Letöltés - Hidak és Szerkezetek Tanszéke

EURÓPAI UNIÓ
STRUKTURÁLIS ALAPOK
H
Í
D
É
P
Í
T
É
S
BMEEOHSAS09 segédlet a BME Építő mérnöki Kar hallgatói részére
„Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése”
HEFOP/2004/3.3.1/0001.01

Hídépítés
Vasbeton hidak
Összeállította: Dr. Huszár Zsolt
Dr. Dalmy Dénes előadásai [1] alapján
Dr Jankó László ábraanyagának [2] felhasználásával
Bevezetés a tervezésbe
Tartalom
1. előadás:
Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek fajtái, híd-felszerkezetek
előregyártása. Ortotróp lemez kialakítása, kereszteloszlás számítása
2. előadás:
Vasbeton lemezhidak szerkezeti kialakítása és méretezése
3. előadás:
Bordás hidak szerkezeti kialakítása és méretezése
4. előadás:
Szekrényes keresztmetszetű hidak szerkezeti kialakítása és méretezése
5. előadás:
Vasbeton hidak meghibásodása, megerősítési lehetőségei. Hídesztétika
Kiegészítés:
Hídépítési módszerek
Irodalom
2

Bevezetés a tervezésbe
A hídépítés – hídmegvalósítás folyamata
Hídépítés
Tervezés
Kivitelezés
Fenntartás
A tervezés feladata, az alapvető hierarchikus sorrend
biztonság
szabványok
Feleljen meg a funkciónak
Legyen gazdaságos
Legyen esztétikus
érzék, gyakorlat
Gazdaságossági kérdések
Költségek az építési költséghez viszonyítva:
− tervezési díj ~5%
− építési költség 100%
− fenntartás
~1 – 1.5%/év
A kivitelezéshez tartozó költségek
Felvonulás
8%
Alépítmény +
felszerkezet
78%
Hídtartozékok
14%
Alépítmény (30%) 23,5%
Felszerkezet (70% ) 54,5%
Cölöp,
cölöpfej 5,5%
Állvány, zsaluzat 20%
Alépítményi falazatok 18%
beton 10%, betonacél 24,5%
3

1. előadás:
Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek fajtái, hídfelszerkezetek
előregyártása. Ortotróp lemez kialakítása,
kereszteloszlás számítása
1. Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek - keresztmetszet szerint
• gerendahidak
− előregyártott
− bordás
− szekrényes
• lemezhidak
2. Tartóbetétes, sűrűbordás hidak
Tartóbetétes vagy sűrűbordás híd: olyan lemezszerű hídfelszerkezet,
melynél a szerkezet sűrűn egymás mellé helyezett előregyártott gerendákból és
velük együttdolgozó helyszíni vasbeton lemezből áll.
Híd-felszerkezetek előregyártása: A előregyártott gerendák üzemben
készülnek, feszítéssel. Úgy méretezik, hogy építés közben képesek legyen
viselni a saját súlyukat, a pályalemez súlyát és az építési terheket. A
megvalósítás lépései:
− gerendák előregyártása,
− szállítás a helyszínre,
− beemelés a közben elkészített alépítményre,
− együttdolgoztató lemez vasszerelése, betonozás,
− hídtartozékok, burkolat készítés.
Az előregyártott hídfelszerkezet előnyei:
− a felszerkezetnek nincsen állványozási és zsaluzási igénye,
− részben szerelő jellegű gyors építés,
− kisebb helyszíni élőmunka igény.
Az előregyártott hídfelszerkezet hátrányai:
− nagy elemek szállítása,
− drágább a szerkezet, egyszeri nagyobb beruházási igény,
4

− nagyobb technológiai fegyelem.
A jövőben az előnyök kerülnek túlsúlyba, ahogy az élőmunka költsége nő.
Hazai előregyártott hídgerendák
Sűrűbordás híd alulnézetben
5

Sűrűbordás hidak jellemző részletei
3. Sűrűbordás felszerkezet erőjátéka, számítása
A sűrűbordás hídfelszerkezet felfogható „előregyártott beton-helyszíni beton”
öszvértartóként. Építés közben a statikai váz megváltozik. Amíg a helyszíni beton nem
szilárdul meg, addig a felszerkezet önálló gerendák sorának tekinthető, ahol minden gerenda
az önsúlyát és a hozzátartozó lemezsáv súlyát viseli. A helyszíni beton megszilárdulása után a
további terhek (burkolat, hasznos teher) már az ortotróp lemezre kerülnek. A gerendán és az
ortotróp lemezen számított igénybevételek összegezhetők. Ez közelítés, mivel az
igénybevételek szuperponálásának feltételei nem állnak fenn maradéktalanul.
Az ortotróp lemez számítása az alábbi differenciál
egyenleten alapszik:
D
4
4
∂ w ∂ w
+ 2 H
4
2
∂x
∂x
∂y
+ D
4
∂ w
4
∂y
x y
=
2
p( x, y )
Nyomatékok:
2
2
2
2
⎛ ∂ w ∂ w
⎟ ⎞
⎛ ∂ w ∂ w
mx = −Dx
⎜ + ν ,
2
2
⎝ ∂x
∂y
⎟ ⎞
my = −Dy
⎜ + ν ,
2
2
⎠
⎝ ∂y
∂x
⎠
m
xy
2
∂ w
= −(
1−ν ) DxDy
(Huber) ν x
= ν y
= ν esetén
∂x∂y
6

Az előregyártott gerendákból és helyszíni lemezből kialakított sűrűbordás felszerkezet
igénybevételeit az ortotróp lemezek elméletével, a véges elemek, illetve a véges sávok
módszerével vagy tartórácsmodellel számítjuk.
A közelítő számítás: Guyon-Massonet módszerével végezhető. Célja a felszerkezet
legnagyobb igénybevételű főtartóján (szélső főtartó) a kereszteloszlási ábra meghatározása. A
módszer nemcsak a hajlító-, hanem a csavarómerevséget is figyelembe veszi. A
kereszteloszlási hatásábrában rejlő egyszerűsítés: a felületszerkezet hossz- és keresztirányú
vizsgálatának szétválasztása.
Ennek főbb lépései:
A helyettesítő merevségek meghatározása:
Helyettesítő fejlemez vastagsága: az elfordulási merevségek egyenlőségéből. A helyszíni
betont azonos merevséget képviselő előregyártott betonkeresztmetszetre transzformáljuk.
Fajlagos hajlítómerevségek:
Hossztartó: K f a fenti fejlemezes I keresztmetszet hajlítómerevsége osztva a gerendák
távolságával (az ábrán b l ),
Kereszttartó: K k A pályalemez 1.0 m szélességű sávjának hajlítómerevsége.
Fajlagos csavarómerevségek:
Hossztartó: C f a fenti fejlemezes I keresztmetszet csavarómerevsége osztva a gerendák
távolságával (az ábrán b l ),
Kereszttartó: C k A pályalemez 1.0 m szélességű sávjának csavarómerevsége.
H = C f + C k
A hajlékonysági (ϑ ) és csavarási tényező (α ) meghatározása:
7

ϑ =
l
4
K
K
f
k
α =
K Hf K k
A Guyon-Massonet táblázatokból (vagy grafikonokból) a kereszteloszlási hatásábra
ordinátáinak kikeresése.
A szélső főtartó jellemző kereszteloszlási hatásábrája leterhelve gépjárműteherrel.
Az előregyártott és a helyszíni beton eltérő zsugorodása az öszvér jellegű
szerkezetben az alábbi ábra szerinti feszültségeket okozza. A kétféle beton zsugorodásénak
különbségéből kiindulva a pályalemez myomási merevségével egy fiktív N zs nyomóerő,
valamint a gerenda húzási merevségével egy fiktív H zs húzóerő számítható. Ezeket az
öszvérkeresztmetszetre téve, majd szuperponálva adódik a feszültségábra.
8

A zsugorodási feszültségeket az alábbi ábra szerint a tartóvégen vesszük fel:
A lassú alakváltozás az együttdolgozó szerkezetben az állandó terhek okozta
feszültségek átrendeződéséhez vezet. A monolit lemez lassú alakváltozása nagyobb mint az
előregyártott gerendáké, ezért a pályalemez nyomóigénybevétele idővel kis mértékben
csökken, a semleges tengely följebb vándorol. Egyidejűleg az így jelentkező többlet húzás a
gerendák feszítőbetéteire hárul.
9

2. előadás:
Vasbeton lemezhidak szerkezeti kialakítása és méretezése
Lemezeknek nevezzük azokat a vékony, síkbeli tartószerkezeteket, amelyek a középfelületi
síkjukra merőleges irányban működő terheket kétirányú hajlító- és csavarónyomatékok ( m x ,
m y , m xy ), valamint a középfelületi síkjukra merőleges irányú nyíróerők közvetítésével viselik
és juttatják el az alátámasztásokra. A vékony lemezek h vastagsága az l x , l y oldalhosszakhoz
képest kicsi. Továbbá olyan kis lehajlásokat végeznek, hogy az egyensúlyi és kompatibilitási
egyenletek lineárisak maradnak. Az l/b < 4 aránynak megfelelő szerkezeteket lemezként
számítjuk. (Ahol l a kéttámaszú lemez v fesztávolsága, és b a szélessége). A keskenyebb
szerkezet már gerenda.
1. A lemezhidak osztályozása
Statikai elrendezés szerint:
− kéttámaszú, támaszköz: l = 2 - 15 m feszítés nélkül
l = 25 m-ig feszítve
− folytatólagos, támaszköz: l = 30 m-ig feszítés nélkül
l = 35 m-ig feszítve
− lemezkeretek (manapság ritkábban alkalmazzák)
A keresztmetszet jellege szerint:
Tömör lemezhidak:
Keresztirányban változó vastagságú
konzolos lemezhíd
Szegélybordás lemezhíd
Takaréküreges lemezhidak:
A takaréküregek nem alkalmazhatók a támaszok felett nyírási ill. átszúródás miatt.
10

A híd alaprajzi elrendezése szerint
derékszögű
ferde
„trombita“, ha a hídon útelágazást kell kialakítani.
2. A lemezhidak előnyei és hátrányai
A lemezhidak előnyei (pl. a bordás hidakhoz képest):
− Kedvező teherelosztás. A lemezek - kétirányú hajlítási valamint csavarási merevségük
révén - a terheiket kétirányú teherviseléssel hordják.
− Kis szerkezeti magasság. Ez az előny hídszerkezeteknél a feljáróút
töltésmagasságának csökkentése révén is kihasználható.
− A sík felületű lemezek zsaluzása eléggé könnyen, egyszerűen és gyorsan
végrehajtható;
− Vasalásuk viszonylag egyszerű, nagy felületekre kiterjedő acélbetét hálókat lehet
kialakítani.
− Betonozásuk könnyebben végrehajtható és a beton bedolgozása a viszonylag ritka
vasalás miatt nem ütközik nehézségekbe.
A lemezhidak hátrányai:
− a lemezek helyszíni élőmunka igénye jelentős, lévén, hogy monolit szerkezetek. (A
betontechnológiában bekövetkezett fejlődés révén, újra teret kap a monolit építési
mód.)
− nagy az önsúly is, ezért a lemezek csak viszonylag kis fesztávolság mellett
gazdaságosak. (Nagyobb támaszköz estén, h = 0,75m felett (takarék)üreges lemezkeresztmetszet
alkalmazása célszerű.)
− teljes beállványozást igényel
11

3. Hídlemezek számítása
A számítás a vékony lemezek biharmónikus differenciálegyenletén alapszik:
Izotróp lemez egyenlete:
4
4
4
∂ w ∂ w ∂ w p( x,y )
+ 2 + =
4 2 2 4
∂x
∂x
∂y
∂y
D
Nyomatékok:
2
2
2
2
m ⎛ ∂ w ∂ w ⎞
= −D
⎜ +
⎟
2
2
⎝ ∂x
ν x ∂y
, ⎛ ∂ w ∂ w
⎠
⎟ ⎞
m y
= −D
⎜ + ν ,
2
2
⎝ ∂y
∂x
⎠
2
∂ w
m xy
= −(
1−ν
)D
∂x∂y
Peremfeltételek: A leggyakoribb elrendezés, hogy két szemben fekvő oldalon szabad
feltámaszkodás, a másik két szemben lévő oldal szabad perem.
Nyomatékok közelítő értékei vasalás számításához:
m +
x,vasal
= mx
mxy
m
y ,vasal
= my
+ mxy
Kézi számítás koncentrált terhekre: a kerékterheket nagy intenzitású foltszerű teherként
vesszük figyelembe. A Pucher-féle hatásfelületeket terheljük le.
Derékszögű lemezek erőjátéka
Két szemben lévő peremén szabadon felfekvő, másik két peremén szabad derékszögű
lemezek jellemző nyomatéki ábrái önsúlyteherre:
12

Ferde lemezek erőjátéka
A fő teherviselési irány a tompaszögeket összekötő átló felé tér el.
Önsúlyból származó m y , m ϕ nyomatékok a tompaszögű peremnél.
4. Lemezhidak vasalása
Egynyílású egyenes lemezhíd vasalási részletei. Előfordulhat, hogy a támasz közelében
kengyelezés is szükséges.
13

Ferde lemezhidak vasalása
Ferde hidakra Leonhardt lemezvasalási javaslatai:
− Ha ϕ > 60° és b/l ~ 1:2 ( kis ferdeségű széles hidak ), akkor az oldalakkal párhuzamos
vasalás a célszerű alul is, felül is. A szabad peremeket kengyelezéssel kell ellátni (a
ábra),
14

− Ha ϕ > 60° és b/l > 1:2 ( nagy ferdeségű széles hidak ), akkor a vasalást derékszögű
háló alkotja, mégpedig úgy, hogy a hídtengelyirányú vasalás merőleges az
alátámasztási vonalakra alul is, felül is. (b ábra).
− Ha ϕ < 70° és b/1 < 1:2 ( kisferdeségű keskeny hidak ), akkor a vasalás egyik iránya a
szabad peremekkel párhuzamos, míg a másik irányú vasalás mezőközép táján
merőleges a szabad peremre és a szélső tartományokban legyezőszerű (c ábra).
15

3. előadás:
Bordás hidak szerkezeti kialakítása és méretezése
Bordás hidaknak nevezzük azokat a nyitott keresztmetszetű hidakat, melyeknek fő
teherviselő elemeit, azaz a főtartóit hosszbordák alkotják. A bordás hidak nyitott
keresztmetszetű hidak.
Gazdaságos nyílásméret:
− < 20 m nem feszített felszerkezet,
− < 40 m feszített felszerkezet
A felszerkezet fő részei :
− a főtartók ( hossztartók ),
− a kereszttartók ( a főtartókat keresztirányban összekötő tartók ),
− a pályalemez ( pályaszerkezet ).
A bordás hídfelszerkezeteket a következő szempontok szerint osztályozhatjuk:
• A pálya magassági elrendezése szerint: felső- süllyesztett- alsópályás
A süllyesztett pályás bordás hidak (vagy a teknőhídak):
− előnye: az űrszelvény felett k szerkezeti magassággal megépíthetők;
− hátránya: a szerkezet a kis főtartó nyomott öv miatt csak keskeny útpálya
kialakítására alkalmas,
esztétikailag kedvezőtlen a teknőhíd vaskos megjelenése,
pszichológiai szempontból pedig az autósokban bezártság érzetét kelti.
Ennek megfelelően közúti teknőhidakat elsősorban csak kisebb jelentőségű esetekben
építenek. A vasúti hídépítésben viszont ez a hídfajta elterjedt, mert az ágyazat
nehézség nélkül átvezethető rajta. Kedvező az is, hogy a vasúti kocsiban utazókban az
említett nyomasztó érzés nem alakul ki.
• A bordák száma szerint: egy-, két- és több bordás hidak
16

A bordás hídfelszerkezet szerkezeti elemeinek funkciói az erőjátékban:
• A bordák funkciói:
- hosszirányú hajlítás nyírás,
- pályalemezzel együttdolgozva csavaró nyomaték felvétele - vízszintes terhekre
övekként dolgoznak
- pályalemez rugalmas befogása
• A kereszttartók funkciói:
- vég kereszttartó: teherelosztás a saruk között,
- közbenső kereszttartó: alaktartás, kedvezőbb kereszteloszlás.
• A pályalemez funkciói:
- keresztirányú teherátadás
- alaktartás
- hosszirányú nyomaték felvételében együttdolgozás csavarásra,
- vízszintes teherre nyírt tárcsa
Egybordás hidak alkalmazási területei
Keskeny gyalogos, illetve mezőgazdasági hidakat (legfeljebb 7 m szélességig)
általában egyetlen bordával építenek: Ezeknek a hidaknak a híd alapterület l m 2 -ére eső
betonfelhasználása 0,35 - 0,55 m 3 . A borda vastag kell legyen, hogy a féloldalas terhelésből
származó csavarónyomatékokat fel tudja venni, egybordás híd csavarás nélkül nem áll meg.
Ennek megfelelően a szélső támaszoknál erős végkereszttartó és kettős saru alkalmazandó. A
csavarónyomatékokra mértékadó teherállás sakktáblaszerű.
Kétbordás hidak
Általában a kétbordás hidak a leggazdaságosabbak. Az l/h karcsúsági arány függ a
kereszttartók számától és kialakításától. Megépült példák alapján:
l
• ≈ 12
h
l
• ≈ 12 −15
h
ha nem alkalmazunk kereszttartót,
ha alkalmazunk kereszttartót, de a pályalemezzel nincs egybe-
betonozva,
17

l
• ≈ 20
h
ha a kereszttartók a pályalemezzel egybe vannak betonozva, nagyobb
nyílásméret estén több kereszttartóval.
A kereszttartó a felszerkezet alaktartását javítja.
A bordás felszerkezet keresztmetszeti deformációi szimmetrikus és aszimmetrikus terhek
esetén.
A pályalemeztől elválasztott kereszttartót is alkalmaznak, azért, hogy felette negatív
nyomaték a pályalemezben ne keletkezzen, és így a pályalemez vasalása hosszirányban végig
változatlan maradhasson. Természetesen az elválasztás miatt a kereszttartó hajlítómerevsége
jelentősen kisebb, mint monolitikus egybeépítés esetén.
Ha terveznek kereszttartót akkor egy nyílásban hármat célszerű alkalmazni. A vég
kereszttartó a csavarást adja le az alépítménynek, a közbenső kereszttartó leghatékonyabb a
hajlítónyomatéki maximum közelében.
Manapság a zsaluzási nehézségek miatt inkább kerülik a kereszttartó alkalmazását.
Bordával együttdolgozó lemezszélesség
Széles fejlemezű T vagy L keresztmetszet fejlemezének a bordától távoli sávjai a
teherviselésben csak kisebb mértékben vesznek részt. Az alábbi ábra az fejlemezben a
hosszirányú normálfeszültségek megoszlását mutatja. Ez a jelenséget hívják a „shar-lag”-nek.
A számítás elve: A fejlemezben egy adott vízszintes vonal mentén a sík keresztmetszetek
elvének megfelelő konstans feszültséget tételezzük fel, vagyis eltekintünk a feszültségnek az
alábbi ábra szerinti csökkenésétől. Ennek ellentételezésére csak kisebb „együttdolgozó”
lemezszélességet veszünk figyelembe.
18

Az ábrán szereplő két megoldási lehetőség közül a felső az azonos feszültségre, az alsó az
azonos görbületre épül.
Kereszteloszlás
A hossztengelyhez képest külpontos teherelrendezés az egyik bordát jobban igénybe veszi.
Ezt a kereszteloszlással vesszük figyelembe. A kereszteloszlás számításához különböző
modelleket készíthetünk:
Kereszteloszlási hatásábra. A fenti ábra megmutatja, hogy a vándorló egységerőből
az 1. számú borda milyen arányban részesül.
19

a) Kéttámaszú átvitel. Ez a legegyszerűbb kereszteloszlás, a modellben a bordák
csuklóval kapcsolódnak a pályalemezhez, a felszerkezet csavarómerevségét
kikapcsoljuk, ami erősen a biztonság javára közelítő megoldás.
b) Nem alaktartó keresztmetszet feltételezésével, lemezművek számítására alkalmas
modellek.
c) Alaktartó keresztmetszet. Megoldás pl. Cornelius módszerével (lásd szekrényes
hídfelszerkezet).
A keresztmetszet vizsgálata keresztirányú hajlításra
A keresztmetszetet a bordák alsó élén csuklósan megtámasztottnak tekintjük és a
keresztmetszetet a továbbiakban keretként vizsgáljuk.
Az M k konzolnyomatékból származó M l lemez és M b bordanyomatékok számítása
20

4. előadás:
Szekrényes keresztmetszetű hidak szerkezeti kialakítása és
méretezése
A zárt, szekrényes keresztmetszetű gerendákat szekrénytartóknak nevezzük. Ezen
szerkezetek legfőbb előnye az, hogy viszonylag kis anyagfelhasználás mellett teherbíróak és
gazdaságosak. Ennek az az alapvető oka, hogy a hajlítási és főleg a csavarási merevségük
sokkal nagyobb, mint a bordás keresztmetszetűeké.
1. A hídfelszerkezet kialakítása
A szekrényes hidak celláinak gazdaságossági szempontból az optimális darabszáma a
hídszélességtől és a tartómagasságtól függ. A lehetséges kialakítások:
b < 13 m
13 < b < 18 m
18 < b < 25 m
Ha nem áll rendelkezésre elegendő tartómagasság (pl. űrszelvényi okokból), akkor
többcellás szekrény-keresztmetszetű hidat célszerű építeni.
Egyenes tengelyű hidaknál a bordás hídkeresztmetszetek a leggazdaságosabbak,
feltéve persze, hogy kellően nagy szerkezeti magasság vehető fel. A szekrényes
keresztmetszet előnye akkor mutatkozik meg,
− ha a szerkezeti magasság korlátozott,
− ha nagyok a csavarónyomatékok (íves vonalvezetés, nagy pályakonzolok),
− ha belsőkábeles szabadvezetésű utófeszítést alkalmaznak.
A Diafragmák, kereszttartók kialakítása
A szekrényes keresztmetszet alaktartóbb, mint a nyitott keresztmetszet, de kereszttartóra
szükség lehet a nagy nyílású szerkezeteknél. A szekrény járhatóságára a belső zsaluzat
eltávolíthatósága érdekében van szükség. A keresztartón alkalmazott nyílás a közművek
átvezetésére is lehetőséget ad. Lehetséges kialakítások az alábbi ábrán:
21

2. Szekrényes keresztmetszetű tartók erőjátéka
A hosszirányú normálfeszültségeknek a keresztmetszeten belüli megoszlását (a bordás
hidakhoz hasonlóan) “shear lag” jelenség jellemzi. Ezért itt is kell együttdolgozó
lemezszélességet számítani.
A zárt cellát a nagy csavarómerevség jellemzi. A cella csavarómerevsége (nyírófolyam)
domináns a keresztmetszetet alkotó elemek (cella oldalfalai, pályakonzolok) csavarómerevségével
összehasonlítva.
A zárt cella csavarási (De Saint Venant) inerciájának meghatározása.
A fenti ábrán:
− b i , v i a cella alkotó lemezeinek szélessége ill. vastagsága,
− A 0 a cella középvonala által bezárt terület,
− I tB a cella Bredt-féle csavarási inercianyomatéka,
22

− I tS a cellát alkotó lemezek együttes csavarási inercianyomatéka (mintha a cella
hosszában fel lenne vágva),
− W tBi W tSi a cella i-ik elemének csavarási keresztmetszeti modulusa, a zárt ill nyitott
keresztmetszet esetén
− M t a teljes csavarónyomaték,
− M tB , M ts az I tB -re ill az I tS -re eső csavarónyomatéki hányad,
A felszerkezet igénybevételeinek meghatározásában a kereszteloszlási hatásábra
szerepe hasonló, mint a bordás hidaknál: a keresztirányú és a hosszirányú vizsgálat
szétválasztása abból a célból, hogy a hosszirányú hajlító- és csavarónyomatékokra egy
hosszirányú vonalas tartót (bordát) lehessen vizsgálni.
A zárt cella nagy csavarómerevsége a keresztirányban aszimmetrikus terhelésből
származó igénybevételek kedvezőbb elosztását eredményezi bordák között (a kétbordás
híddal összehasonlítva). A kereszteloszlási hatásábra jellemző ordinátáinak meghatározását
egycellás szekrény esetén az alábbi ábra szerint végezzük. Ennek lényege, hogy alaktartó
keresztmetszetet feltételezve a tartó csavarónyomatékra bekövetkező deformációját egy
hajlítási és egy (De Saint Venant-féle) csavarási részre bontjuk:
Cornelius-féle közelítő kereszteloszlási hatásábra egycellás szekrényes keresztmetszet esetén.
A csavarónyomaték egy részét a főtartók hajlítással veszik fel. A nyírófeszültségekkel
felveendő csavarónyomatéki hányad:
M cs
′ = Py( 1 − 2Δη
)
23

A szekrénytartón általában gátolt csavarás lép fel. Ennek oka lehet:
− gátlás a befogásnál (támaszok),
− a hossz mentén változó csavarónyomaték,
− diafragmák.
A diafragmák az öblösödést akadályozzák. Ennek hatása járulékos hosszirányú nyomaték,
normálfeszültség és másodlagos nyírófeszültség.
A szekrénytartó jellemző deformációi szimmetrikus ill. antimetrikus teherelrendezésből:
A hossztengelyhez képest külpontos teher az alábbi módon bontható fel szimmetrikus és
antimetrikus összetevőre:
Az antimetrikus teher felbontható egy elcsavarodást és egy torzulást okozó részre:
24

A szekrény keresztirányú nyomatékainak számításához a bordák alatt fiktíven
megtámasztott zártkeret modellt használhatjuk.
A mérnöki tervezési gyakorlatban általában arra törekszünk, hogy megfelelő
diafragma elrendezéssel alaktartó, gyakorlatilag nem torzuló keresztmetszeteket tervezzünk.
A diafragmák azonban megnehezítik a kivitelezést, ezért e tekintetben is kompromisszumra
van szükség.
3. Szekrényes hidak építése
Hagyományos építési mód: Teljes aláállványozás zsaluzás. Ritkán alkalmazzák, csak
kisebb hidaknál, ahol a korszerű technikák nagy eszközigénye a fajlagos költségeket nagyon
megnövelné.
Nagyobb nyílású szekrényes hidak építése a korszerű építési hídtechnikák
valamelyikével:
− Szabadszerelés. Ezt az építési rendszert általában az l t = 50-140 m közötti
nyílástartományban alkalmazzák.
− Szabadbetonozásos módszer. Alkalmazás általában az l t = 60-260 m
nyílástartományban.
− Szakaszos előretolásos módszer. Alkalmazás a l t = 30-140 m közötti nyílások
esetén.
25

5. előadás:
Vasbeton hidak meghibásodása, megerősítési lehetőségei.
Hídesztétika
1. Vasbeton hidak meghibásodása
Vasbeton hídszerkezetek hibái:
• tervezési,
• kivitelezési,
• fenntartási.
hibák forrása
emberi mulasztás
90%
más, előre nem látható hiba
10%
tervezési hiba – 40%
kivitelezési hiba – 40%
elhasználódás – 10%
A tervezéssel összefüggő hibák az alábbi módon csoportosíthatók:
• Szerkezeti (a teherviselő szerkezet) súlyos hibák:
− helytelen teher, vagy statikai modellválasztás, egyes hatások elhanyagolása, mint
pl. lassú alakváltozás, hőmérsékleti teher, járművel csavarásra való leterhelés
elhagyása,
− hibás szilárdságtani méretezés,
− helytelen építéstechnológia választása (pl. beemelésnél kifordulás).
• Kiegészítő szerkezetek hibás tervezése
− sózás miatt gyors károsodás,
− helytelen vízelvezetés, rossz szigetelési technológia,
− hibás dilatáció tervezése.
A kivitelezéssel összefüggő hibák az alábbi módon csoportosítható:
• Előkészítés
− helytelen betontechnológia,
− zsaluzás – felúszás, állványozás,
26

− beemelés.
• Tényleges kivitelezés
− alak és mérethibák, (pl. előregyártott tartóé),
− vasalás elmozdulása,
− utókezelés hiba,
− hibás üreges betonozás.
A fenntartás hibái:
− sózás miatti korrózió,
− dilatáció, saruk karbantartásának elmulasztása,
− burkolat szigetelés javításának elmulasztása.
A hídfenntartás gazdasági vonatkozásai
Ország, földrész Híd db. A hídállomány értéke
10 9 U$
Fenntartás az érték
%-ában
Svéd 12000 4.2 0.8
Észak-Európa 60000 9.2 1.0
Dél-Európa 40000 7.5 1.5
Észak-Amerika 560000 113 2.5
Magyarország 5800 26*10 9 Ft 0.56
Magyarországi hidak
• Kor szerint: 18% 1945 előtti
50% 1945-1969 átlag 35 év
32% 1969 után
• Teherbírása < 20t 59%
• Kocsipálya szélesség < 6.5 m 27%
2. Vasbeton hidak javítása
A hídjavítási módok az alábbi módon csoportosíthatók:
• felületi javítás, repedések javítása
• teherbírás növelése.
Felületi javítás
A felületi javítás a korróziós károk javítására irányul, lehet szilikát bázisú, vagy műgyanta
bázisú bevonat.
27

Repedések javítása
A víznek a repedéseken való behatolását meg kell előzni, ez felszerkezetek esetében
elsősorban a szigetelés kijavítását jelenti. A híd szigetelési rendszerének rendbehozatala
mellett a repedések kezelése, javítása a legfontosabb feladat. A repedések javítása lehet
telítés, injektálás vagy repedésáthidalás.
• Telítés
A telítés műveleténél - az injektálással szemben - a repedést nyomás nélkül töltik ki,
mégpedig általában kis viszkozitású epoxigyantával vagy akrilgyantával. Az anyag úgy
jut be a repedésbe, hogy a felületet a gyantával elárasztják, és/vagy szükség esetén
ecsetelést alkalmaznak. Ennek megfelelően ezzel az egyszerű eljárással csak vízszintes
vagy közel vízszintes és száraz felületek esetén érhetünk el eredményt. Telítés előtt a
repedést és környezetét alaposan meg kell tisztítani.
• Injektálás
A hídfenntartási munkálatok közül az egyik legfontosabb a repedések szakszerű
kiinjektálása, amin a berepedt beton hézagainak folyékony kitöltőanyaggal (általában
kis, ritkábban nagy) nyomás segítségével történő kitöltését értjük.
• Repedésáthidalás
Elegendő repedésáthidaló réteget ( vagy rétegrendszert ) felhordani, ha csupán az
célunk, hogy a káros anyagok ( sók, füstgázok ) ne jussanak be a repedésen keresztül a
betonba. Erre a célra is általában valamilyen műgyanta alapú védőanyagot hordanak fel.
Megerősítés
Mikor erősítsük meg a szerkezetet?
− ha szemmel látható tönkremenetel, korróziós károsodások, alakváltozások,
repedések, stb. jelentkeznek;
− ha a szerkezet nem felel meg teherbírási, alakváltozási, repedéskorlátozási stb.
követelményeknek;
− ha az építmény funkcionális követelményeket nem elégít ki;
− ha a károsodást okozó folyamat megállítható.
A megerősítés módjai tömegnöveléssel tömegnövelés nélkül
passzív erősítés
- együttdolgozó lemez,
köpeny
- lőtt beton köpeny
- acélszerkezet
- ragasztott acéllemez
- szénszálas lamella
- cementinjektálás
- sliccelt vasbeton, többlet acélbetét
aktív erősítés
feszítés:
- rúd
- külsőkábeles
28

• Lövellt (torkrét) beton
A legrégibb megerősítő eljárás a lövellt beton felhordása a régi szerkezetre. A lövellt
beton erősítés úgy készül, hogy aprószemű betont nagy nyomással jól előkészített
szilárd felületre rálövetnek, s a keverék az ütközés hatására tömören feltapad a
felületre. A betont lövető berendezés (a "torkrétágyú") légnyomással működik. A
lövőkében vízzel keveredve nagy sebességgel lép ki a levegőbe. A lövellt beton eljárás
magában foglalja új erősítő vasalás beépítését is.
• Felragasztott acéllemezekkel végrehajtott megerősítés.
A betonfelületnek teljesen síknak kell lennie, és a felületet homokszórással elő kell
készíteni. A ragasztóanyag műanyag alapú, általában epoxigyanta. A ragasztott
erősítőlemez végeinél általában egy-egy acél rögzítőelem pl. HILTI csap is van.
Alternatívát jelentenek az üvegszálakból és karbonszálakból készített szalagok, de ezek
még nem terjedtek el jelentősebb mértékben.
• Külsőkábeles feszítés
Lényege, hogy a tartó teherbírását pótlólagos feszítés réven bevitt normálerővel
növeljük. A szabadkábeles feszítés és megerősítés a 70-es évek elején kezdett igazán
elterjedni, mert akkorra már rendelkezésére álltak az eljárás alkalmazásához szükséges
gyárilag korrózióvédett, zsírozott, polietilén burkolócsőben vezetett feszítőkábelek.
Megerősítés utólagos feszítéssel
29

3. Hídesztétika
A mérnök és építőművész kapcsolta:
A 19. századig nem volt különbség mérnök és az építész között. Azóta az
ismeretanyag rohamos növekedése, valamint új építőanyagok megjelenése döntő változást
hozott. A kétfajta hivatás szétválását az egyetemi oktatási rendszer is elősegítette. A mérnök
inkább a szerkezetekkel és a méretezési problémákkal foglalkozott; így az esztétikai
kérdéseket már nem kezelte azonos súllyal.
A hídtervezés esztétikai követelményei
A jó tervnek teljes mértékben ki kell elégíteni a funkció, a statika és a gazdaságosság
követelményeit. Nem engedhető meg, hogy a híd jellegtelen, unalmas legyen. Nem szabad.
elfelejteni, hogy akármilyen kiváló a méretezés, akármilyen jól vannak is a részetek
megtervezve, a hídnál az esztétikai hatás a döntő. A főbb elvek, melyeknek betartása
legalább a durva hibák ellen védenek a következők:
− A híd hűen fejezze ki a funkció követelményeit.
− Mutassa meg a szerkezetet és legyen anyagszerű.
− Részleteiben legyen egyszerű és következetes, összességében pedig harmonikus.
− A híd a stabilitás és biztonság érzetét keltse.
− Illeszkedjék bele környezetébe.
− Alkalmazkodjon az átvezetett út esztétikai követelményeihez is.
− Lehetőleg minél kevesebbet vegyen el a kilátásból.
− Korszerű szerkezetekből álljon.
− Ne tartalmazzon semmi felesleges díszítő elemet.
Ezeknek a szabályoknak a szem előtt tartása sokat segíthet. Általánosan elfogadott tény, hogy
a jó terv alapja a funkció hű kifejezése. Minden esetleges többlet, amit az esztétikusabb
megjelenés érdekében a tervhez hozzáadnak, ugyanezt az elvet kell hogy szolgálja. Általában
hibás, ha a szerkezet, erőjátékát elrejtik, vagy ha díszítő szándékkal tudatos hamisítást
követnek e1, például lapos vasbeton ívet faragott mészkő lapokkal burkolnak. Közismert
tény, hogy a jó terv egyben egyszerű is.
Fontos gyakorlati szabályok:
− A híd legyen karcsú és áttetsző.
− Alapvető követelmény, hogy alkalmazkodjék környezetéhez. Legyen az városi, vagy
vidéki környezet. Más jellegűnek kell lennie, egy síkvidéki, vagy dombos hegyes
környezetben építendő hídnak. A nyitott környezet merészebb, a városi zártabb
vonalvezetést enged meg.
− Megfelelő-e a hossz- szelvény lekerekítés? Síkvidéken általában a töltés a kúp tetejéig
terjedjen.
30

− Fontos a nyitva tartandó tér szélességének és magasságának viszonya. Fekvő tégla
alak általában kedvezőbb.
− A nyílásbeosztás legyen harmonikus. Általában a páratlan beosztás kedvezőbb.
Három nyílás esetén a középső legyen nagyobb. Több nyílás esetén az egyenlő
nyílásbeosztás is elfogadható.
− A híd vonalvezetése legyen nyugodt, gondolva az esetleges kiékelések arányára.
− Gondot kell fordítani arra, hogy a nyílások, és pillérek mérete arányos legyen.
− A szimmetrikus elrendezés a kiegyensúlyozás érzetét kelti, de a hídközép lehetőleg ne
− legyen hangsúlyos.
− A híd színét illetően a semleges világos színek általában kedvezőbbek.
− A pilléreknél általában a függőleges kialakítás a kedvező, ferde alátámasztást csak
indokolt esetben alkalmazzunk.
− Figyelemmel kell lenni a szárnyfalak hídhoz viszonyított méretéhez.
− Fontos, hogy a felszerezet csatlakozása az alépítményhez esztétikus legyen.
− A hídszegély kiképzése fontos, egyrészt esztétikai és közlekedés biztonsági, másrészt
híd fenntartási szempontokból.
− Messziről szemlélve a hidat, mint egyetlen háromdimenziós szerkezet tűnik fel, de
mindinkább közeledve előtűnnek a részletek is, melyek között talán a leglényegesebb
a korlát. A korláttal szemben döntő szempont, hogy a biztonság érzetét keltse. Fontos
szempont a folytonosság is. Ebből a szempontból kedvező, ha a korlát a töltésen is
folytatódik. A korlátoknál függőleges és vízszintes osztást alkalmaznak. Kedvezőbb a
vertikális osztás. A korlát színe valamivel világosabb legyen mint a híd. Az
alumínium hídkorlát tetszetős és nem igényel fenntartást.
A fenti szabályok szem előtt tartása sokat segíthet, de a kérdést alapvetően nem tudja
megoldani, mert az intuíciót és az alkotó művészi képzeletet semmilyen szabály sem
pótolhatja.
31

Kiegészítés:
Hídépítési módszerek
1. Az építési módszerek csoportosítása:
Monolitikusan
• hagyományos állványzattal
• korszerű állványzattal
• szabad betonozás
• szakaszos előretolás
Előregyártással
• előregyártott elemek beemelése
• szabad szerelés
Egy másik megközelítés szerint hagyományos és korszerű építési módokat különböztetünk
meg.
Hagyományos, monolitikus építési módszerek
Monolit bordás lemez építése teljes beállványozással
A zsaluzatkialakítás szempontjai:
− Anyagtakarékosság, lehetőleg ne daraboljuk a faanyagot, szétbonthatóság, hézagok a
fapallók között (duzzadás),
− Állvány készítésénél fontos a süllyedés minimalizálása. Ez befolyásolhatja a célszerű
betonozási sorrendet is. Az állványzat összeállításánál gondolni kell a
szétszerelhetőségre is. Fontos az állvány leereszthetősége is. Nagy méretű szerkezetek
pl. ívhidak állványainak leeresztésénél a sorrend nem közömbös. Hibás leeresztési
sorrend károsíthatja a szerkezetet.
32

A hagyományos építési mód hátrányai:
A hagyományos faanyagú zsaluzat készítése sok (egyszer vagy legfeljebb néhányszor
használható) faanyagot és sok helyszíni élőmunkát igényel. Hosszabb építés.
Ívhidak építése hagyományos és korszerű állványzattal
Korszerű építési módszerek
Előregyártott gerendák beemelése. Vegyes (előregyártott, monolit) építési mód.
Az előregyártásból származó előny:
− zsaluzó anyag megtakarítása,
− élőmunka csökkentés,
− szerelő jelleg,
33

− építési idő rövidítése,
− időjárástól kevesebb függőség,
− tipizálás, jobb, egyenletesebb minőség,
A módszernek vannak bizonyos hátránya is:
− nagyobb beszerzési költségek
− nagyobb technológiai fegyelem
− nagyobb fajlagos acéligény
− kényes kapcsolatok
Az alábbi módszereket tipikusan szekrényes keresztmetszetű hidak építésénél alkalmazzák:
2. Szabad szerelés
Max. nyílástartomány 50-140 m. Előny: állványzat elhagyása, rövidebb építési idő,
előregyártás és az alapozás egyidejűleg történhet, gépesített építés kis létszámmal, jégzajlás
árvíz nem zavar.
Hátrány: nagy súlyú elemek, jól képzett szakemberek kellenek, fúgák kényesek.
Az emelési súly miatt az elemek mérete korlátozott, ezért sok a fúga. A mérlegszerű
szerkezet állékonyságát gyakran az első jobb és bal oldali zöm lefeszítésével kell stabilizálni.
A zárózöm mezőközépen monolitikusan készül.
3. Szabad betonozás
A szabadbetonozás a DYWIDAG cég szabadalma, melynek segítségével nagyméretűfeszített
vasbeton hidak állványzat nélkül készíthetők. A konzolos szabadbetonozásos
34

hídépítési technológiával eddig megépített hidak legnagyobb támaszköze l t = 60-260 m. A
szabadszereléshez képest előnyös, hogy elmaradnak a kényes fugák. A betonozókocsi
téliesíthető, így az építés télen is folytatódhat. A zömök mérlegszerű betonozása történhet a
szimmetrikusan (Győri Kis-Duna-híd), vagy felváltva a két oldalon (Csongrádi Tisza-híd).
4. Szakaszos előretolás
A szakaszos előretolás legnagyobb nyílásai: l t = 30-140 m. A betolt szerkezet elejére könnyű
acélcsőrt szerelnek a konzolnyomaték csökkentése érdekében. A csőr kialakításánál fontos
szempont: a kis súly kellő merevséggel párosuljon. Az építési ütemek:
− a zöm betonozása állványon a hídfő mögött, megszilárdulás, hozzáfeszítés a megelőző
zömhöz,
− a szerkezet megemelése a tolósajtónál
− előretolás a tolósajtóval a sajtó lökethosszáig
− leeresztés, az emelő ajtó visszavitele eredeti helyére
Egy zömhossznyi előretolás után új zöm betonozása következik a lépések ciklikus
ismétlésével.
A szakaszos előretolás lépései
35

A toló- és az emelősajtó elrendezése
5. Feszítés a konzolos és szakaszos előretolásos módszereknél
A szakaszosan előretolt hídnak mind az alsó, mind a felső övét feszítik. A feszítő betétek
száma a hossz mentén általában azonos, mivel a tolás közben minden keresztmetszet
valamikor támasz fölött, valamikor mezőközépen van. A nagyobb negatív nyomatékok miatt
a felső öv feszítése erősebb. A végleges helyzet elérése után sok esetben negatív
feszítőbetéteket vesznek ki a támaszoknál és pozitívakat a mezőkben és ha kell még
pótlólagos feszítést is alkalmazhatnak a további önsúly ill. hasznos terhekre.
A konzolos építési módszerrel (szabad betonozás, szabad szerelés) épített hidak
feszítésére a két kábelcsalád jellemző. Az első kábelcsaládot a „negatív” kábelek alkotják,
feladatuk az építés közbeni konzolos statikai vázon fellépő negatív nyomatékok felvétele. A
másodok kábelcsaládot a „pozitív” kábelek adják. A zárózöm elkészülte után a felszerkezet
többtámaszúvá válik és a további terhekre a mezőben pozitív nyomatékok keletkeznek. E
pozitív nyomatékokat a lassú alakváltozás miatti igénybevétel átrendeződés is növeli. (Az
igénybevétel átrendeződés speciálisan a statikai váz építés közbeni megváltozásának
következménye.). A pozitív kábeleket ezen hajlítónyomatékok viselésére kell alkalmazni.
Az első kábelcsalád
36

A második kábelcsalád
Irodalom
[1] Dr. Dalmy Dénes: Hídépítés. Vasbeton hidak előadások. Kézirat 2007.
[2] Dr. Jankó László: Vasbeton hídszerkezetek. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1998.
(készült a PHARE projekt támogatásával)
[3] Dr. Bölcskei Elemér: Beton- vasbeton és feszítettbeton hidak. Tankönyvkiadó, Budapest
1973.
[4] Huszár Gyula: Közúti hidak esztétikai kérdései. Mélyépítéstudományi Szemle. 1976.
3.sz pp. 101-106
37