A megtervezendő szerkezet rendeltetése a vasúti pálya átvezetése valamilyen akadály (pl. folyó, út, stb.) felett.
A. 1. Vázlatterv
A vázlatterv elkészítésének célja az, hogy a híd tervezési munkálatainak megkezdésekor rögzítse az adott körülményeket figyelembevevő elképzeléseket, fő kiinduló adatokat, a szerkezeti elemek térbeli elhelyezkedését, a megvalósítás során alkalmazásra kerülő anyagok minőségét, a tervezés alapjául szolgáló szabályzatokat, előírásokat, stb. A vázlattervet megfelelő méretű (általában fekvő A3 méretű) rajzlapra ceruzával készítjük el.
A vázlattervnek tartalmaznia kell az alábbi részeket:
Egy acélszerkezetű felsőpályás gerinclemezes vasúti híd legfontosabb teherhordó elemeit és azok egymásra épülését az A. 0. ábra vázolja. Az ábrához fűzött megjegyzéseket a vázlatterv kialakításánál célszerű maradéktalanul hasznosítani. További hasznosítható ábrákat az útmutató A. 7. A feladat rajzi részletei című fejezete tartalmaz.
Erre a szerkezetre építjük rá a vasúti pályát, a legalább üzemi használatra szükséges gyalogjárót, stb.
A vasúti pálya kialakítása szempontjából két szerkezeti
megoldás lehetséges:
- ágyazat átvezetéssel és
- ágyazat átvezetése nélkül.
Az ágyazat átvezetése pályadinamikai szempontból sokkal kedvezőbb, de nagyobb szerkezeti magasságot igényel és jelentős önsúly növekedéssel jár.
Ágyazat átvezetése nélküli esetben igen sokszor alkalmazták a hídfás megoldást, mely jelentősen kisebb szerkezeti magasságnövekedés mellett a folyó pálya rugalmasságát is viszonylag jól közelíti.
Régebben épült szerkezetek között szép számban találhatunk ilyeneket (jelentős részben szegecselt kialakítással), melyek felújítása, állagmegóvása a jövőben is fontos feladata lehet egy építőmérnöknek. Emellett - a szerkezeti rendszer viszonylagos egyszerűsége következtében - alapszintű hídépítési iskolai feladatként is alkalmasnak mondható ez a megoldás.
A pálya részét képező két sínszál tengelye egymástól 1500 mm- re helyezkedik el a fővonalakban szokásos 1435 mm-es nyomtáv esetén, melyek közvetlen alátámáasztására jelen feladatban a hídfa szolgál. 20 m-nél nagyobb fesztávolságú vasúti hídon vasútüzemi biztonsági szempontok miatt terelősín elhelyezésére is szükség van.
A hídon lévő pálya rugalmasságának fokozása érdekében a hídfákat nem közvetlenül a sínszálak alatt támasztja alá a két főtartó (illetve más megoldás esetén a két hossztartó), hanem azok tengelytávolsága 1800 mm. Emiatt a hídfák szokványos mérete 24 x 24 x 250 cm, míg osztástávolságuk 60 cm körüli.
Régebbi megoldásoknál a hídfák közvetlenül feküdtek fel a főtartók illetve hossztartók felső öveire és azokat a külső oldalon a (szegecselt hídnál a legfelső) kiszélesített felső övlemezhez kapcsolták. A hídfa hajlékonysága következtében a felső övet a vasúti teher keresztirányban hajtogatja, amely számtalan esetben repedések, törések forrásává vált.
Emiatt manapság a hídfát a felső öv középvonalában elhelyezett központosító lécre fektetik fel, megakadályozva az öv keresztirányú hajtogatását; a hídfa és a központosító léc közé pedig kis sarut helyeznek. Jelen feladatban a központosító léces megoldást tételezzük fel.
Minden vasúti hídon, legalább üzemi használatra, megfelelő járófelületet szükséges kialakítani és azt a szélein korláttal kell lezárni. Figyelembevéve a vasúti űrszelvény szélességét, a kétoldali korlát belső élei közötti távolság min. 4400 mm. Attól függően, hogy a híd folyó vágányban vagy állomás közelében helyezkedik-e el, a korláttáv nagyobb is lehet.
Manapság a pályaépítőgépek áthaladása szempontjából is kedvezőbb a nagyobb korláttáv, így a feladatban 5000 mm-es korláttávot alkalmazunk.
A járófelületeket úgy a két sínszál között, mind azokon kívül is megfelelő szélességű recéslemez burkolattal kell ellátni. A hídfák feletti recéslemezeket a hídfák támasztják alá, míg a hídfa vége és a korlát közötti szakaszokat megfelelő hosszirányú járdatartók (pl. melegen hengerelt U, L szelvény).
A járdatartókat és a korlátokat a gerinclemezes főtartóhoz kapcsolódó konzolok tartják.
Az acél főtartók hegesztett kialakítású, a függőleges tengelyükre szimmetrikus keresztmetszetű gerinclemezes tartók, melyek tengelytávolsága, mint jeleztük, 1800 mm.
A kéttámaszú vasúti hídnál a gerinclemez H magasságát - gyakorlati szempontok alapján - az L fesztávot alapulvéve célszerű az L/10 - L/12 tartományban - 100 (esetleg 50) mm-re kereken - megválasztani. 10 - 12 m fesztáv esetén nagyobb gerincmagasság felvétele is szükségessé vállhat.
A gerinclemez vastagságát - gerincnyírás, gerinchorpadás és a járatos lemezvastagságok figyelembevételével - 12 - 20 mm között vehetjük fel. A gerinclemez magasság 1/100-a körüli gerinclemezvastagság esetén a lemezhorpadás általában nem mértékadó.
Járatos lemezvastagságok: 8 - 10 - 12 - 14 - 16 - 18 - 20 - 22 - 25 (- 28 - 30) mm.
Az övlemezek méretét szilárdsági és stabilitási szempontok mellett az is befolyásolja, hogy célszerű a főtartó anyagának zömét az övbe helyezni, de nem célszerű a 25 - 30 mm-es lemezvastagságot és a 450 - 500 mm szélességet meghaladni.
Emellett a nyomott oldalon az övlemez félszélessége (lemezhorpadás elkerülése érdekében) nem lehet nagyobb a vastagság 15-szörösénél.
Bizonyos körülmények indokolhatják azt is, hogy a felső övlemezt az alsónál erősebbre választjuk.
A szélességi méret megválasztásánál emellett célszerű arra is gondolni, hogy csavarozott illesztésnél egy keresztmetszetben 2 ill. 4 db (M20 - M24) csavar helyezhető el a minimális és maximális csavartávolságok figyelembevételével.
Az acéltartó tervezése - alkalmas gerinc méretek felvétele után - a szilárdsági és fáradási szempontból megfelelő méretű övlemezek felvételéből áll, mely felvétel jogosságát a további vizsgálatokkal ellenőrízzük. Túl kicsi vagy túl nagy övlemez méret esetén a gerinclemez magasság és vastagság változtatása is szükségessé vállhat.
A két acél főtartót - azok vízszintes síkú együttdolgozása és a teljes szerkezet globális stabilitásának biztosítása érdekében - helyenként - a tartó hossztengelyére merőleges, függőleges síkban - keresztkötésekkel kell összekapcsolni.
A vízszintes erők felvétele és támaszokra továbbítása érdekében a két főtartót a felső övnél szélráccsal kell összefogni. A keresztkötések helyzete, a szélrács hálózata és a gerinclemez függőleges merevítő bordáinak helyzete egymással összhangban veendő fel. Sűrűbb merevítő borda kiosztásnál minden második, ritkább merevítő borda kiosztásnál pedig minden osztásnál keresztkötést alkalmazunk.
A szélrács hálózatának kialakítása során fontos az A. 0. ábra megjegyzéseit és az A. 3. 41. Oldallökő erő (O) szakasz vonatkozó kitételeit is szem előtt tartani.
A támaszoknál lévő keresztkötések a vízszintes síkú terhekből származó reakcióerők levezetésére is szolgálnak, emellett biztosítaniuk kell azt a lehetőséget, hogy sarucsere vagy javítás, esetleg magassági pályakorrekció esetén a hídat megemelhessék. Emiatt azok jelentősen merevebbek a többi keresztkötésnél, esetlegesen tárcsaszerű kialakításúak.
A függőleges gerincmerevítő bordák távolsága ne legyen kisebb a gerinclemez magasságnál és ne legyen nagyobb annak kétszeresénél, emellett igazodjon a szélrács geometriájához is.
A vázlatterv oldalnézetén az alábbi lényeges méreteket kell feltételenül megadni:
Az oldalnézeten ábrázolni kell vonalasan a gerincmerevítések helyét, szaggatott vonallal a keresztkötések tervezett helyét.
A vázlatterv felülnézetén vonalasan ábrázolni kell:
Bekótázandó méretek:
A vázlatterv keresztmetszetén szereplő lényeges méretek és adatok:
A vázlatterven (és minden acélszerkezeti terven) az acélszerkezetre vonatkozó méreteket mindig mm-ben, a vasbeton- és egyéb szerkezetekre vonatkozóakat pedig cm-ben kell kótázni illetve ilyen pontossággal kiírni.
A vázlatterven emellett szöveges formában fel kell tüntetni az anyagminőséget, a méretezés alapjául szolgáló szabályzatot (jelen esetben Vasúti Hídszabályzat 1976) és terhet.
A vázlatterv kialakításához mintarajz ad segítséget, amely csupán támpontul szolgál a legfőbb kivánalmak tekintetében, de a vázlattervet alapvetően az előkészítő gyakorlat és a konzulensek útmutatásai alapján kell kialakítani.