A hézagnélküli vágányok és acélhidak kölcsönhatásának vizsgálata a sínben ébredő normálerők tekintetében

Abstract

XVI. TDK, Temesvár, 2015 - II. hely

Full text

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Építőmérnöki Kar
A HÉZAGNÉLKÜLI VÁGÁNYOK ÉS ACÉLHIDAK
KÖLCSÖNHATÁSÁNAK VIZSGÁLATA A SÍNBEN
ÉBREDŐ NORMÁLERŐK TEKINTETÉBEN
Témavezető:
Dr. Liegner Nándor, egyetemi docens
BME Út és Vasútépítési Tanszék
Szerző:
Papp Helga
XVI. TDK Temesvár,
2015.

TARTALOMJEGYZÉK
1 Felépítményi rendszerek ................................................................................................. 1
1.1 Hídfás felépítmény ................................................................................................... 1
1.2 Zúzottkő ágyazat átvezetése .................................................................................... 2
1.3 Rugalmasan ágyazott sínszál ................................................................................... 2
2 Dilatációs készülékek ...................................................................................................... 2
2.1 Csilléry-féle dilatációs készülék .............................................................................. 3
2.2 VM-200 dilatációs készülék .................................................................................... 4
2.3 Iker VM 200-D dilatációs készülék ......................................................................... 4
3 Hőmérsékletváltozás hatására a sínben ébredő normálerők és sínvég elmozdulások ..... 5
4 Sínleerősítések laboratóriumi vizsgálata ......................................................................... 7
5 Kialakuló normálerők és relatív elmozdulások modellezése végeselemes programmal 8
5.1 A végeselemes modellek általános felépítése .......................................................... 9
5.2 40 m dilatáló hossz, hídfás felépítményi rendszerrel ............................................... 9
5.3 40 m dilatáló hossz, zúzottkő ágyazat átvezetésével ............................................. 11
5.4 40 m dilatáló hossz, rugalmasan ágyazott sínszállal .............................................. 12
6 Konklúzió ...................................................................................................................... 13
7 Köszönetnyilvánítás ...................................................................................................... 15
8 Hivatkozások ................................................................................................................. 15

ÖSSZEFOGLALÁS
A hézagnélküli vasúti vágányok hidakon való átvezetése többféle felépítményi rendszerrel is
megoldható. A MÁV Zrt. D. 12/H. Utasítása alapján a zúzottkő ágyazatú és hídfás kialakítású
hidakon a hézagnélküli felépítmény megszakítás nélkül átvezethető, ha a dilatáló (több nyílás
esetén együtt dilatáló) hossz nem nagyobb 40 méternél [1] [2]. Nagyobb dilatáló hossznál a
hézagnélküli vágány folytonosságát (általában) meg kell szakítani.
Kutatómunkám célja, hogy végeselemes modelleket hozzak létre, amellyel számítható a hé-
zagnélküli sínszál és a hidak kölcsönhatása a hosszirányú normálerők vonatkozásában, különös
tekintettel a sínben, a hídszerkezetben és a fix saruban ébredő normálerőkre, valamint megha-
tározhatók a sín és a hídszerkezet elmozdulásai.
A TDK dolgozatomban egy összefoglaló képet adok a gyakran alkalmazott felépítményi rend-
szerekről – hídfás felépítmény, zúzottkő ágyazat átvezetése, rugalmasan ágyazott sínszál – és a
síndilatációs készülékekről. Bemutatom a végeselemes modelljeimből kapott eredményeket,
amelyek meghatározzák a megengedett dilatáló hosszal épült hidak esetén kialakuló normál-
erőket és relatív elmozdulásokat. Vizsgálataim során csak a fékezésből és a hőmérséklet válto-
zásából keletkező hatásokat veszem figyelembe.
Jelen dolgozatban célom olyan végeselemes modellek létrehozása és bemutatása, melynek
használatával számíthatóak a keletkező igénybevételek és elmozdulások nagysága az acélhida-
kon átvezetett felépítményi rendszereknél.
További kutatásaim során arra törekszem, hogy létrehozzak egy paraméter- és feltételrend-
szert, amely alkalmazása esetén elhagyható a síndilatációs készülék beépítése, így a sínszál
megszakítás nélkül átvezethető olyan hidakon is, ahol a dilatáló hossz meghaladja a jelenleg
engedélyezett 40 m-es legnagyobb értéket.

ABSTRACT
Continuously welded rail can be constructed through the bridge with various structures. The
Technical Specifications of D.12/H. of Hungarian State Railways (MÁV) specifies that a
continuously welded rail (CWR) track can be constructed through a bridge without being
interrupted if the expansion length of the bridge is not longer than 40 m [1] [2]. If the expansion
length of a bridge is greater than 40 m, the continously welded rail should normally be
interrupted, a rail expansion joint has to be constructed.
The goal of my research is to create finite-element models with which the interference of
continuosly welded rail and bridges can be counted in relation with the longitudinal normal
forces, taking into particular consideration the normal, axial forces in the rail, bridge structure
and the bearing; as well as the displacements of the rail and bridge structure can be determined.
In my thesis for the Students’ Scientific Assosiation I give an overall picture about the systems
of structures – structures with wooden sleepers, conduction of ballasted track, rail embedded in
elastic material – and rail expansion joints.
I demonstrate the results from my finite-element models, which determine the normal forces
and relative displacements of bridges, built with allowable expansion length. In the course of
my research I only take into consideration effects from braking and change of temperature.
The goal of my current thesis is to create and demonstrate finite-element models and by their
using the extent of evolving recourses and displacements can be counted/rated at structures,
constructed through steel bridges.
In my further researches I am trying to create a system of parameters and conditions. Using
the system, the construction of rail expansion joint can be omitted so the rail can be constructed
without interruption through bridges, where the expansion length is greater than the currently
permitted 40 m.

1
1 FELÉPÍTMÉNYI RENDSZEREK
A hézagnélküli vasúti felépítmény hidakon való átvezetéséhez többféle felépítményi rendszer
alkalmazható. Az 1. fejezet ezeket mutatja be röviden.
1.1 Hídfás felépítmény
A hídfák jellemző mérete 24 cm x 24 cm x 2,50 m. Kiosztásuk a folyópálya keresztaljaihoz
hasonlóan 60 cm. Ezeket a hídfákat kezdetben közvetlenül a főtartóra helyezték, amely a felső
övében jelentős hajlítást okozott. Ez később repedésekhez és töréshez vezetett. Ennek kiküszö-
bölésére alkalmazzák az ún. központosító léceket. A felépítmény keresztmetszeti kialakítása
látható a következő ábrán.
1.1. ábra: Hídfás felépítmény általános keresztmetszete
1.2. ábra: Mezőtúri Hortobágy-Berettyó-híd
felépítménye
A hídfás felépítmények speciális kialakítása esetén lehetővé válik a fel-
építmény hosszirányú elmozdulása a műtárgyon. Ez kétféleképpen való-
sulhat meg:
― a hídon csökkentett szorítóerejű sínleerősítések alkalmazása ese-
tén a sínszál elmozdulhat a leerősítésben,
― a hídfák hosszirányú elmozdulását lehetővé tevő központosító lé-
cek alkalmazásával, erre példa a MÁV győri Rába-hídja (1.3.
ábra).
1.3. ábra: A hídfák elmozdulását lehetővé tevő központosító léc

2
1.2 Zúzottkő ágyazat átvezetése
Dinamikai szempontból ez a legelőnyösebb felépítményi rendszer, az átvezetett ágyazat ön-
súlya azonban jelentős többletterhet jelent a hídszerkezetnek és a saruknak. A nyílt vonali pálya
kialakításához hasonlóan a hatékony ágyazat minimális vastagsága 35 cm, de ez acélhidakon
kivételes esetben 25 cm-ig csökkenthető.
Dilatáció szempontjából háromféle kialakítással készülhet:
― a hídmozgás nincsen biztosítva,
― hídmozgás lehetséges, de az ágyazat megszakítás nélkül csatlakozik a folyópályához,
― hídmozgás lehetséges és az ágyazat a hídvégen meg van szakítva.
1.3 Rugalmasan ágyazott sínszál
Az előzőekben ismertetett felépítményi rendszerek pontszerű leerősítésekből állnak. Ezzel
ellentétben a rugalmasan ágyazott sínszálnál egy homogén szakasz jön létre. A sínt és annak
ágyazását tartó vályú anyaga a híd szerkezetéhez igazodva lehet acél vagy beton anyagú, mérete
függ az alkalmazott sínrendszertől.
A sínek rugalmas ágyazásának előnye, hogy hosszú élettartamot biztosít, alacsony a fenntar-
tási költsége és a szerkezeti magassága is minimális. Mivel a híd és a felépítmény kapcsolata
ilyen kialakításnál a legerősebb, így a sínszálak elmozdulása itt van a hídszerkezetre a legna-
gyobb hatással. A sín és a híd között kialakuló túl nagy relatív elmozdulás mellett a sínszál
kiszakad a kiöntőanyagból. Ez a legnagyobb megengedhető relatív elmozdulás függ a kiöntő-
anyag fizikai paramétereitől.
2 DILATÁCIÓS KÉSZÜLÉKEK
A MÁV D.54. „Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások” utasítása szerint hé-
zagnélküli felépítmény esetén a legnagyobb, dilatációs szerkezet nélkül építhető dilatációs
hossz 40 m. A hídfás és a zúzottkő ágyazat átvezetésű hidaknál a dilatáló hosszt a kialakuló
igénybevételek maximalizálják. A rugalmasan ágyazott sínszálnál a híd és a sín közötti relatív
elmozdulás értéke a korlátozó tényező.

3
A hézagnélküli felépítményben kialakuló nagy húzóerők sínszakadáshoz, míg a nyomóerők
kivetődéshez vezethetnek. Közlekedésbiztonsági szempontból az utóbbi jelent nagyobb ve-
szélyt. Ezek kiküszöbölésére alkalmaznak a síndilatációs szerkezeteket.
A dilatációs készülékek elhelyezésére vonatkozó előírások:
― Ha a híd dilatáló hossza maximum 40 m, a hézagnélküli felépítményt a hídon meg-
szakítás nélkül kell átvezetni.
― 40 m és 80 m közötti dilatáló hossz esetén a híd mozgó és fix sarujához is kötelező
síndilatációs szerkezetet elhelyezni.
― 80 m feletti dilatáló hossznál a mozgó saruhoz 2 db (iker) dilatációs szerkezetet
kell beépíteni [1] [2].
2.1 Csilléry-féle dilatációs készülék
A Csilléry-féle dilatációs készülék kialakításának alapelve, hogy a két sínszál egy harmad-
fokú parabola mentén le van munkálva (2.1. ábra). Legnagyobb nyitása ±80 mm. A MÁV D.
54. utasítása szerint a dilatációs készüléket úgy kell elhelyezni, hogy a fixen lekötött csúcs a
híd felőli oldalra kerüljön. Így a készülék képes felvenni a híd és a csatlakozó felépítmény di-
latációs mozgásait is, ágyazattorlódás nélkül.
2.1. ábra: A Csilléry-féle dilatációs készülék

4
A módosított Csilléry-féle dilatációs készülékben a Geo leerősítések helyett csökkentett szo-
rítóerejű Skl U 12-es leerősítéseket alkalmaznak, ezzel lehetővé téve mindkét oldalon a síncsú-
csok elmozdulását. Így a mozgó saru felett elhelyezett módosított Csilléry dilatációs szerkezet
képes a csatlakozó felépítmény és a híd dilatációs mozgásait is felvenni.
A sínvég elmozdulások segítségével számolható, hogy milyen dilatáló hosszig elegendő a
160 mm-es mozgást lehetővé tevő Csilléry-féle szerkezet beépítése. Ez a hossz a zúzottkőágya-
zat hosszirányú ellenállását p=5 kN/m-nek feltétezve 54E1-es sínrendszer alkalmazásával 54 m,
60E1-es sínrendszerrel 42 m.
2.2 VM-200 dilatációs készülék
A síndilatációs készülék alapja a két fixen lekötött síncsúcs és a két fősín. A dilatációs moz-
gást a fősínek végzik, amelyek hosszirányú elmozdulását szintén a csökkentett szorítóerejű sín-
leerősítések alkalmazása teszi lehetővé. A
fősín egyik vége a lemunkált síncsúcshoz si-
mul, a másik az adott pályaszakaszhoz csat-
lakozik. A szerkezetet a magyarországi
60-XI rendszerű kitérő váltórészének
átalakításával tervezték. A készülék legna-
gyobb nyitása középállásától számítva
±200 mm, de létezik ±100 mm-es változata
is. A vágánytengelyre merőleges erőkkel
szemben védelmet nyújtanak a kialakított
sínszékek, amelyek a fősín fejét támasztják
meg oldalirányban.
2.3 Iker VM 200-D dilatációs készülék
80 m feletti dilatáló hossznál a mozgó saru fölé 2 db dilatációs készülék elhelyezése szüksé-
ges. Ez váltható ki az iker kialakítású VM 200-D rendszerű szerkezettel. Szerkezeti kialakítása
a 2.3. ábraán látható. Működését és kialakítását tekintve két, egymással szembe fordított
VM-200 rendszerű dilatációs készülékből áll, melyeket a fixen lekötött iker-síncsúcs kapcsol
össze.
2.2. ábra: VM-200 rendszerű dilatációs készülék

5
2.3. ábra: Iker-síndilatációs szerkezet [3]
2.4. ábra: Iker-dilatációs szerkezet az Újpesti vasúti hídon
3 HŐMÉRSÉKLETVÁLTOZÁS HATÁSÁRA A SÍNBEN ÉBREDŐ NORMÁLERŐK
ÉS SÍNVÉG ELMOZDULÁSOK
A rövidsínes felépítmény esetén az egyes szakaszok a hevederes illesztéseknél dilatálhatnak,
ezzel szemben a hézagnélküli felépítmény esetében már a gátolt dilatációból keletkező normál-
erőkkel is számolni kell.
A MÁV Zrt. D. 12. H. Utasítása szerint a sín semleges hőmérséklete 
 °C. Nyáron a sín-
szál a közvetlen napsugárzás miatt akár a +60 °C-os hőmérsékletet is elérheti, télen pedig
a -30 °C-ot. Így a legnagyobb nyári hőmérsékletváltozás (a sín semleges hőmérsékletének in-
tervallumát is figyelembe véve) 45 °C, a téli 58 °C.
A dilatációs erő nagysága az alábbi összefüggéssel számolható:

6
F = α
‧
A
‧
E
‧
Δt (1)
Ahol
α = 1,15 ∙ 10-5 1/°C — a sín lineáris hőtágulási együtthatója,
E = 215 000 N/mm2 — a sínacél rugalmassági modulusa,
Δt [°C] — a hőmérsékletváltozás értéke,
A [mm2] — a sínrendszerre jellemző keresztmetszeti terület, amely
 60E1 r. sín esetén: A60 = 7670 mm2,
 54E1 r. sín esetén: A54 = 6977 mm2,
 MÁV48 r. sín esetén: A48 = 6178 mm2.
A keletkező normálerő nagyságát tehát nem befolyásolja a sínszál hossza, ez teszi lehetővé a
hézagnélküli felépítmények alkalmazását.
A sínszál – mint hosszú, karcsú rúd – stabilitását a nagy melegben kialakuló nyomóerők ve-
szélyeztetik, a télen kialakuló húzóerők pedig síntöréshez vezethetnek.
A valóságban azonban a sínvég elmozdulását különböző ellenállások akadályozzák, amelyek
már a hossztól függenek. A szabad sínvégtől távolodva az ellenállásokat összegezve kialakul
egy x0 lélegző hossz, ahol a dilatációs erő értéke nagyobb az ellenállási erőnél, ez pedig a sínszál
hosszváltozását eredményezi. A lélegző szakasz hosszának számításához használható összefüg-
gés:
‧‧‧
 (2)
p [N/mm] — az ágyazat hosszirányú ellenállása.
A zúzottkő ágyazat hosszirányú ellenállása frissen fektetett állapotban 5 N/mm, konszolidá-
lódott ágyazatnál ez az érték 8-10 N/mm közt van, a megfagyott ágyazat akár a 15 N/mm-es
ellenállási értéket is elérheti terheletlen állapotban.
A sínvég elmozdulás értékének meghatározása:
  
 
 
 (3)
A számított eredményeket a 3.1. táblázat és a 3.2. táblázat tartalmazza.

7
Sínrendszer
F [kN] dilatációs erő
Lélegző szakasz [m]
p = 5 kN/m
p = 9 kN/m
tél
nyár
tél
nyár
tél
nyár
MÁV 48
885,956
687,380
177,191
137,476
98,440
76,376
UIC 54
1000,537
776,278
200,107
155,256
111,171
86,253
UIC 60
1099,916
853,383
219,983
170,677
122,213
94,820
3.1. táblázat: Hőmérséklet hatására kialakuló normálerők és lélegző szakaszok hossza
Sínrendszer
Sínvég mozgások [mm]
p =5 kN/m
p =9 kN/m
tél
nyár
tél
nyár
MÁV 48
-60
+36
-33
+20
UIC 54
-67
+41
-38
+23
UIC 60
-74
+45
-41
+25
3.2. táblázat: Téli és nyári mértékadó sínvég mozgások
4 SÍNLEERŐSÍTÉSEK LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATA
A hézagnélküli vasúti felépítmény és a hidak kölcsönhatásának fontos eleme az alkalmazott
sínleerősítés. A kapcsolat pontosabb modellezése érdekében a BME Út- és Vasútépítési Tan-
szék Pályaszerkezeti Laboratóriumában, az MSZ EN 13146-1:2012 szabvány szerint végzett
mérés sorozat a leerősítések hosszirányú elhúzási ellenállásának és rugalmasságának meghatá-
rozását szolgálta.
A sínszálra 10±5 kN/perc tehernövelési sebességgel húzóerőt kell alkalmazni, amíg a sín a le-
erősítésben meg nem csúszik, majd ezt követően hirtelen tehermentesíteteni. A mérést tehermen-
tes állapotban 2 percig tovább kell folytatni. A mérési ciklust összesen négyszer kell végrehajtani,
az egyes ciklusok között a szabvány szerinti három percnyi várakozással. Meghatározandó az
egyes ciklusok esetében a legnagyobb rugalmas elmozdulást előidéző erő értéke. Az első ciklust
figyelmen kívül hagyásával, a 2., 3. és a 4. ciklus eredményének átlaga adja a sínleerősítés eltolási
ellenállását. A sínszálnak az aljhoz viszonyított elmozdulásának mérése Hottinger Baldwin
(HBM) WA20mm rendszerű induktív útadóval, az erőé pedig HBM C9B-50kN típusú erőmérő-
cellával történt. A mérőerősítő és adatgyűjtő HBM Quantum MX840 típusú mérőelektronika volt.

8
A sínszálra kifejtett húzóerő, illetve a mért elmozdulás adatokból előállítható az egyes leerő-
sítésekhez tartozó erő-elmozdulás diagram (Hiba! A hivatkozási forrás nem található.), amely
segítségével a szabvány szerint számított eredményeket a 4.1. táblázat tartalmazza.
Leerősítés típusa
Hosszirányú ellenállás [kN]
Merevség [N/mm]
Geo
20,52
40 000
Geo, EVA közbetét lemezzel
26,51
51 400
Skl-12
10,47
14 000
Skl-12, EVA közbetét lemezzel
16,58
36 000
4.1. táblázat: Sínleerősítések hosszirányú elhúzási ellenállása és merevsége
5 KIALAKULÓ NORMÁLERŐK ÉS RELATÍV ELMOZDULÁSOK MODELLEZÉSE
VÉGESELEMES PROGRAMMAL
Az egységesen 40 m-ben maximalizált dilatáló hosszal rendelkező hidak esetén a különböző
felépítményi rendszerek alkalmazásával eltérő igénybevételek, illetve elmozdulások keletkez-
nek.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Hosszirányú erő [kN]
Elmozdulás [mm]
Erő -út diagram (Skl-12)
4.1. ábra: Skl-12 sínleerősítés erő út diagramja

9
5.1 A végeselemes modellek általános felépítése
A sínszálban, a hídszerkezetben és a fix saruban kialakuló normálerők, valamint a hézagnél-
küli vágány és a hídszerkezet elmozdulásainak meghatározása Axis VM12 végeselemes szoft-
verrel történt. A modellek fél hídkeresztmetszetre vonatkoznak. A fél híd keresztmetszetet
A = 1000 cm2-nek vettem fel. A hidak anyaga acél, az alkalmazott sínrendszer 60E1.
Az EN 1991-2 szabvány alapján a következő tehereseteket kell figyelembe venni:
― indításból keletkező erőhatás, 33 kN/m-es teherintenzitással, maximum 1000 kN,
― fékezésből keletkező erőhatás, 20 kN/m-es teherintenzitással, maximum 6000 kN,
― hőmérsékletváltozás hatására kialakuló erők,
valamint az ezekből előállítható teherkombinációk. Egy vágányú hidakon az indítás és fékezés
teheresetei közül egyidejűleg csak az egyik léphet fel. A kettő közül a mértékadó a fékezés, a
maximális (300 m) hatáshosszal figyelembe véve.
5.2 40 m dilatáló hossz, hídfás felépítményi rendszerrel
A modell felépítése az alábbi ábrán látható (5.1. ábra). A hídszerkezetet és a felépítményt
egy-egy rúd modellezi, melyeket nemlineáris rugók kötnek össze. A rugóelemek jellemzői a
laboratóriumi mérések alapján lettek definiálva.
5.1. ábra: Acélhídon átvezetett hídfás felépítmény végeselemes modellje

10
5.2. ábra: A hézagnélküli felépítményben kialakuló mértékadó normálerők alakulása
5.3. ábra: A hídszerkezetre jutó normálerők burkoló görbéje
Az 5.2. ábra mutatja a fékező- és hőterhekből álló teherkombinációkra vonatkozó burkoló-
görbe alakját a hézagnélküli felépítményre (a híd helyét a 40 m-es méretvonal jelzi), az 5.3.
ábra a hídszerkezetre vonatkozóan. Látható, hogy a fix sarura jutó normálerő egyben a híd-
szerkezet igénybevételeinek maximuma is.
Az így kialakult értékek megengedettek. Hasonlóan felépített modellekkel ellenőrizni lehet,
hogy a dilatáló hossz növekedésével ezen igénybevételek mennyivel nőnek és milyen dilatáló
hosszig engedhetőek meg.
A számított szélsőértékeket az 5.1. táblázat tartalmazza.
Szerkezeti elem
Évszak
Normálerő [kN]
Geo (20,52 kN)
Skl-12 (10,47 kN)
Fix saru
tél / nyár
±1375
±701
Hídszerkezet
tél / nyár
±1375
±701
Hézagnélküli felépít-
mény
tél
+1967
+1930
nyár
-1720
-1684
5.1. táblázat: Acélhídon átvezetett hídfás felépítmény esetében kialakuló mértékadó normálerők, D=40 m dilatáló hossz esetén

11
A hídszerkezetben és fix saruban kialakuló normálerők nagysága a téli és nyári mértékadó
teherkombinációk esetén megegyezik, irányuk ellentétes. Az igénybevétel iránya a hídszerke-
zet és fix saru szempontjából közömbös.
5.3 40 m dilatáló hossz, zúzottkő ágyazat átvezetésével
A zúzottkő ágyazat átvezetésének modellezése hasonló a hídfás felépítménynél bemutatott-
hoz. A hídon átvezetett ágyazatot egy sűrűbben kiosztott rugósor modellezi. A két eltérő kiosz-
tású rugósort (sínleerősítés és zúzottkő ágyazat) egy merev test köti össze, amely nem szenved
deformációt, de elmozdul és továbbítja az erőket. A modellt az 5.4. ábra tünteti fel.
5.4. ábra: Acélhídon átvezetett zúzottkő ágyazatos felépítmény végeselemes modellje
A teheresetek és –kombinációk a hídfás modellnél alkalmazottakkal azonosak, így a kialakuló
igénybevételek összehasonlíthatóak. Az eredmények az alábbi táblázatban láthatóak:
Szerkezeti elem
Évszak
Normálerő [kN]
Geo (20,52 kN)
Skl-12 (10,47 kN)
Fix saru
tél / nyár
200 kN
200 kN
Hídszerkezet
tél / nyár
200 kN
200 kN
Hézagnélküli felépít-
mény
tél
1871 kN
1861 kN
nyár
-1624 kN
-1614 kN
5.2. táblázat: Acélhídon átvezetett zúzottkő ágyazatos felépítmény esetében hőmérsékletváltozásból és fékezőerőből kiala-
kuló mértékadó normálerők, D=40 m dilatáló hossz esetén
Az 5.1. táblázat és az 5.2. táblázat összehasonlításából látszik, hogy a zúzottkő ágyazat át-
vezetése a kialakuló igénybevételek szempontjából is kedvezőbb, hiszen minden szerkezeti
elemben alacsonyabb normálerők keletkeznek, mint hídfás felépítmény esetén.

12
5.4 40 m dilatáló hossz, rugalmasan ágyazott sínszállal
A rugalmasan ágyazott sínszál átvezetésére a szabvány nem ad meg maximálisan építhető
dilatáló hosszt. Annak meghatározásához ismerni kell az alkalmazott kiöntőanyag hosszirányú
ellenállását, valamint a sín kiszakadásához tartozó relatív elmozdulás értékét. Mivel erre vonat-
kozóan pontos adatok nem állnak rendelkezésre, ezért ez a fejezet azt mutatja be, hogy az egyes
kiindulási feltételek változása milyen hatással van a kialakuló relatív elmozdulások értékére.
A modell felépítése megegyezik az eddigiekkel, ez látható az 5.5. ábraán. A rugalmas kiön-
tőanyag feltételezett merevsége 25 kN/m/mm, amely esetében mm-es nagyságrendű relatív el-
mozdulások megengedhetőek.
5.5. ábra: Acélhídon átvezetett rugalmasan ágyazott felépítmény végeselemes modellje
A modell építése, valamint futtatása során változtatható paraméterek:
― a híd dilatáló hossza,
― csatlakozó zúzottkő ágyazatú felépítmény ágyazati ellenállása
1
,
― nyári hőteher
2
.
Csak a nyári hőmérsékletváltozás hatására kialakuló dilatációs mozgásokból keletkező relatív
elmozdulás értékek az 5.3. táblázatban.
1
A dolgozatban a terheletlen, frissen fektetett vágány ágyazati ellenállása 5 kN/m. A terheletlen, konszolidált
ágyazaté 9 kN/m. Ha a vágány függőleges irányú terhelését is figyelembe vesszük, az ágyazat hosszirányú ellen-
állása akár a háromszorosára is növekedhet, ezt most 15 kN/m-nek feltételezhetjük.
2
Mivel a rugalmasan ágyazott sínszálat közvetlen napsugárzás csak a vágánytengely belső oldalán
SK-80 mm-ig, a külső oldalán pedig SK-20 mm-ig éri, így hőmérséklete a hídszerkezetével együtt, kiegyenlítet-
tebben változik. Ennek megfelelően a nyári maximum hőmérséklete 50 °C-nak vehető, ami megegyezik az acél-
hídéval.

13
Híd dilatáló hossza
Ágyazati ellenállás
Sínszál Tmax=+60°C
Sínszál Tmax=+50°C
15 m
p = 5 kN/m
4,3 mm
4,9 mm
p = 9 kN/m
4,5 mm
5,1 mm
p = 15 kN/m
4,7 mm
5,2 mm
20 m
p = 5 kN/m
4,9 mm
5,6 mm
p = 9 kN/m
5,6 mm
5,9 mm
p = 15 kN/m
5,6 mm
6,0 mm
5.3. táblázat: Különböző dilatáló hosszak és ágyazati ellenállás esetén kialakuló relatív elmozdulások a nyári hőmérséklet-
változás hatására
A vizsgált dilatáló hosszak esetén az ágyazati ellenállással nő a relatív elmozdulások értéke
is. A sínszál hőmérsékletének 50 °C-os maximális hőmérséklete mellett a hídszerkezet és a
sínszál elmozdulása kisebb, azonban az egymáshoz viszonyított relatív elmozdulásuk nagyobb,
mint 60 °C esetén.
Az 5.4. táblázatban láthatóak a sínszál és hídszerkezet relatív elmozdulásának értékei – kü-
lönböző dilatáló hosszakkal és ágyazati ellenállásokkal – a mértékadó teherkombinációk esetén.
Híd dilatáló hossza
p = 5 kN/m
p = 9 kN/m
p = 15 kN/m
15 m
8,1 mm
5,5 mm
5,5 mm
20 m
8,4 mm
6,3 mm
6,4 mm
30 m
9,0 mm
7,5 mm
7,7 mm
40 m
9,5 mm
8,3 mm
8,6 mm
100 m
13,7 mm
14,3 mm
15,4 mm
5.4. táblázat: Különböző dilatáló hosszak és ágyazati ellenállás esetén kialakuló relatív elmozdulások a hőmérsékletváltozás
és fékezés teherkombinációk hatására
Látható, hogy a dilatáló hossz növelésével az azonos ágyazati ellenálláshoz tartozó relatív
elmozdulások értéke is nő.
6 KONKLÚZIÓ
A Kialakuló normálerők és relatív elmozdulások c. fejezetben bemutatott eredmények alapján
megállapítható, hogy
― Hídfás és az ágyazatátvezetéses hidak esetében az ágyazati ellenállás növelésével
(jobban konszolidálódott ágyazat) sínszálban, a hídszerkezetben és a saruban éb-
redő normálerők csökkennek.
― Hídfás és az ágyazatátvezetéses hidak esetében a sínleerősítések eltolási ellenállá-
sának és merevségének csökkentésével a sínben, a hídszerkezetben és a saruban
kialakuló normálerők is csökkennek.

14
― A zúzottkő ágyazat átvezetéses hidaknál a vizsgált hosszirányú erőhatásokból ki-
sebb igénybevételek keletkeznek a szerkezeti elemekben, mint a hídfás felépítmé-
nyi rendszernél, azonos műszaki körülmények között (dilatáló hossz, sínleerősítés
eltolási ellenállása, stb.).
― Rugalmasan ágyazott sínszál átvezetése mellett a csatlakozó zúzottköves felépít-
mény nagyobb ágyazati ellenállása nagyobb relatív elmozdulásokat eredményez,
amennyiben csak a hőmérsékletváltozás hatását vesszük figyelembe.
― A hídon átvezetett rugalmasan ágyazott sínszál nyári maximális hőmérsékletének
csökkenése nagyobb relatív elmozdulásokat okoz a sínszálak és a híd szerkezete
között.
― Rugalmasan ágyazott sínszál átvezetése mellett a dilatáló hossz növelésével a mér-
tékadó teherkombinációból keletkező relatív elmozdulások értéke is nő.
― A vizsgált dilatáló hosszak mellett a rugalmasan ágyazott sínszál és a hídszerkezet
között kialakuló relatív elmozdulás értékét nagyrészt a hőmérsékletváltozás váltja
ki, a fékezés hatására a relatív elmozdulás értéke maximum 1,0-1,5 mm-rel nő
meg.
A bemutatott modellek segítségével számítható a tetszőlegesen kialakított vasúti híd és a rajta
átvezetett vasúti felépítmény kölcsönhatásából keletkező normálerők nagysága. További kuta-
tásaim során arra törekszem, hogy létrehozzak egy paraméter- és feltételrendszert, amely alkal-
mazásával elhagyható a síndilatációs készülék beépítése, így a sínszál megszakítás nélkül átve-
zethető olyan hidakon is, ahol a dilatáló hossz meghaladja a jelenleg engedélyezett 40 m-es
értéket. Ezzel módosítható a jelenleg érvényes szabályozás.

15
7 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
Az eredmények közzétételéhez anyagi hozzájárulást nyújtott a BME Tudományos Diákköri
Bizottságának TDK pályázata.
8 HIVATKOZÁSOK
[1]
D. 12/H Utasítás. Hézagnélküli felépítmény építése, karbantartása és felügyelete, MÁV
Zrt., Budapest 2009..
[2]
D. 54. SZ. Utasítás I-II. kötet: Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások,
KÖZDOK, Budapest 1986..
[3]
Dr. Kormos Gyula, „Síndilatációs szerkezetek titkai,” ÉPKO 2011 Nemzetközi
Építéstudományi Konferencia, Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság,
Kolozsvár, 2011. p. 318-325.
[4]
Dr. Kormos Gyula, „Belső súrlódással rendelkező dilatációs készülékek, beépítési és
fenntartási kérdései, különös tekintettel a nyitási táblázatokra,” ÉPKO 2002 Nemzetközi
Építéstudományi Konferencia, Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság,
Kolozsvár, 2002. p. 142-252..
[5]
Dr. Kormos Gyula, „Az iker-síndilatációs szerkezet beépítési kérdései,” ÉPKO 2003
Nemzetközi Építéstudományi Konferencia, Erdélyi Magyar Tudományos Műszaki
Társaság, Csíksomlyó, 2003. május 29-június 1. p. 170-176..
[6]
Liegner Nándor, „A VM rendszerű nagynyitású síndilatációs készülék igénybevételi
vizsgálata,” Műszaki Szemle, 1991. 7-8. szám p. 16-21..
[7]
Dr. Nándor Liegner, Dr Gyula Kormos, Helga Papp: Solutions of omitting rail
expansion joints on steel railway bridges with wooden sleepers, Periodica Polytechnica,
Megjelenés alatt.