeszültséget okozzon. További levezetéseimben ezzel a feltétellel fogok élni. Ha a tervezés során feljebb kerülne a feszítőacélok súlypontja, úgy a képletek módosítása szükséges! A feszítőerő külpontossága így a 65. képletnek megfelelően számítható. A figyelembe vehető feszítőerő és annak külpontossága miatt keletkező nyomaték a 66. és 67. képlet alapján határozható meg.

A fenti két érték ismeretében számíthatóvá válnak az alsó és felső szálban ébredő feszültségek a 68. és 69. képletnek megfelelően. Az időfüggés a keresztmetszeti jellemzők időbeni változásából fakad jelölésemben.

A feszítőacélok magasságában értelmezett betonfeszültség a kváziállandó terhek hatására a 3. ábra alapján határozható meg a 70. képletnek megfelelően.


3. ábra. A feszítőacélok magasságában értelmezett betonfeszültség a kváziállandó terhek hatásáraA 69. képletben a feszültség időben változó jellegét jelölöm a keresztmetszeti jellemzők időfüggősége miatt.
Ezek alapján bármely feszítőacélsorban meghatározhatjuk a hatásos feszítési feszültséget a 71. képletnek megfelelően. A feszítési veszteségek és ezáltal a hatásos feszítési feszültség ismeretében a hatásos feszítőerő a 72. képlet alapján határozható meg.

A feszítőerő ráengedésének vizsgálata

A feszítőerő ráengedésekor fontos, hogy a beton fiatal kora ellenére kellő szilárdsággal rendelkezzen ahhoz, hogy a feszítésből rá háruló nyomást biztonsággal elviselje. A betonaljak kialakítása miatt nem szükséges a szerkezetet húzásra vizsgálni. A korábban bemutatott alapfeltevések és az azokon alapuló számítás alapján a 73. képlet szerinti egyenlőtlenség teljesülését kell igazolni a fiatalkorú betonra jellemző értékek alapján.

A 73. képletben szereplő fck(tT) érték a 74. képlet segítségével határozható meg abban az esetben, ha tT ≥3 nap.

A repesztőnyomaték számítása

A repesztőnyomaték értékének meghatározását az alj 28 napos és 50 éves életkorában kell elvégezni. Cikkemben általánosan a t időpillanatban mutatom be a számítási metódust. A fentiekben részletesen ismertettem a feszítési veszteségek számítását. Az ismert feszítési feszültségek alapján a hatásos feszítőerő a 72. képlet alapján számítható, míg a külpontossága miatt kialakuló nyomaték a 75. képlet alapján. A korábbi feltételezéseim szerinti feszültségeloszlást a 4. ábra szemlélteti.

4. ábra. A szélsőszál-feszültségek

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző123456789Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Dr. Klatsmányi Tibor. Vasbetonszerkezetek – Feszített vasbetonszerkezetek. Budapest: Tankönyvkiadó; 1988.
  • [2] H.1. Vasúti Hídszabályzat, H.1.4. utasítás – Vasúti vasbeton, feszített vasbeton és betonhidak tervezése. Budapest: MÁV Zrt.; 2019.
  • [3] UIC 713: Design of monoblock concrete sleepers. UIC, 2004.
  • [4] Dr. Major Zoltán. Nagy sebességre alkalmas előfeszített vasbeton keresztalj (1. rész) – Igénybevételek számítása. Sínek Világa 2021;LXIII(6):2-12.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2022 / 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 | ©