A híd két főtartós, szimmetrikus kialakítása következtében célszerű minden olyan terhet, amely a két főtartó között egyenletesen oszlik meg és azonos értelmű hatást kelt, egy főtartóra redukálni.

A. 4. 1. Ható terhek

A. 4. 11. Állandó súlyterhek

Az A. 3. 1. pontban felsoroltak, vagyis

acélszerkezet becsült önsúlya ......... kN/m

vasúti vágány (sínek, alátétlemezek, leerősítő elemek) 2,00 kN/m

terelősín - 20 m fesztáv felett 2,00 kN/m

hídfa 2,00 kN/m

recéslemez - vázlattervből adódó szélességnek megfelelően 0,36 kN/m2

korlát - közelítően 1,00 kN/m

világítási és egyéb szerelvények 1,00 kN/m

g2 =....... kN/m

egy főtartóra: g = g2 / 2

A. 4. 12. Függőleges mozgó terhek - A. 3. 2. pont szerint

A. 4. 13. Mozgó teher többlettényezői - A. 3. 3. pont szerint

A. 4. 14. Vízszintes mozgó terhek - A. 3. 4. pont szerint

A 4. 15. Meteorológiai terhek - A 3. 5. pont szerint

A. 4. 16. Építési állapothoz tartozó teher

A járófelület teljes területén Ép = 2,00 kN/m2 egyenletesen megoszló, vagy 2 db egymástól 1,0 m távolságban ható 2,0 - 2,0 kN nagyságú koncentrált erőt kell számításba venni.

Adott esetben a főtartó szempontjából az építési állapot nem mértékadó - nem számítjuk.

A. 4. 2. Igénybevételek számítása

Az igénybevételeket az egyes teherfajtákból külön-külön határozzuk meg és a későbbiekben azok hatását értelemszerűen összegezzük.

A további vizsgálatok végrehajthatóságához ki kell számolni az alábbi igénybevételeket.

A. 4. 21. A tartón keletkező legnagyobb hajlítónyomatékok

a) G-ből:

b) J-ből: Négy koncentrált erő és megoszló teher együtteséből a legnagyobb nyomaték nem a tartó közepén, hanem attól balra ill. jobbra, a támaszoktól x távolságban lévő keresztmetszetekben keletkezik (A. 3. ábra).

X keplet

A. 3. ábra

A legnagyobb nyomaték:

M keplet

Közelítésképpen ezt a nyomatékot tekintjük érvényesnek a tartó közepén is.

c) F-ből: melyben m* a tartó tengelye és a sínkorona teteje közötti magasság (A. 4. ábra).

A. 4. ábra

d) Sz-ből: (A. 5. ábra) A szélteher okozta összes vízszintes erőhatást ("vízszintes túlterhelés") a vízszintes síkú szélrács veszi fel.

A szél irányától függően a szél okozta nyomaték az egyik főtartón növeli, a másikon csökkenti a függőleges terhekből származó nyomatékot ("függőleges túlterhelés").

A. 5. ábra

A jármű felületére ható vízszintes vonalmentén megoszló teherből származó függőleges túlterhelés:

A híd oldalfelületére ható vízszintes vonalmentén megoszló teherből származó függőleges túlterhelés:

A két hatás ellentétes lévén: V = Vj - Vh

A függőleges síkú nyomaték:

A. 4. 22. A támasz melleti első merevítőborda keresztmetszetében a maximális nyíróerő és a vele egyidejű nyomaték

a) G-ből

b) J-ből (tetszőleges módszerrel)

A. 4. 23. A tartó közepéhez legközelebb eső merevítőbordánál a maximális nyomaték

a) G-ből

b) J-ből (tetszőleges módszerrel)

A. 4.24. A támasz keresztmetszetére ható maximális nyíróerő

a) G-ből b) J-ből c) F-ből (tetszőleges módszerrel)

A. 4. 3. A főtartó szelvényének felvétele

Vázlattervi szinten már tettünk egy előzetes méretbecslést a gerinclemezre vonatkozóan.

A. 6. ábra

Élve azzal a közelítéssel, hogy a hegesztett I szelvényű keresztmetszet teljes magassága és gerincmagassága érdemben nem különbözik egymástól, az övlemezek által felvett nyomaték közelítően:

Möv = Aöv . H. Mgl = Agl / 2 . / 2 . 2H / 3 = Agl . . H / 6

az összes nyomaték: M = Möv + Mgl

I. tehercsoportosítás esetén és = eng = 16,00 kN/cm2

Mindezek alapján a szükséges övlemez keresztmetszet:

Megjegyzés: Az Útmutató az egyes vizsgálatokat a statikai számításokban szokásos sorrendben tartalmazza. Mivel vasúti hidaknál az esetek nagy többségében a fáradásvizsgálat a mértékadó, célszerű mindjárt itt ellenőrizni azt, hogy a felvett szelvény az A. 4. 52. pont a) vizsgálatánál megfelel-e.

Az is egy járható út, hogy a szükséges övlemez területet kifejező képletet

alakban is felírjuk és a két érték nagyobbikát alkalmazzuk.

Az övlemez s szélességét 20 ill. 50 mm-re kerek méretben, vöv vastagságát a 25 - (30) mm-es maximum betartásával pedig úgy választjuk meg, hogy a nyomott övlemez lemezhorpadás szempontjából eleve megfelelő legyen, vagyis:

keplet

A. 4. 4. Az acéltartó szelvényének adatai

A későbbi számítások során szükség lesz az alábbi keresztmetszeti jellemzőkre:

A - keresztmetszeti terület

Ix - inercianyomaték a súlyponti tengelyre

Wx - rugalmas keresztmetszeti modulus a súlyponti tengelyre

Sx - a fél szelvény statikai nyomatéka a súlyponti tengelyre

Sx'- egy övlemez statikai nyomatéka a súlyponti tengelyre

A. 4. 5. Az acéltartó vizsgálata

A. 4. 51. Teherbírás vizsgálata

A. 4. 511. Szilárdsági vizsgálat

a) Normálfeszültségek a tartó közepén

a1)I. tehercsoportosítás esetén

Terhelőhatások: G, J

a2)II. tehercsoportosítás esetén

Terhelőhatások: G, J, F, Sz2, O

Kielégítendő feltétel mindkét tehercsoportosításnál:

keplet

b) Nyírófeszültségek a maximális nyíróerő helyén (támasz)

Elegendő az I. tehercsoportosítás vizsgálata

keplet

c) Nyakvarrat vizsgálata

A. 7. ábra

A nagyságát a nyakvarrat feletti szerkezeti részek (adott esetben elhanyagolható) súlyából és a vizsgált pont felett álló - vonattényezővel megnövelt - keréknyomásból kell számítani. Utóbbit a sín és hídfák bizonyos szakaszon megosztják.

Feltételezhetjük, a keréknyomás felét a szomszédos két hídfa adja át, másik fele hat a vizsgált helyen.

A megoszlási hossz a hídfák szélessége (24 cm) + az alatta lévő részek (hídfa saru, központosító léc, övlemez) vastagságának kétszerese.

A. 4. 512. Stabilitásvizsgálat

A főtartó stabilitásvesztésének legfontosabb lehetséges formái: kifordulás, övlemez és gerinclemez horpadás. Az övlemezek méreteit a lemezhorpadás elkerülését biztosító arányok betartásával vettük fel, így azt nem kell vizsgálni.

A kifordulás vizsgálata - a viszonylag magas és vékony gerincű és a kifordulás során alakját nem megtartó - gerinclemezes tartóknál övmerevségvizsgálattal közelíthető.

a) Övmerevségvizsgálat

A részletesebb vizsgálat akkor mellőzhető, ha a felső nyomott öv oldalirányú, a vízszintes szélrács által biztosított megtámasztásainak

A nyomott öv az övlemezből és 6. vgl nagyságú gerinclemezdarabból áll.

Egyébként kimutatandó, hogy a nyomott övben keletkező maximális feszültség nem nagyobb a kifordulásra megengedett feszültségnél, vagyis

keplet

A nyomott öv karcsúsága:

keplet

A feladat keretében elegendő a vizsgálatot az I. tehercsopotosításra elvégezni. A csökkentő tényezőt az A. 3. táblázat adja meg.

A. 3. táblázat

  lambda  fi     lambda     fi    lambda     fi
   40    1,000     90     0,614     150     0,288
   45    0,971    100     0,539     160     0,257
   50    0,938    110     0,473     170     0,231
   60    0,864    120     0,415     180     0,208
   70    0,782    130     0,365     190     0,189
   80    0,696    140     0,323     200     0,172

A vizsgálatot nem kell elvégezni a gerinc nyírt és hajlított szakaszán, ha

Egyébként közelítő vizsgálat végezhető az I. tehercsoportosításra az alábbiak szerint:

A normál és nyíró feszültségeket egyidejű teherállásokból számítjuk (max. nyíróerő egyidejű nyomatékkal ill. max. nyomaték egyidejű nyomatékkal). Minthogy minden gerinclemez mezőben fenti igénybevételek változnak, a bordáknál meghatározott igénybevételek átlagával számolhatunk. A gerinclemez alsó és felső szálában kiszámítjuk a hajlításból származó normálfeszültséget.

Szigma1 a nyomott szál feszültsége és előjele e vizsgálat során pozitív, szigma2 a húzott vagy kevésbé nyomott szálé.

Az átlagos nyomófeszültség ,

az átlagos hajlítófeszültség

A nyírófeszültséget közelítően a

keplet

képlettel számítjuk.

A vizsgált lemezmező horpadás szempontjából megfelel, ha

a redukált feszültség és

az átlagos nyomófeszültség

ahol karcsúságának függvényében "37" szilárdsági csoport esetén az A. 4. táblázatból vehető.

A lemez karcsúságának meghatározásához ki kell számítani a vizsgált mező redukált horpadási tényezőjét:

A kA, kB és ktau tényezők a lemezre jellemző alfa = a / H viszonyszámtól és a feszültségi állapot jellegétől függő horpadási tényezők. Értékük az A. 8. ábrában megadott összefüggésekkel számítható.

Az ábrában a gerinclemez magasságát H helyett b jelöli.

A. 4. táblázat

                                                    
lambda   fi     lambda    fi       lambda    fi
 70     1,000     110     0,746     180     0,279
 75     0,976     115     0,683     190     0,250
 80     0,952     120     0,627     200     0,226
 85     0,927     130     0,534     210     0,205
 90     0,903     140     0,461     220     0,187
 95     0,879     150     0,401     230     0,171
100     0,854     160     0,353     240     0,157
105     0,819     170     0,313     250     0,145

Jelen feladat során a vizsgálatot csak a szélső lemezmezőben, max. nyíróerők és egyidejű nyomatékok esetére kell elvégezni.

c) Gerincmerevítések vizsgálata

A gerinclemez előzőekben ismertetett horpadási vizsgálata feltételezi, hogy az egyes mezőket kellő merevségű bordák határolják.

A. 9. ábra

A borda kellő merevségű, ha

Csak függőleges merevítőbordák esetében:

melyben m a borda elhelyezésétől függő tényező.

Esetünkben, az A. 8. ábrán vázolt a. és b. megoldásokat feltételezve, értéke m = 4.

Szimmetrikusan elhelyezett bordáknál a tehetetlenségi nyomatékot a gerinclemez tengelyében lévő, míg aszimmetrikus bordánál a borda talpvonalában futó x - x tengelyre számítjuk.

A. 4. 52. Tartósság (fáradás) vizsgálata

A tartósság vizsgálatához a IV. tehercsoportosítás a mértékadó, melynek során az állandó terheken kívül csupán a járműteher helyettesítő üzemi értékét (Jü), vagyis a vonattényezővel szorzott engedélyezési érték 0,6-szorosát szerepeltetjük.

A szerkezeti részletkialakításoktól függően egy hídon számos olyan hely lehet, ahol ezen vizsgálatot egy tényleges tervezés során végre kell hajtani.

A feladat keretében csupán az alábbi két helyen végzünk fáradási vizsgálatot:

a) A gerinclemez alsó húzott szakaszán a híd szimmetriatengelyéhez legközelebb eső merevítőborda legmélyebb felhegesztési pontjában (lásd A. 10. ábra).

A vázolt kialakítás és magyarázata az alábbi: A húzott övlemezre keresztirányban felhegesztett varrat fáradási szempontból igen kedvezőtlen.

A. 10. ábra

Ennek elkerülésére a bordákat nem vezetik a húzott övlemezig, hanem felette egy lemezvastagságnyival abbahagyják és a borda végét az ide befeszített alátétlemezhez hegesztik. Az övlemez és alátátlemez között csak a súrlódás tart kapcsolatot.

Hasonló okokból nem hegesztik a bordát a gerinclemez alsó húzott szakaszához sem, hanem itt egy rést hagynak. A kialakított rés végénél a sarokkvarratot körbevezetik (keresztirányú, körbevezetett I. minőségű sarokvarrattal érintett húzott alapanyag esete).

Ki kell mutatni, hogy ezen a helyen a járműteher helyettesítő üzemi értékéből számított feszültség:

keplet

b) Nyakvarrat vizsgálata

A nyakvarratok fáradásvizsgálatakor igazolni kell, hogy

kétoldali sarokvarrat esetén:

keplet

tompavarratos T-kötés estén:

keplet

Az összefüggésekben szereplő fáradási megengedett feszültségek nagysága az A. 5. táblázatból vehető.

Az összefüggések számlálóiban szereplő feszültségkülönbségek mindegyike közvetlenül számítható a járműteher helyettesítő üzemi értékéből, a már korábban ismertett elvek szerint.

A. 5. táblázat

Fáradási               feszültség           kN/cm2
megengedett

Megmunkált          //  és  (-)          12,00
tompavarratos T-      (+)                10,00
kötés, I A minőség  //                   9,00

Tompavarratos T-    //  és  (-)          12,00
kötés,                (+)                8,00
I A minőség         //                   9,00

Folytonos           //                   10,00
sarokvarrat,        //                   8,00
I A és I minőség                         6,00
   a < 6 mm

Folytonos           //                   4,00
sarokvarrat,        //                   4,00
I A és I minőség                         4,00
   a < 6 mm

A főtartó méretezését befejezve, foglalkoznunk kellene többek között a (i) közbenső és végső keresztkötések, (ii) szélrács, (iii) saruk méretezésével is. Jelen feladatban ezek tervezését nem hajtjuk végre.