A cikk szerzője:

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Rugalmas ágyazású kiöntött csatornás vasúti felépítmény (4. rész) – Függőleges síkú stabilitás vizsgálata

A kiöntött síncsatornás felépítményeknél a rugalmas kiöntőanyaggal rögzített sínszál egy erre a célra kialakított acél- vagy vasbeton csatornában fut, a sínkeresztmetszet döntő része be van ágyazva, így a vízszintes síkban bekövetkező kivetődés nem lehetséges tönkremeneteli mód. Cikksorozatunk e részében a függőleges síkú stabilitást vizsgáljuk, és arra keressük a választ, hogy függőleges síkban hogyan határozható meg a kezdeti hibával terhelt sínszálak stabilitási ellenállása a rugalmas ellenállás figyelembevételével.


A számítás kiinduló feltételei a következők:

  • a sín hajlítással szembeni EIx merevsége a sín hossztengelye mentén állandó,
  • a kihajlás során létrejövő görbület sehol nem okoz képlékeny deformációt a sínben,
  • az ágyazás jelleggörbéje analitikus függvénnyel leírható. Az általam vizsgált esetben az ágyazási ellenállás lineáris az (1) és a (3) képlet alapján számítható:


ahol:
x: a függőleges elmozdulás [m],
Kup: a kiszakítással szembeni rugó­állandó a sín – kiöntőanyag tapadás figyelembevétele nélkül [kN/m/m]. [1]
• az ágyazási jelleggörbe a sín hossztengelye mentén állandó,
• a kihajlás során a sín keresztmetszetei a hossztengely mentén, szabadon elmozdulhatnak. (Nincsen tapadás a sín felülete és a kiöntőanyag között.)
A megoldás alapelve az energiamódszer felhasználásával úgy foglalható össze, hogy a vizsgált rendszer úgynevezett π „rugalmas potenciálja” bármely egyensúlyi helyzetben állandó:

ahol:
Ea: a rendszer alakváltozási energiája,
Eh: a P erőrendszer helyzeti energiája.
Ennek értelmében két lehetséges egyensúlyi helyzet feltételezésével a két helyzethez tartozó π rugalmas potenciál változásának értékére az alábbi összefüggés írható fel:

Stabil egyensúlyi helyzet esetén pedig a   Δπ minimális.
Ez utóbbi feltétel úgy teljesíthető, hogy a π rugalmas potenciál kihajlási alakot meghatározó paraméterek szerinti parciális deriváltjainak nullával egyenlőnek kell lenniük.
A π rugalmas potenciál változása a kiindulási feltételeket figyelembe véve az alábbi általános alakban írható fel:

ahol:
x: a függőleges elmozdulás [m],
z: a sín tengelye mentén értelmezett távolság [m],
Δa: hosszváltozás [m].
A fenti képletben:

: az EIx hajlító merevségű rúdmunkája
  az a kihajlási fél­hul­lám­hosszon,

 

 

• 
: a p(x) ru­gó­ka­rakterisztikájú ágyazás
  mun­kája az a hosszon,

 


•  : a P terhelő erő helyzeti energiájának
  csökkenése az a hosszon.
Mivel x(z) kihajlási függvény ismeretlen, így a feladat zárt formában nem oldható meg. A megoldás a Ritz–Timosenko-módszerrel előállítható, előre ismertnek tekintett alakú x(z) függvény. A megoldás során az x(z) függvény két paraméterének értékét határozzuk meg:

  • f: húrmagasság [m],
  • a: kihajlási félhullámhossz [m]

Számításaimban tökéletesen szimmetri­kus rugókarakterisztikát tételeztem fel:

Így a felfelé és lefelé irányuló elmozdulások egyforma mértékűek, a kialakuló szinuszos kihajlási alak az alábbi képlet alapján számítható:

Ez a közelítés a kis elmozdulások tartományában jól igazodik a valósághoz, a nagy elmozdulások tartományában pedig a biztonság javára közelít a [3] alapján.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző123456Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Coenraad Esveld: Modern Railway Track. Second Edition, MRT-Productions, 2001, Zaltbommel.
  • [2] M. A. Van: Stability of continuous welded rail track, Delft, 1997.
  • [3] Dr. Horváth, dr. Kerkápoly, dr. Megyeri: Különleges vasutak. Műszaki Könyv­kiadó, Budapest, 1978, 96–124. o.
  • [4] Dr. Horváth Attila, dr. Kerkápoly Endre: Földalatti vasutak pályaszerkezetei. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974, 177–178. o.
  • [5] Stefan Lehner: Kontinuierlich eingegossene Schiene. Temperaturverteilung-Verbundwirkung_Brücken, 2006, München.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2016 / 2. 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 | ©