Letöltés - Hidak és Szerkezetek Tanszéke

EURÓPAI UNIÓSTRUKTURÁLIS ALAPOKHÍDÉPÍTÉSBMEEOHSAS09 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére„Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése”HEFOP/2004/3.3.1/0001.01

Tartalom1. rész: Vasbeton hidak2. rész: Acél- öszvérhidak3. rész: Hídépítési alapok, alépítmények

HídépítésVasbeton hidakÖsszeállította: Dr. Huszár ZsoltDr. Dalmy Dénes előadásai [1] alapjánDr Jankó László ábraanyagának [2] felhasználásávalBevezetés a tervezésbeTartalom1. hét:Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek fajtái, híd-felszerkezetekelőregyártása. Ortotróp lemez kialakítása, kereszteloszlás számítása2. hét:Vasbeton lemezhidak szerkezeti kialakítása és méretezése3. hét:Bordás hidak szerkezeti kialakítása és méretezése4. hét:Szekrényes keresztmetszetű hidak szerkezeti kialakítása és méretezése5. hét:Vasbeton hidak meghibásodása, megerősítési lehetőségei. Hídesztétika6. hét:Hídépítési módszerekIrodalom

Bevezetés a tervezésbeA hídépítés – hídmegvalósítás folyamataHídépítésTervezésKivitelezésFenntartásA tervezés feladata, az alapvető hierarchikus sorrendbiztonságszabványokFeleljen meg a funkciónakLegyen gazdaságosLegyen esztétikusérzék, gyakorlatGazdaságossági kérdésekKöltségek az építési költséghez viszonyítva:− tervezési díj ~5%− építési költség 100%− fenntartás~1 – 1.5%/évA kivitelezéshez tartozó költségekFelvonulás8%Alépítmény +felszerkezet78%Hídtartozékok14%Alépítmény (30%) 23,5%Felszerkezet (70% ) 54,5%Cölöp,cölöpfej 5,5%Állvány, zsaluzat 20%Alépítményi falazatok 18%beton 10%, betonacél 24,5%2

1. hét:Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek fajtái, hídfelszerkezetekelőregyártása. Ortotróp lemez kialakítása,kereszteloszlás számítása1. Vasbeton, feszített vasbeton hídfelszerkezetek - keresztmetszet szerint• gerendahidak− előregyártott− bordás− szekrényes• lemezhidak2. Tartóbetétes, sűrűbordás hidakTartóbetétes vagy sűrűbordás híd: olyan lemezszerű hídfelszerkezet,melynél a szerkezet sűrűn egymás mellé helyezett előregyártott gerendákból ésvelük együttdolgozó helyszíni vasbeton lemezből áll.Híd-felszerkezetek előregyártása: A előregyártott gerendák üzembenkészülnek, feszítéssel. Úgy méretezik, hogy építés közben képesek legyenviselni a saját súlyukat, a pályalemez súlyát és az építési terheket. Amegvalósítás 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,3

− nagyobb technológiai fegyelem.A jövőben az előnyök kerülnek túlsúlyba, ahogy az élőmunka költsége nő.Hazai előregyártott hídgerendákSűrűbordás híd alulnézetben4

Sűrűbordás hidak jellemző részletei3. Sűrűbordás felszerkezet erőjátéka, számításaA sűrűbordás hídfelszerkezet felfogható „előregyártott beton-helyszíni beton”öszvértartóként. Építés közben a statikai váz megváltozik. Amíg a helyszíni beton nemszilárdul meg, addig a felszerkezet önálló gerendák sorának tekinthető, ahol minden gerendaa saját terhét viseli. A helyszíni beton megszilárdulása után a további terhek (burkolat,hasznos teher) már az ortotróp lemezre kerülnek. A gerendán és az ortotróp lemezenszámított igénybevételek összegezhetők. Ez közelítés, mivel az igénybevételekszuperponálásának feltételei nem állnak fenn maradéktalanul.Az ortotróp lemez számítása az alábbi differenciálegyenleten alapszik:D44∂ w ∂ w+ 2 H42∂x∂x∂y+ D4∂ w4∂yx y=2p( x, y )Nyomatékok:2222⎛ ∂ w ∂ w⎟ ⎞⎛ ∂ w ∂ wmx = −Dx⎜ + ν ,22⎝ ∂x∂y⎟ ⎞my = −Dy⎜ + ν ,22⎠⎝ ∂y∂x⎠mxy2∂ w= −(1−ν ) DxDy(Huber) ν x= ν y= ν esetén∂x∂y5

Az előregyártott gerendákból és helyszíni lemezből kialakított sűrűbordás felszerkezetigénybevételeit az ortotróp lemezek elméletével, a véges elemek, illetve a véges sávokmódszerével vagy tartórácsmodellel számítjuk.A közelítő számítás: Guyon-Massonet módszerével végezhető. Célja a felszerkezetlegnagyobb igénybevételű főtartóján (szélső főtartó) a kereszteloszlási ábra meghatározása. Amódszer nemcsak a hajlító-, hanem a csavarómerevséget is figyelembe veszi. Akereszteloszlási hatásábrában rejlő egyszerűsítés: a felületszerkezet hossz- és keresztirányúvizsgálatának szétválasztása.Ennek főbb lépései:A helyettesítő merevségek meghatározása:Helyettesítő fejlemez vastagsága: az elfordulási merevségek egyenlőségéből. A helyszínibetont azonos merevséget képviselő előregyártott betonkeresztmetszetre transzformáljuk.Fajlagos hajlítómerevségek:Hossztartó: K f a fenti fejlemezes I keresztmetszet hajlítómerevsége osztva a gerendáktávolságával (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 gerendáktávolságával (az ábrán b l ),Kereszttartó: C k A pályalemez 1.0 m szélességű sávjának csavarómerevsége.H = C f + C kA hajlékonysági (ϑ ) és csavarási tényező (α ) meghatározása:6

ϑ =l4KKfkα =K Hf K kA Guyon-Massonet táblázatokból (vagy grafikonokból) a kereszteloszlási hatásábraordinátáinak kikeresése.A szélső főtartó jellemző kereszteloszlási hatásábrája leterhelve gépjárműteherrel.Az előregyártott és a helyszíni beton eltérő zsugorodása az öszvér jellegűszerkezetben az alábbi ábra szerinti feszültségeket okozza. A kétféle beton zsugorodásénakkülönbségéből kiindulva a pályalemez myomási merevségével egy fiktív N zs nyomóerő,valamint a gerenda húzási merevségével egy fiktív H zs húzóerő számítható. Ezeket azöszvérkeresztmetszetre téve, majd szuperponálva adódik a feszültségábra.7

A zsugorodási feszültségeket az alábbi ábra szerint a tartóvégen vesszük fel:A lassú alakváltozás az együttdolgozó szerkezetben az állandó terhek okoztafeszültségek átrendeződéséhez vezet. A monolit lemez lassú alakváltozása nagyobb mint azelőregyártott gerendáké, ezért a pályalemez nyomóigénybevétele idővel kis mértékbencsökken, a semleges tengely följebb vándorol. Egyidejűleg az így jelentkező többlet húzás agerendák feszítőbetéteire hárul.8

2. hét:Vasbeton lemezhidak szerkezeti kialakítása és méretezéseLemezeknek nevezzük azokat a vékony, síkbeli tartószerkezeteket, amelyek a középfelületisíkjukra merőleges irányban működő terheket kétirányú hajlító- és csavarónyomatékok ( m x ,m y , m xy ), valamint a középfelületi síkjukra merőleges irányú nyíróerők közvetítésével viselikés juttatják el az alátámasztásokra. A vékony lemezek h vastagsága az l x , l y oldalhosszakhozképest kicsi. Továbbá olyan kis lehajlásokat végeznek, hogy az egyensúlyi és kompatibilitásiegyenletek lineárisak maradnak. Az l/b < 4 aránynak megfelelő szerkezeteket lemezkéntszámítjuk. (Ahol l a kéttámaszú lemez v fesztávolsága, és b a szélessége). A keskenyebbszerkezet már gerenda.1. A lemezhidak osztályozásaStatikai elrendezés szerint:− kéttámaszú, támaszköz: l = 2 - 15 m feszítés nélküll = 25 m-ig feszítve− folytatólagos, támaszköz: l = 30 m-ig feszítés nélküll = 35 m-ig feszítve− lemezkeretek (manapság ritkábban alkalmazzák)A keresztmetszet jellege szerint:Tömör lemezhidak:Keresztirányban változó vastagságúkonzolos lemezhídSzegélybordás lemezhídTakaréküreges lemezhidak:A takaréküregek nem alkalmazhatók a támaszok felett nyírási ill. átszúródás miatt.9

A híd alaprajzi elrendezése szerintderékszögűferde„trombita“, ha a hídon útelágazást kell kialakítani.2. A lemezhidak előnyei és hátrányaiA lemezhidak előnyei (pl. a bordás hidakhoz képest):− Kedvező teherelosztás. A lemezek - kétirányú hajlítási valamint csavarási merevségükrévén - a terheiket kétirányú teherviseléssel hordják.− Kis szerkezeti magasság. Ez az előny hídszerkezeteknél a feljáróúttöltésmagasságának csökkentése révén is kihasználható.− A sík felületű lemezek zsaluzása eléggé könnyen, egyszerűen és gyorsanvégrehajtható;− Vasalásuk viszonylag egyszerű, nagy felületekre kiterjedő acélbetét hálókat lehetkialakítani.− Betonozásuk könnyebben végrehajtható és a beton bedolgozása a viszonylag ritkavasalás miatt nem ütközik nehézségekbe.A lemezhidak hátrányai:− a lemezek helyszíni élőmunka igénye jelentős, lévén, hogy monolit szerkezetek. (Abetontechnológiában bekövetkezett fejlődés révén, újra teret kap a monolit építésimód.)− nagy az önsúly is, ezért a lemezek csak viszonylag kis fesztávolság mellettgazdaságosak. (Nagyobb támaszköz estén, h = 0,75m felett (takarék)üreges lemezkeresztmetszetalkalmazása célszerű.)10

3. Hídlemezek számításaA számítás a vékony lemezek biharmónikus differenciálegyenletén alapszik:Izotróp lemez egyenlete:444∂ w ∂ w ∂ w p( x,y )+ 2 + =4 2 2 4∂x∂x∂y∂yDNyomatékok:2222m ⎛ ∂ w ∂ w ⎞= −D⎜ +⎟22⎝ ∂xν x ∂y, ⎛ ∂ w ∂ w⎠⎟ ⎞m y= −D⎜ + ν ,22⎝ ∂y∂x⎠2∂ wm xy= −(1−ν)D∂x∂yPeremfeltételek: A leggyakoribb elrendezés, hogy két szemben fekvő oldalon szabadfeltámaszkodás, a másik két szemben lévő oldal szabad perem.Nyomatékok közelítő értékei vasalás számításához:m +x,vasal= mxmxymy ,vasal= my+ mxyKézi számítás koncentrált terhekre: a kerékterheket nagy intenzitású foltszerű teherkéntvesszük figyelembe. A Pucher-féle hatásfelületeket terheljük le.Derékszögű lemezek erőjátékaKét szemben lévő peremén szabadon felfekvő, másik két peremén szabad derékszögűlemezek jellemző nyomatéki ábrái önsúlyteherre:11

Ferde lemezek erőjátékaA fő teherviselési irány a tompaszögeket összekötő átló felé tér el.Önsúlyból származó m y , m ϕ nyomatékok a tompaszögű peremnél.4. Lemezhidak vasalásaEgynyílású egyenes lemezhíd vasalási részletei. Előfordulhat, hogy a támasz közelébenkengyelezés is szükséges.12

Ferde lemezhidak vasalásaFerde hidakra Leonhardt lemezvasalási javaslatai:− Ha ϕ > 60° és b/l ~ 1:2 ( kis ferdeségű széles hidak ), akkor az oldalakkal párhuzamosvasalás a célszerű alul is, felül is. A szabad peremeket kengyelezéssel kell ellátni (aábra),13

− Ha ϕ > 60° és b/l > 1:2 ( nagy ferdeségű széles hidak ), akkor a vasalást derékszögűháló alkotja, mégpedig úgy, hogy a hídtengelyirányú vasalás merőleges azalátámasztási vonalakra alul is, felül is. (b ábra).− Ha ϕ < 70° és b/1 < 1:2 ( kisferdeségű keskeny hidak ), akkor a vasalás egyik iránya aszabad peremekkel párhuzamos, míg a másik irányú vasalás mezőközép tájánmerőleges a szabad peremre és a szélső tartományokban legyezőszerű (c ábra).14

A bordás hídfelszerkezet szerkezeti elemeinek funkciói az erőjátékban:• A bordák funkciói:- hosszirányú hajlítás nyírás,- pályalemezzel együttdolgozva csavaró nyomaték felvétele - vízszintes terhekreövekként 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 tárcsaEgybordás hidak alkalmazási területeiKeskeny gyalogos, illetve mezőgazdasági hidakat (legfeljebb 7 m szélességig)általában egyetlen bordával építenek: Ezeknek a hidaknak a híd alapterület l m 2 -ére esőbetonfelhasználása 0,35 - 0,55 m 3 . A borda vastag kell legyen, hogy a féloldalas terhelésbőlszármazó csavarónyomatékokat fel tudja venni, egybordás híd csavarás nélkül nem áll meg.Ennek megfelelően a szélső támaszoknál erős végkereszttartó és kettős saru alkalmazandó. Acsavarónyomatékokra mértékadó teherállás sakktáblaszerű.Kétbordás hidakÁltalában a kétbordás hidak a leggazdaságosabbak. Az l/h karcsúsági arány függ akereszttartók számától és kialakításától. Megépült példák alapján:l• ≈ 12hl• ≈ 12 −15hha nem alkalmazunk kereszttartót,ha alkalmazunk kereszttartót, de a pályalemezzel nincs egybe-betonozva,16

l• ≈ 20hha a kereszttartók a pályalemezzel egybe vannak betonozva, nagyobbnyílásméret estén több kereszttartóval.A kereszttartó a felszerkezet alaktartását javítja.A bordás felszerkezet keresztmetszeti deformációi szimmetrikus és aszimmetrikus terhekesetén.A pályalemeztől elválasztott kereszttartót is alkalmaznak, azért, hogy felette negatívnyomaték a pályalemezben ne keletkezzen, és így a pályalemez vasalása hosszirányban végigváltozatlan maradhasson. Természetesen az elválasztás miatt a kereszttartó hajlítómerevségejelentősen kisebb, mint monolitikus egybeépítés esetén.Ha terveznek kereszttartót akkor egy nyílásban hármat célszerű alkalmazni. A végkereszttartó a csavarást adja le az alépítménynek, a közbenső kereszttartó leghatékonyabb ahajlítónyomatéki maximum közelében.Manapság a zsaluzási nehézségek miatt inkább kerülik a kereszttartó alkalmazását.Bordával együttdolgozó lemezszélességSzéles fejlemezű T vagy L keresztmetszet fejlemezének a bordától távoli sávjai ateherviselésben csak kisebb mértékben vesznek részt. Az alábbi ábra az fejlemezben ahosszirányú normálfeszültségek megoszlását mutatja. Ez a jelenséget hívják a „shar-lag”-nek.A számítás elve: A fejlemezben egy adott vízszintes vonal mentén a sík keresztmetszetekelvének megfelelő konstans feszültséget tételezzük fel, vagyis eltekintünk a feszültségnek azalábbi ábra szerinti csökkenésétől. Ennek ellentételezésére csak kisebb „együttdolgozó”lemezszélességet veszünk figyelembe.17

Az ábrán szereplő két megoldási lehetőség közül a felső az azonos feszültségre, az alsó azazonos görbületre épül.KereszteloszlásA hossztengelyhez képest külpontos teherelrendezés az egyik bordát jobban igénybe veszi.Ezt a kereszteloszlással vesszük figyelembe. A kereszteloszlás számításához különbözőmodelleket készíthetünk:Kereszteloszlási hatásábra. A fenti ábra megmutatja, hogy a vándorló egységerőbőlaz 1. számú borda milyen arányban részesül.18

a) Kéttámaszú átvitel. Ez a legegyszerűbb kereszteloszlás, a modellben a bordákcsuklóval kapcsolódnak a pályalemezhez, a felszerkezet csavarómerevségétkikapcsoljuk. Erősen a biztonság javára közelít.b) Nem alaktartó keresztmetszet feltételezésével, lemezművek számítására alkalmasmodellek.c) Alaktartó keresztmetszet. Megoldás pl. Cornelius módszerével (lásd szekrényeshídfelszerkezet).A keresztmetszet vizsgálata keresztirányú hajlításraA keresztmetszetet a bordák alsó élén csuklósan megtámasztottnak tekintjük és akeresztmetszetet a továbbiakban keretként vizsgáljuk.Az M k konzolnyomatékból származó M l lemez és M b bordanyomatékok számítása19

4. hét:Szekrényes keresztmetszetű hidak szerkezeti kialakítása ésméretezéseA zárt, szekrényes keresztmetszetű gerendákat szekrénytartóknak nevezzük. Ezenszerkezetek legfőbb előnye az, hogy viszonylag kis anyagfelhasználás mellett teherbíróak ésgazdaságosak. Ennek az az alapvető oka, hogy a hajlítási és főleg a csavarási merevségüksokkal nagyobb, mint a bordás keresztmetszetűeké.1. A hídfelszerkezet kialakításaA szekrényes hidak celláinak gazdaságossági szempontból az optimális darabszáma ahídszélességtől és a tartómagasságtól függ. A lehetséges kialakítások:b < 13 m13 < b < 18 m18 < b < 25 mHa nem áll rendelkezésre elegendő tartómagasság (pl. űrszelvényi okokból), akkortöbbcellás szekrény-keresztmetszetű hidat célszerű építeni.Egyenes tengelyű hidaknál a bordás hídkeresztmetszetek a leggazdaságosabbak,feltéve persze, hogy kellően nagy szerkezeti magasság vehető fel. A szekrényeskeresztmetszet 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 kialakításaA szekrényes keresztmetszet alaktartóbb, mint a nyitott keresztmetszet, de kereszttartóraszükség lehet a nagy nyílású szerkezeteknél. A szekrény járhatóságára a belső zsaluzateltávolíthatósága érdekében van szükség. A keresztartón alkalmazott nyílás a közművekátvezetésére is lehetőséget ad. Lehetséges kialakítások az alábbi ábrán:20

2. Szekrényes keresztmetszetű tartók erőjátékaA hosszirányú normálfeszültségeknek a keresztmetszeten belüli megoszlását (a bordáshidakhoz hasonlóan) “shear lag” jelenség jellemzi. Ezért itt is kell együttdolgozólemezszélességet számítani.A zárt cellát a nagy csavarómerevség jellemzi. A cella csavarómerevsége (nyírófolyam)domináns a keresztmetszetet alkotó elemek (cella oldalfalai, pályakonzolok) csavarómerevségévelösszehasonlítva.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,21

− I tS a cellát alkotó lemezek együttes csavarási inercianyomatéka (mintha a cellahosszában fel lenne vágva),− W tBi W tSi a cella i-ik elemének csavarási keresztmetszeti modulusa, a zárt ill nyitottkeresztmetszet 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 hatásábraszerepe hasonló, mint a bordás hidaknál: a keresztirányú és a hosszirányú vizsgálatszétválasztása abból a célból, hogy a hosszirányú hajlító- és csavarónyomatékokra egyhosszirányú vonalas tartót (bordát) lehessen vizsgálni.A zárt cella nagy csavarómerevsége a keresztirányban aszimmetrikus terhelésbőlszármazó igénybevételek kedvezőbb elosztását eredményezi bordák között (a kétbordáshíddal összehasonlítva). A kereszteloszlási hatásábra jellemző ordinátáinak meghatározásátegycellás szekrény esetén az alábbi ábra szerint végezzük. Ennek lényege, hogy alaktartókeresztmetszetet feltételezve a tartó csavarónyomatékra bekövetkező deformációját egyhajlítási 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 nyírófeszültségekkelfelveendő csavarónyomatéki hányad:M cs′ = Py( 1 − 2Δη)22

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 ésantimetrikus összetevőre:Az antimetrikus teher felbontható egy elcsavarodást és egy torzulást okozó részre:23

A szekrény keresztirányú nyomatékainak számításához a bordák alatt fiktívenmegtámasztott zártkeret modellt használhatjuk.A mérnöki tervezési gyakorlatban általában arra törekszünk, hogy megfelelődiafragma elrendezéssel alaktartó, gyakorlatilag nem torzuló keresztmetszeteket tervezzünk.A diafragmák azonban megnehezítik a kivitelezést, ezért e tekintetben is kompromisszumravan szükség.3. Szekrényes hidak építéseHagyományos építési mód: Teljes aláállványozás zsaluzás. Ritkán alkalmazzák, csakkisebb hidaknál, ahol a korszerű technikák nagy eszközigénye a fajlagos költségeket nagyonmegnövelné.Nagyobb nyílású szekrényes hidak építése a korszerű építési hídtechnikákvalamelyikével:− Szabadszerelés. Ezt az építési rendszert általában az l t = 50-140 m közöttinyílástartományban alkalmazzák.− Szabadbetonozásos módszer. Alkalmazás általában az l t = 60-260 mnyílástartományban.− Szakaszos előretolásos módszer. Alkalmazás a l t = 30-140 m közötti nyílásokesetén.24

5. hét:Vasbeton hidak meghibásodása, megerősítési lehetőségei.Hídesztétika1. Vasbeton hidak meghibásodásaVasbeton hídszerkezetek hibái:• tervezési,• kivitelezési,• fenntartási.hibák forrásaemberi mulasztás90%más, előre nem látható hiba10%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, mintpl. lassú alakváltozás, hőmérsékleti teher, járművel csavarásra való leterheléselhagyása,− 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,25

− 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 vonatkozásaiOrszág, földrész Híd db. A hídállomány értéke10 9 U$Fenntartás az érték%-ábanSvéd 12000 4.2 0.8Észak-Európa 60000 9.2 1.0Dél-Európa 40000 7.5 1.5Észak-Amerika 560000 113 2.5Magyarország 5800 26*10 9 Ft 0.56Magyarországi hidak• Kor szerint: 18% 1945 előtti50% 1945-1969 átlag 35 év32% 1969 után• Teherbírása < 20t 59%• Kocsipálya szélesség < 6.5 m 27%2. Vasbeton hidak javításaA hídjavítási módok az alábbi módon csoportosíthatók:• felületi javítás, repedések javítása• teherbírás növelése.Felületi javításA felületi javítás a korróziós károk javítására irányul, lehet szilikát bázisú, vagy műgyantabázisú bevonat.26

Repedések javításaA víznek a repedéseken való behatolását meg kell előzni, ez felszerkezetek esetébenelsősorban a szigetelés kijavítását jelenti. A híd szigetelési rendszerének rendbehozatalamellett a repedések kezelése, javítása a legfontosabb feladat. A repedések javítása lehettelítés, injektálás vagy repedésáthidalás.• TelítésA telítés műveleténél - az injektálással szemben - a repedést nyomás nélkül töltik ki,mégpedig általában kis viszkozitású epoxigyantával vagy akrilgyantával. Az anyag úgyjut be a repedésbe, hogy a felületet a gyantával elárasztják, és/vagy szükség eseténecsetelést alkalmaznak. Ennek megfelelően ezzel az egyszerű eljárással csak vízszintesvagy közel vízszintes és száraz felületek esetén érhetünk el eredményt. Telítés előtt arepedést és környezetét alaposan meg kell tisztítani.• InjektálásA hídfenntartási munkálatok közül az egyik legfontosabb a repedések szakszerűkiinjektálása, amin a berepedt beton hézagainak folyékony kitöltőanyaggal (általábankis, ritkábban nagy) nyomás segítségével történő kitöltését értjük.• RepedésáthidalásElegendő repedésáthidaló réteget ( vagy rétegrendszert ) felhordani, ha csupán azcélunk, hogy a káros anyagok ( sók, füstgázok ) ne jussanak be a repedésen keresztül abetonba. Erre a célra is általában valamilyen műgyanta alapú védőanyagot hordanak fel.MegerősítésMikor 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 nélkülpasszív erősítés- együttdolgozó lemez,köpeny- lőtt beton köpeny- acélszerkezet- ragasztott acéllemez- szénszálas lamella- cementinjektálás- sliccelt vasbeton, többlet acélbetétaktív erősítésfeszítés:- rúd- külsőkábeles27

• Lövellt (torkrét) betonA legrégibb megerősítő eljárás a lövellt beton felhordása a régi szerkezetre. A lövelltbeton erősítés úgy készül, hogy aprószemű betont nagy nyomással jól előkészítettszilárd felületre rálövetnek, s a keverék az ütközés hatására tömören feltapad afelületre. A betont lövető berendezés (a "torkrétágyú") légnyomással működik. Alövőkében vízzel keveredve nagy sebességgel lép ki a levegőbe. A lövellt beton eljárásmagában foglalja új erősítő vasalás beépítését is.• Felragasztott acéllemezekkel végrehajtott megerősítés.A betonfelületnek teljesen síknak kell lennie, és a felületet homokszórással elő kellkészíteni. A ragasztóanyag műanyag alapú, általában epoxigyanta. A ragasztotterősítőlemez végeinél általában egy-egy acél rögzítőelem pl. HILTI csap is van.Alternatívát jelentenek az üvegszálakból és karbonszálakból készített szalagok, de ezekmég nem terjedtek el jelentősebb mértékben.• Külsőkábeles feszítésLényege, hogy a tartó teherbírását pótlólagos feszítés réven bevitt normálerővelnöveljük. A szabadkábeles feszítés és megerősítés a 70-es évek elején kezdett igazánelterjedni, mert akkorra már rendelkezésére álltak az eljárás alkalmazásához szükségesgyárilag korrózióvédett, zsírozott, polietilén burkolócsőben vezetett feszítőkábelek.Megerősítés utólagos feszítéssel28

3. HídesztétikaA mérnök és építőművész kapcsolta:A 19. századig nem volt különbség mérnök és az építész között. Azóta azismeretanyag rohamos növekedése, valamint új építőanyagok megjelenése döntő változásthozott. A kétfajta hivatás szétválását az egyetemi oktatási rendszer is elősegítette. A mérnökinkább a szerkezetekkel és a méretezési problémákkal foglalkozott; így az esztétikaikérdéseket már nem kezelte azonos súllyal.A hídtervezés esztétikai követelményeiA jó tervnek teljes mértékben ki kell elégíteni a funkció, a statika és a gazdaságosságkövetelményeit. Nem engedhető meg, hogy a híd jellegtelen, unalmas legyen. Nem szabad.elfelejteni, hogy akármilyen kiváló a méretezés, akármilyen jól vannak is a részetekmegtervezve, a hídnál az esztétikai hatás a döntő. A főbb elvek, melyeknek betartásalegalább 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.− 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, hogya jó terv alapja a funkció hű kifejezése. Minden esetleges többlet, amit az esztétikusabbmegjelenés érdekében a tervhez hozzáadnak, ugyanezt az elvet kell hogy szolgálja. Általábanhibás, ha a szerkezet, erőjátékát elrejtik, vagy ha díszítő szándékkal tudatos hamisítástkövetnek e1, például lapos vasbeton ívet faragott mészkő lapokkal burkolnak. Közismerttény, hogy a jó terv egyben egyszerű is.Fontos gyakorlati szabályok:− A híd legyen karcsú és áttetsző.− Alapvető követelmény, hogy alkalmazkodjék környezetéhez. Legyen az városi, vagyvidéki környezet. Más jellegűnek kell lennie, egy síkvidéki, vagy dombos hegyeskörnyezetben építendő hídnak. A nyitott környezet merészebb, a városi zártabbvonalvezetést enged meg.− Megfelelő-e a hossz- szelvény lekerekítés? Síkvidéken általában a töltés a kúp tetejéigterjedjen.29

− Fontos a nyitva tartandó tér szélességének és magasságának viszonya. Fekvő téglaalak általában kedvezőbb.− A nyílásbeosztás legyen harmonikus. Általában a páratlan beosztás kedvezőbb.Három nyílás esetén a középső legyen nagyobb. Több nyílás esetén az egyenlőnyílásbeosztás 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 csakindokolt 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, másrészthíd fenntartási szempontokból.− Messziről szemlélve a hidat, mint egyetlen háromdimenziós szerkezet tűnik fel, demindinkább közeledve előtűnnek a részletek is, melyek között talán a leglényegesebba korlát. A korláttal szemben döntő szempont, hogy a biztonság érzetét keltse. Fontosszempont a folytonosság is. Ebből a szempontból kedvező, ha a korlát a töltésen isfolytatódik. A korlátoknál függőleges és vízszintes osztást alkalmaznak. Kedvezőbb avertikális osztás. A korlát színe valamivel világosabb legyen mint a híd. Azalumínium hídkorlát tetszetős és nem igényel fenntartást.A fenti szabályok szem előtt tartása sokat segíthet, de a kérdést alapvetően nem tudjamegoldani, mert az intuíciót és az alkotó művészi képzeletet semmilyen szabály sempótolhatja.30

6. hét:Hídépítési módszerek1. Az építési módszerek csoportosítása:Monolitikusan• hagyományos állványzattal• korszerű állványzattal• szabad betonozás• szakaszos előretolásElőregyártással• előregyártott elemek beemelése• szabad szerelésEgy másik megközelítés szerint hagyományos és korszerű építési módokat különböztetünkmeg.Hagyományos, monolitikus építési módszerekMonolit bordás lemez építése teljes beállványozássalA zsaluzatkialakítás szempontjai:− Anyagtakarékosság, lehetőleg ne daraboljuk a faanyagot, szétbonthatóság, hézagok afapallók között (duzzadás),− Állvány készítésénél fontos a süllyedés minimalizálása. Ez befolyásolhatja a célszerűbetonozási sorrendet is. Az állványzat összeállításánál gondolni kell aszétszerelhetőségre is. Fontos az állvány leereszthetősége is. Nagy méretű szerkezetekpl. ívhidak állványainak leeresztésénél a sorrend nem közömbös. Hibás leeresztésisorrend károsíthatja a szerkezetet.31

A hagyományos építési mód hátrányai:A hagyományos faanyagú zsaluzat készítése sok (egyszer vagy legfeljebb néhányszorhasználható) faanyagot és sok helyszíni élőmunkát igényel. Hosszabb építés.Ívhidak építése hagyományos és korszerű állványzattalKorszerű építési módszerekElőregyártott gerendák beemelése. Vegyes (előregyártott, monolit) építési mód.Az előregyártásból származó előny:− zsaluzó anyag megtakarítása,− élőmunka csökkentés,− szerelő jelleg,32

− 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 kapcsolatokAz alábbi módszereket tipikusan szekrényes keresztmetszetű hidak építésénél alkalmazzák:2. Szabad szerelésMax. nyílástartomány 50-140 m. Előny: állványzat elhagyása, rövidebb építési idő,előregyártás és az alapozás egyidejűleg történhet, gépesített építés kis létszámmal, jégzajlásárvíz 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 mérlegszerűszerkezet állékonyságát gyakran az első jobb és bal oldali zöm lefeszítésével kell stabilizálni.A zárózöm mezőközépen monolitikusan készül.3. Szabad betonozásA szabadbetonozás a DYWIDAG cég szabadalma, melynek segítségével nagyméretűfeszítettvasbeton hidak állványzat nélkül készíthetők. A konzolos szabadbetonozásos33

hídépítési technológiával eddig megépített hidak legnagyobb támaszköze l t = 60-260 m. Aszabadszereléshez képest előnyös, hogy elmaradnak a kényes fugák. A betonozókocsitéliesíthető, így az építés télen is folytatódhat. A zömök mérlegszerű betonozása történhet aszimmetrikusan (Győri Kis-Duna-híd), vagy felváltva a két oldalon (Csongrádi Tisza-híd).4. Szakaszos előretolásA szakaszos előretolás legnagyobb nyílásai: l t = 30-140 m. A betolt szerkezet elejére könnyűacélcsőrt szerelnek a konzolnyomaték csökkentése érdekében. A csőr kialakításánál fontosszempont: a kis súly kellő merevséggel párosuljon. Az építési ütemek:− a zöm betonozása állványon a hídfő mögött, megszilárdulás, hozzáfeszítés a megelőzőzömhöz,− a szerkezet megemelése a tolósajtónál− előretolás a tolósajtóval a sajtó lökethosszáig− leeresztés, az emelő ajtó visszavitele eredeti helyéreEgy zömhossznyi előretolás után új zöm betonozása következik a lépések ciklikusismétlésével.A szakaszos előretolás lépései34

A toló- és az emelősajtó elrendezése5. Feszítés a konzolos és szakaszos előretolásos módszereknélA szakaszosan előretolt hídnak mind az alsó, mind a felső övét feszítik. A feszítő betétekszáma a hossz mentén általában azonos, mivel a tolás közben minden keresztmetszetvalamikor támasz fölött, valamikor mezőközépen van. A nagyobb negatív nyomatékok miatta felső öv feszítése erősebb. A végleges helyzet elérése után sok esetben negatívfeszítőbetéteket vesznek ki a támaszoknál és pozitívakat a mezőkben és ha kell mégpótlólagos feszítést is alkalmazhatnak a további önsúly ill. hasznos terhekre.A konzolos építési módszerrel (szabad betonozás, szabad szerelés) épített hidakfeszítésére a két kábelcsalád jellemző. Az első kábelcsaládot a „negatív” kábelek alkotják,feladatuk az építés közbeni konzolos statikai vázon fellépő negatív nyomatékok felvétele. Amásodok kábelcsaládot a „pozitív” kábelek adják. A zárózöm elkészülte után a felszerkezettöbbtámaszúvá válik és a további terhekre a mezőben pozitív nyomatékok keletkeznek. Epozitív nyomatékokat a lassú alakváltozás miatti igénybevétel átrendeződés is növeli. (Azigénybevétel átrendeződés speciálisan a statikai váz építés közbeni megváltozásánakkövetkezménye.). A pozitív kábeleket ezen hajlítónyomatékok viselésére kell alkalmazni.Az első kábelcsalád35

A második kábelcsaládIrodalom[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 Elamér: Beton- vasbeton és feszítettbeton hidak. Tankönyvkiadó, Budapest1973.[4] Huszár Gyula: Közúti hidak esztétikai kérdései. Mélyépítéstudományi Szemle. 1976.3.sz pp. 101-10636

Hídépítés – Acélszerkezetű - és öszvérhidakösszeállította Dr. Iványi Miklós7-12. hétAz összeállításDr. Iványi Miklós: Hídépítés. Acélszerkezetek. Műegyetem Kiadó, 1998könyv alapján készült. Az előadás anyagban szereplő hivatkozásokat a fenti könyvtartalmazza.

7. előadás A hidak szerkezeti rendszerei2. A főtartóhoz nyírómereven kötött, zárt pályalemezes főtartók2.1. Nyitott főtartó-keresztmetszetű hidak2.2.1. táblázat. A hídkeresztmetszetek fő típusaiA számozások jelentései:1 főtartó2 pályalemez3 betonlemez4 hídgerenda5 főszélrács6 mellékszélrács7 közbenső kereszttartó8 végkereszttartó9 tömör fal10 rácsostartó11 nyitott keret12 portálkeret2.2. Mellékszélráccsal zárttá tett főtartószerkezetű hidak1. Nyitott pályás főtartószerkezetek1.1. Pályamenti főszélrácsos hidak1.2. Pályamenti főszélrácsos hidak mellékszélráccsal2.3. Pályalemezzel zárttá tett főtartószerkezetű hidakVasbetonlemezzel együttdolgozó gerinclemezes acélhídVasbetonlemezzel együttdolgozó szekrény keresztmetszetű acélhídOrtotróp pályalemezes, gerinclemezes főtartójú acélhídOrtotrop pályalemezes, szekrénytartós acélhíd1

Alsópályás rácsos vasúti hídAlsópályás, merevítőtartós (Langer) ívhídFelsőpályás ívhídFerdelábú kerethídSzerkezeti rendszerek, közelítő geometriai méretekKéttámaszú tömör gerendahídA főtartó statikai rendszere és szerkezetikialakítása szerint megkülönböztetünk:• (1) Kéttámaszú tömör gerendahíd• (2) Többtámaszú tömör gerendahíd• (3) Kéttámaszú rácsos gerendahíd• (4) Többtámaszú rácsos gerendahíd• (5) Kerethíd• (6) Tömör főtartós ívhíd• (7) Rácsos főtartós ívhíd• (8) Ferdekábeles gerendahíd• (9) FüggőhídA híd rendeltetése szerint – a közúti járműés vasúti hidakon kívül:• (10) Magasvezetésű közúti híd• (11) Gyaloghíd• (12) Vezetéktartó híd• (13) Csatornahíd• (14) VédőhídA felszerkezet mozgathatósága szerint –az álló hidakon kívül:• (15) Mozgatható hídA tervezett élettartam szerint – az állandóhidakon kívül:• (16) Ideiglenes vagy félállandó híd• (17) Pontonhíd2

Többtámaszú tömör gerendahíd (Gerber-híd)Kéttámaszú rácsos gerendahíd2.2.11. ábra. Többtámaszú rácsos gerendahídKerethidakTömör főtartós ívhidakRácsos főtartós ívhidak3

Ferdekábeles hidakFüggőhidakA merevítőtartó és a kábelek kapcsolataMagasvezetésű közúti hidakGyaloghidak funkcionális megoldási lehetőségeiGyaloghidak szerkezeti rendszereiNagy támaszközű vezetéktartó hidak4

CsatornahídMozgatható hidakkeresztmetszetKlasszikus hídszerkezetekModern hídszerkezetekHosszirányú tartó és kereszttartó kapcsolataMerevítő bordák ortotróp acél pályaszerkezetekhez5

8.előadás Acélgerenda hidak I. (Vasútihidak)Vasúti hidak szerkezeti kialakításának fejlődéseHídszerkezetek felépítéseSzerkezeti kialakítás fejlődési irányzatai, befolyásoló tényezők:– Térben együttdolgozó elemű szerkezetek (pl. ferdekábeles hidak, szekrénykeresztmetszetek)– Számítógépek alkalmazása a méretezési eljárásban (pl.ortotróp lemezek);– Élettartamra való tervezés (fáradás)– Növelt folyáshatárú acélok (ridegtörés)– Műanyagok alkalmazása (pl. saruk, pályaburkolatok)Vasúti hídkeresztmetszetek fejlődésePálya és főtartó együttdolgozásaa) kereszttartók torzulása az övek megnyúlása következtében;b) együttdolgozás végső merev tárcsákkal; c) együttdolgozás ortotrop acélpályalemezzelKözúti hidak szerkezeti kialakításának fejlődéseKözúti gerendahíd-keresztmetszeteka) vasbeton pályalemezzel együttdolgozó szekrény; b) ortotrop lemezesszekrényhíd; c) két főtartós, ortotroppályaszerkezetű híd; d) kábellel feszített acélhída) ferde kábelekre függesztett gerendahíd; b) függőhída) alsópályás ívhíd; b) felsőpályás ívhíd1

Vasúti hidakVasúti hídpálya• Vasúti hidak osztályozása a hídpálya szerint:• Nyíltpályás hidak. A felépítményt gerendatartók támasztják alá.• a) keresztaljas• b) hosszaljas• c) magánaljas• Zártpályás hidak. A felépítményt pályalemez támasztja alá.• 2.1. Zúzottkőágyazatos hidak• a) Az ágyazatot alátámasztó lemez (teknő) egyúttal áthidalószerkezet is (pl. kavicságyas teknőhíd)• b)Az ágyazatot alátámasztó lemez (teknő) elsősorban azágyazat alátámasztására szolgál, de az alátámasztógerendatartókkal együttdolgozhat.• 2.2. Közvetlen sínleerősítésű hidak: zártpályás, de ágyazatnélküli szerkezetek.• a) A sínt közvetlenül az áthidaló lemezszerkezetre erősítik• b) A sín terhét viselő lemez az alátámasztó gerendatartókkalegyüttdolgozik, de nem önálló áthidaló szerkezet.1. Nyíltpályás vasúti hidak(1) Vágány-alátámasztásHídfás vasúti híd keresztmetszeteFelső övlemez nélküli szegecselthossztartóHídfa rögzítése szegecselt acéltartóhozHídfacsavarHídfacsavar elhelyezéseszegecslyukbanHídfa rögzítése a hossztartóhozHídfapapucs a külső sínnélvágánytúlemelés eseténHídfamegtámasztás (rögzítés) a hossztartókona) keresztmetszet; b) alaprajzA hossztartókra kerülő hídfamegtámasztásrészletei[Stahlbau, 1974]a) állandó felső övvel;b) lépcsőzött, hegesztett felső övvel;c) széles felső övvel és csavarozottfedőlemezzel;d) keskeny felső övvel és szegecseltfedőlemezzelHídfarögzítés (lekötés) a hídhosszirányában2

(2) PályatartókKözelítő nyomatéki burkolóábra meghatározásahossztartó méretezéséhezA támaszsüllyedésmeghatározásaa) egyvágányú hidak;b) kétvágányú hidakA hossztartó pontosabb számításaa) mértékadó tartópontok;b) az MF1 mezőnyomaték hatásábrái;c) az MS1 támasznyomaték hatásábráiFolytacél anyagú, szögecselt és hegesztettegyvágányú vasúti hidak pályatartóinak szorzótényezői:a 1 =0.95; a 2 =0.80; a 3 =0.75;b 1 =1.00; b 2 =1.15AM1= b1⋅AM0A= bAM 2 2⋅M 0(3) HossztartóbekötésHossztartóbekötések átkötő lemezzel éskonzollalHossztartóbekötések kétátkötőlemezzel és színelő felső övvelHossztartóbekötések két átmenő(átkötő) hevederrel és süllyesztetthossztartókkalFeszültségszámítás MS negatívtámasznyomatéknálA szerelési illesztésekelrendezése a hossztartókapcsolatokgyárielkészítése esetén(4) hossztartó-szélrácsHossztartóbekötések az alsó övbentompavarratokkala) átkötőlemezek a felső övben;b) keresztalakú lemez a felső övbenHossztartó-csatlakozás(kapcsolat) két keresztalakúlemezzelA hossztartó-szélrács kialakítása3

(5) Féktartó és együttdolgozása) A főtartó és hossztartó akaratlan (véletlen) együttdolgozásaHossztartók szélrácsrendszereiFéktartók a hossztartó-szélrács síkjábanKülönleges eset az oldalerők felvételérea) rendszer; b) kialakításFéktartók a főtartó-szélrács síkjábanA pályamegszakítások (FU) és a féktartók (BV) helyeA főtartó és a hossztartó akaratlanegyüttdolgozása (elv)a) keresztmetszet;b) deformálatlan alaprajz;c) deformált alaprajz;d) közelítő számításA pályamegszakítások kialakítása(b) A főtartó és hossztartó szándékos együttdolgoztatása(6) EgyebekA féktartók (BV) helyeÁgyazatlezárás egyenesfelépítménynél1 –főtartó; 2 – kereszttartó;3 – hossztartó; 4 –hídfőÁgyazatlezárás ferde alépítményesetén1 –főtartó; 2 – kereszttartó;3 – hossztartó; 4 –hídfőA főtartó és a hossztartó szándékosegyüttdolgoztatása (elv)a) keresztmetszet;b) deformálatlan alaprajz;c) deformált alaprajzRácsos tartóként kialakítottvégtárcsa rendszereA terelősínek kialakítása4

2. Zárt építésű hídpálya(1) Zúzottkő ágyazattalAlsópályás, ágyazatátvezetéses,ferde gerincű híd,keresztirányú bordázattal [Darvas, 1984]Acéllemezes pályaszerkezetágyazatátvezetésselTehereloszlás együttdolgozópálya eseténFolytatólagos hosszbordákkapcsolataiAz EC3/2 szabályzat által vasútihidakhoz ajánlottmerevítő bordák kialakítása(2) Közvetlen leerősítésselKeresztirányú vízelvezetés [Stahlbau, 1974]Hosszirányú vízelvezetés [Stahlbau, 1974]a) keresztmetszet; b) hosszmetszetAcéllemezes pályaszerkezet[Darvas, 1984]a)keresztmetszet;b) kereszttartó-csatlakozásfelülnézete1:20 hajlású rugalmas sínlekötés[Darvas, 1984]a) acél pályalemezhez;b) betonlemezhezGerinclemezes vasúti gerendahidakEgynyílású (kéttámaszú) gerinclemezes tartóka) állandó tartómagassággal; b) a támasznál csökkentett tartómagasság-gal;c) hídsorozat külön alátámasztásokkal; d) hídsorozat ráültetésselEgyüttdolgozó szerkezetű hídpálya előregyártott elemekből [Siebert,1967] szerinta) keresztmetszet; b) felülnézet; c) keresztirányú hézag (fuga)Folytatólagos tömör tartók változó tartómagassággal [Stahlbau, 1974]a) egyvágányú nyitottpályás teknőhíd (süllyesztett pályás);b) kétvágányú zárt, felsőpályás híd5

AlaprajzOldalirányú megtámasztás[Förtsch, Sedlacek, 1966] szerintVízszintes kihorgonyzás (vázlatos)Egyenes hidak saruelrendezésea) egynyílású tartó; b) folytatólagos tartó pillérrel;c) folytatólagos tartó ingakerettel; d) folytatólagos tartó két ingaoszloppal;e) központos közbenső alátámasztás folytatólagos tartónFerde hidak ferde végkereszttartókkalFerde hidak lerövidítettvégkereszttartókkalVágányívekben fekvő hidak (elv)a) egyenes hidak;b) íves tengelyű hidakFerde hidak saruelrendezéseSüllyesztett pályás hidak (teknőhidak)vágányívbenRégi szerkezeti megoldású süllyesztett pályás híd (teknőhíd) [Stahlbau, 1974]a) felültetett szárnylemezzel; b) beépített pamlaglemezzelSüllyesztett pályás híd lmax=33m támaszközzel[Brauer, Domann, 1958 ] szerint6

Szerkezeti részletek8.2.101. ábra. Helyszíni hegesztett illesztésSzélrács-csomólemezek csatlakozásaa) hozzáhegesztett („rátett”) csomólemez; b) behegesztett („kiváltó”) csomólemezFüggőleges merevítések8.2.3 Rácsos vasúti gerendahidakÖvlemezváltása) vastagságváltozás; b) szélességváltozás; c) pótövlemezEgyszerű hálózatú rácsos tartórendszereka) szimmetrikus rácsozás, alsó pálya;b) szimmetrikus rácsozású tartó összekötő rudakkal, alsó pálya;c) szimmetrikus rácsozás összekötő rudakkal, alsó pálya;d) szimmetrikus rácsozás összekötő rudakkal, felső pálya;e) oszlopos rácsozású, felső pályás tartó;f) K-rácsozás, alsó pályaRácsos tartórendszerek többszörös rácsozássala) rombikus rácsozású tartó összekötő rudakkal; b) egyszeres rombikusrácsozású tartó; c) „másfélszeres” rácsozású rombikus tartó; d) kétszeresrombikus rácsozású tartóRácsos többtámaszú hídfőtartóka)párhuzamos övű; b) támaszoknál kiékeltA főtartó-szélrácsok statikai rendszereia) kéttámaszú híd; b) pilléreken, ill. ingakereteken alátámasztott folytatólagos híd;c) ingakeretekkel alátámasztott folytatólagos híd7

KeresztmetszetekSzögecselt keresztmetszetekváltoztatása arúderőknek megfelelőenFőtartórudak szögecseltkeresztmetszetalakjai (K: csomólemezek)a) felső öv; b) alsó öv; c) rácsrudakFőtartórudak hegesztett keresztmetszetalakjaia) felső öv; b) alsó öv; c) rácsrudakRácsostartó csomópontjai8

9. előadás Acélgerenda hidak II. (Közútihidak)Közúti hidakKözúti hídpálya(1) PályaburkolatokBetonhídpálya-burkolatok[Zentr. F. Straβen., 1968]szerinta) öntött aszfalt fémszalagon;b) öntött aszfalt masztixon;c) bitumenbeton masztixon(2) Teherhordó réteg betonból (vasbetonlemezes pályaszerkezet)Acélhídpálya-burkolatok[Zentr. F. Straβen., 1968]szerinta) öntött aszfalt fémesítésen;b) öntött aszfalt fémesítésencsúszásgátló bordákkal;c) bitumen-beton masztixon;d) epoxi-gyantaBetonhídpályák együttdolgozás nélküla) hossztartókon; b) hossz- és kereszttartókon; c) főtartókon; d) kereszttartókonBetonhídpálya keresztirányú előfeszítéssel (elv)A főtartókkal összekapcsolt (együttdolgozó) betonhídpályákElőregyártott lemezek keresztirányú fugakialakításaa) nyomás- és húzásálló [54] szerint; b) nyomásálló [Roik, 1968] szerint;c) nyomásálló d≤200mm esetén [Vers. und Entwick., 1968] szerint;d) nyomásálló d>200mm esetén [Vers. und Entwick.., 1968] szerint(3) Teherhordó réteg acélból (ortotrop pályaszerkezet)Ortotrop pályaszerkezet zárt bordájánakhelyszíni illesztése [Darvas, 1984]a) feszített csavarral; b) hegesztett illesztésHídpályalemez nemcsavarómerev hosszbordákkalHídpályalemez csavarómerevhosszbordákkalOrtotrop acéllemez és nyitotthosszborda helyszíni illesztése1

Az EC3/2 által javasolt hosszbordaformák és -bekötéseka) nyitott hosszbordák; b) zárt hosszbordákOszlopok rögzítése (bekötése)a) acél hídpálya esetén [Fiedler, Haser,1967] szerint;b) acél hídpálya esetén [Haser,Kriesche, 1964] szerint;c) beton hídpálya eseténTömörfalú gerendatartókAz egyes főtartók kereszteloszlásaKözúti hídkeresztmetszetekKereszteloszlás hajlítómerev kereszttartókesetében [a) I kt ≠∞; b) I kt =∞]Kereszteloszlás zárt keresztmetszetek esetében (Ikt=∞)a) síklemez; b) vízszintes keresztkötés2

Acélpályás hidak részletei8.3.3 Rácsos gerendahidakHídkeresztmetszetek acél hídpályával (1)a) l max =150m [Köster, 1965] szerint; b) l max =121m [Slavik, 1964] szerintRégebbi szerkezeti kialakítású teknőhíd [Berr, 1954] szerinta) rendszer; b) keresztmetszet; c) gyalogjáró-megszakítás a rácsrúdnál(rácsrúd-átvezetés a gyalogjárón)• AcélsarukA hidak alátámasztásaiTeknőhíd betonpályalemezzel[Krause, 1958] szerint(kereszttartó-együttdolgozás)Acélsaruk• Műgumi sarukMűgumi saruk [Tassi, Knébel, 1984]a) műgumi lemezsaru alakváltozásai;b) acéllemez betétes műgumi saru;c) gömbsüveg saru;d) műgumi korongsaru (fazéksaru);e) műgumi korongsaru tefloncsúszórésszelSaruk elrendezése [Tassi, Knébel, 1984]a) statikai váz (kis és közepes hosszúságú híd); b) felülnézet keskeny híd esetén;c) felülnézet széles híd esetén; d) oldalnézet (nagy középső nyílású, hosszúhíd);· e) alaprajzban íves híd esetén; f) a saruk jelölése3

Hídpályák, pályacsatlakozásokFedett dilatációs kapcsolatTámaszkialakítások statikai rendszerei [Stahlbau, 1974]Dilatációs szerkezetek [Tassi, Knébel, 1984]a)Maurer-rendszer, dilatációs hossz: 80 mm; b)Maurer-rendszer, dilatációs hossz: 320mm; c)vízzáró gumilemez dilatáció (GHH típus); d)lemezes dilatáció; e) fésűs dilatációOrtotrop lemezek számítása[HUBER 1923] [PELIKAN, ESSLINGER 1957]Átmenet fedőlemezekkela) egyszerű fedőlemez [Schmerber, 1953] szerint;b) háromszögalakú fedőlemez [Fiedler, Haser,1967] szerint; c) szabályozott fedőlemez [Köster,1965] szerintOrtotrop pályalemezes szerkezet444∂ w ∂ w ∂ wDx+ 2H+ Dy= p4 2 2 4∂x∂x∂y∂yEsetekA Huber-féle differenciálegyenlet együtthatóiés a szerkezeti kialakítás kapcsolata444∂ w ∂ w ∂ wDx+ 2H+ Dy= pxy ( , )4 2 2 4∂x∂x∂y∂yEtD xx = ′ 312ExE′x=1−ννxyEt yDy= ′ 312EyE′y=1−ννxy14H >D x = 0D x⋅ D yν νxExyEy= = E′′1−νν x y 1 − νν x y3tH = ( E′′+ 2G)12325H= Dx⋅DyH< Dx⋅DyDx H 4

Vasúti hidak10.előadás Öszvérgerenda hidakEgyüttdolgozó szerkezetű felsőpályáshidak ágyazatátvezetéssela) [Faltus, 1964] szerint;b) [Winckel, 1956] szerintKereszt- és hossztartókkal együttdolgozó betonhídpályaa) gerinclemezes kereszttartókkal; b) rácsos kereszttartókkalÖszvér gerendahidak részleteiSzerelési technológiák hatása:(a) Tökéletes együttdolgozás esetén:Hosszirányú feszítőbetétekelrendezése (elv)Metszeterők tökéletes együttdolgozás esetébena) acéltartó; b) együttdolgozó tartó(b) Egy segédjárom esetén(c) Hasznos teherre történő együttdolgozás esetén:Metszeterők egy segédjárom esetébena) acéltartó; b) együttdolgozó tartóMetszeterők hasznos teherre történő együttdolgozás esetébena) acéltartó; b) együttdolgozó tartó1

(d) Egynyílású tartó túlemelése eseténEgynyílású tartó metszeterőinek átrendezése szerelési feszítéssela) acéltartó felemelése segédjáromra (w,st); b) acéltartó alátámasztása két járommalKétnyílású tartó metszeterői a) támaszemelések az acéltartón (w,st);b) támaszsüllyesztés (w) és feszítés (v) az együttdolgozó tartónA vasbetonlemez és acéltartó kapcsolataDerékszögű foga) függőleges kengyellel; b) ferde kengyellel; c) ferde köracélokkal Együttdolgoztató csapok helyszínen készült betonlemezbena) fejes csap [Buchholz, 1966] szerint; b) köracél csap [Roik, 1962b] szerintCsapok előregyártott lemezek eseténa) üregekkel [Sattler, 1962] szerint;b) bebetonozott talplemezes csapok [Roik, 1968] szerintÜreges fog [Vers. und Entwick., 1968] ill.[VE Projekt., 1969] szerint2

Csúszásmentescsavarkapcsolat[Versuchs- undEntwicklungsstelle..., 1968]szerintFeszített ragasztottkapcsolat[Aschenberg, Reimers, 1968]szerintEgyüttdolgozó hidak nyitottkeresztmetszettel[Luckwaldt, 1965] szerinta) lágy vasalású lemez;b) keresztirányban feszített lemezSzekrénykeresztmetszetűegyüttdolgozó hidaka) [Fiedler, Haser, 1967]szerint;b) [Resinger, Egger, 1960]szerintFolytatólagos együttdolgozóhidak megszakítottegyüttdolgozó kapcsolattal[Müller, Grabner, 1962] szerintÖszvérhidakRugalmas kapcsolatú híd [Homberg, 1952] szerint (elv)a) keresztmetszet; b) feszültségcsúcsok leépítéseMéretezési kérdések (rugalmassági alapon)Egyszerűsítő feltevések:• Az anyagok rugalmasak, követik a Hooke-törvényt• Az eredetileg sík együttdolgozó keresztmetszetek ahajlítás után is síkok maradnak (Bernoulli-Navier félehipotézis)• A tartót a vasbeton lemez jelentős keresztirányúkiterjedése ellenére is síkbeli tartóként lehet kezelni• a kapcsolat az acél tartó és a vasbeton lemez közöttfolytonosE feltevésekkel az acéltartóból és vasbeton lemezből állóöszvértartó keresztmetszeteiben ébredő feszültségeketformailag kétféle módon lehet kimutatni:• a vasbeton lemez redukálásával, vagy• az igénybevételek szétosztásával.3

(1) Feszültségek kimutatása a vasbetonlemezkeresztmetszetének redukálásával:Hajlítónyomaték eseténEsn =EcAi = As+AcnAcAsas= ⋅ a ac= ⋅an ⋅ AAia = a s+ a cIdeális keresztmetszet sajátsúlyponti tengelyére vett inercia:N nagyságú központos normálerőesetén az acélban illetve abetonban keletkező feszültség:Nσs=AiN σsσc= =n⋅A nii7.3.1. ábra Öszvértartó keresztmetszeténekfontosabb adataiIc22 AcIcIi= Is+ + as⋅ As+ ac⋅ = Is+ + as⋅ac⋅ Ainn n7.3.2. ábra Feszültségeloszlásközpontos derékerő esetébenM nagyságú hajlítónyomatékesetén az acélban illetve abetonban keletkező feszültség:M σs = ⋅ ziIMσc= ⋅ zin⋅Iii7.3.3. ábra Feszültségeloszláshajlítónyomaték esetébenVasbeton lemez zsugorodása; hőmérsékletkülönbségV nyíróerő hatásaσσscA ⎛⎞cac⋅ Ai−ε⋅ E ⋅⎜ − ⋅⎟c1 zAi⎝ Ii⎠=iA ⎛⎞cas⋅ Aiε ⋅ E ⋅⎜ − ⋅⎟s1 zn⋅Ai⎝ Ii⎠=i7.3.4. ábra Feszültségeloszlás abetonlemez zsugorodásábólac⋅AcZsuravszkij képlet szerint: ν = ⋅Vn⋅IiAz öszvérkeresztmetszet I Ti ideáliscsavarási inerciája avasbeton lemez I Tc és az acélgerenda I Ts csavarási inerciájábóla következő képlettel számítható:IITc=nT+TiITsahol n T a G s és a G c nyírási rugalmasságimodulus aránya, azaz:GsnT = ≈ 0, 92nGc(1) Feszültségek kimutatása az igénybevételekszétosztásával(3) Statikus törő-igénybevétel közelítőmegállapításaMcNσc = zc−IcAc7.3.5. ábra Öszvérkeresztmetszetre 7.3.6. ábra A vasbeton lemez feszültségeiműködő M nyomaték felbontása hajlítónyomaték esetébenNs = −Nc= NM = Ms+ Mc+ aNM MsMc= =EsIiEsIsEcIcIsM =IcsM MI= M 7.3.7. ábra Az acéltartó feszültségeicinI hajlítónyomaték esetébeniM asacAiacAcN = 1 sN( M − Ms− Mc) = ⋅ = MM σs = z + saa I nIIsAsii7.5.1. ábra Feltételezett feszültségeloszlástörést előidéző nyomaték esetébenEgyensúlyi egyenlet:f A = f A + f ATeljes acélkeresztmetszet: A = A + ATörőnyomaték:ply'sckscckcc'sy''s''s( A ' ' '' ''szsAszs)M = f A z + f +yA s ’: húzott acélkeresztmetszetA s ’’: nyomott acélkeresztmetszet4

11.előadás Hídépítési módszerek, szerelésAz acélhidak helyszíni szereléseAz acélszerkezet-szerelés teheremelő berendezéseiA Clark Ádám 120 tonnás úszódaru vázlata és teherbírási grafikonjaPályán mozgó emelőberendezéseka) toronydaru; b) bakdaru; c) kábeldaru; d) Derrick-daru;e) vágánydaru; f) kúszódaruHelyhez kötött emelőberendezéseka) zászlós daru; b) árbócdaru (szerelőbak)Az algyői vasúti Tisza-híd szereléseHídszerelés ideiglenes ellensúllyal1

A tiszafüredi közúti Tisza-híd szereléseAz Erzsébet-kábelhíd szerelése3

12. előadás Hidak létesítésével ésüzemeltetésével kapcsolatos általánoseljárási rend legfőbb elemei:• engedélyezés• kivitelezés (tervezés, gyártás, szerelés) és ellenőrzése• használatbavétel és kapcsolódó vizsgálatok• felügyelet (ellenőrzés, vizsgálat)• fenntartás, javítás, felújítás• nyilvántartásA szerkezet jellege (pl. újszerű hídtípus vagy anyag,szokványosnál nagyobb fesztáv, szerkezet második vagytovábbi beépítése) szerint eltérő szabályok vonatkoznak azeljárás egyes fázisaira.Használatba vétel:• próbaüzemi• előzetes, ill. ideiglenes• végleges engedély alapján lehetséges.Az engedély megadását helyszíni eljárás előzi meg.Vizsgálni kell azt, hogy az építési engedélynek,jóváhagyott terveknek, minőségi követelményeknekmegfelelő-e a kivitel, a biztonságos üzemelés feltételeiadottak-e. A használatbavétel része lehet - a szerkezetjellege alapján – a próbaterhelés is.1

• "Szűzterhelés" legyen a próbaterhelési teher.• Legalább a legfontosabb pontok elmozdulásait mérni kell (kb. 10percig rajta) álló, lassan mozgó (kb. 15 km/h) és gyorsan mozgó(max. lehetőség kihasználásával) teher hatására.• A teher intenzitása és elrendezése minél jobban közelítse améretezési körülményeket.• Saruk, alátámasztások alakváltozásait, a maradó alakváltozásokmértékét, a mozgó teher hatására bekövetkező oldalingásokatfüggetlen állványon elhelyezett érzékelőkkel mérni kell. .Feszültségek, egyéb speciális szerkezeti válaszok mérésekülön rendelkezés esetén szükséges.• A próbaterhelésről készült jegyzőkönyvben rögzíteni kell a terhelőjármű(vek) minden fontos adatát, a mérési körülményeket,módszereket, "nyers" és értékelt eredményeket.HídfelügyeletHídellenőrzés:• Az előírt vonalbejárással megbízott személy(ek)szemlélettel ellenőrzi(k) az üzembiztonságot befolyásolóill. veszélyeztető hiányokat.• Rendszeres és esetenkénti ellenőrzés• Rendszeres: I. (vonalgondozói), II. (pályamesteri) és III.(PFT hídellenőr) fokú• Kötelező, azonos időszakonként és azonos személyekvégzik• Esetenkénti: rendkívüli (árvíz, baleset), szolgálatiügyrendből adódó, felsőbb rendeletre végzett• (A magasabb szintű ellenőrzi az alacsonyabb szintűellenőrzés korrektségét)2

Hídvizsgálat:• Általános állapotfelmérés, hibák, hiányosságok hatásánakmérlegelése, javítás módjának és idejének meghatározása• Rendszeres és esetenkénti hídvizsgálat• Rendszeres: I. (pályamesteri 1/2-1 év), II. (PFT hídellenőr 1-2 év) ésIII. (igazgatósági max. 10 év, esetenként próbaterheléssel együtt)fokú• Kötelező, azonos időszakonként és megfelelő ismeretekkel ésképzettséggel (hídszakértő mérnök, hidász mérnök-üzemmérnöktechnikus)bíró személyek végzik• Esetenkénti: rendkívüli, feltárt hiányosságból fakadó, speciális (pl.feszültségmérés), felsőbb rendeletre végzett• A III. fokú vizsgálat a híd minden elemére szisztematikusan kiterjed(felépítmény, csatlakozó pálya, alépítmény, felszerkezet,hídtartozékok, hídméretek, környezet)• Acél felszerkezet: térbeli helyzete, sérülések, korrózió, repedések,kapcsolatok (szegecsek, csavarok, varratok) állapota, saruk tervezettműködésének biztosításaHídfenntartás, javítás, felújítás:Esetenkénti fenntartási munkák:mederkimosások megszüntetése; törött vagy sérültburkolóelemek cseréje, újrarögzítése; sérült hídfacseréje; elmozdult saruk szabályozása, rögzítése3

•Tervszerű megelőző fenntartási munkák:•gyakrabban ismétlődőpálya leerősítések javítása; gyalogjárók,kezelőjárdák hibáinak javítása; csatlakozómederszakasz, aluljárók, saruk környezeténektisztítása•kb. 5 évente esedékesvízelvezetés tisztítása javítása; burkolatok,kő-, tégla-, beton- és vasbetonszerkezetek javítása;sarufészkek javítása•kb. 10 évente esedékesacélhídnál mázolás, szögecsvagycsavarcsere; szigetelésekjavítása; kereszt- vagy hosszalj csere;ágyazatcsere; közvetlensínleerősítésekben műgumibetét-csere.•Átalakítási és erősítési munkák:hídfa felfekvés változtatása (pl.központosítóléces megoldásbeépítése); terhelés növekedésekövetkeztében szükséges átalakítások,erősítések4

Nyilvántartás:• csoportos nyilvántartás (hídállag): a vasútvonal mindenműtárgyának fő adatait tartalmazza• iratgyűjtő = törzskönyv: egy-egy műtárgyra vonatkozó összes fontosirat együttese az építési engedélytől kezdve a használatbavételen áta rendszeres és eseti vizsgálati jegyzőkönyvekig, próbaterhelésijegyzőkönyvekig• tervgyűjtemény: átadáskor érvényes tervek, statikai számítás;közbenső átalakítások, megerősítések hasonló dokumentumaispeciális, az engedélyező hatóság által elrendelt5

Hídépítési alapok, hidak alépítményeiÖsszeállította: Kovács Tamás

13. hét

14. hét