Transcript 03_Vasuti_palyak_2014_Alépvédőr_sanyo - BME

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék
VASÚTI PÁLYÁK
Vasúti alépítmény
Sanyó László
okl. közlekedésmérnök
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A vasúti teherviselő rétegrendszer
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A VASÚTI VÉDŐRÉTEGEK
A vasúti teherviselő rétegrendszer
~
P
1
Vágány
Ágyazat
Védőréteg
Földműkorona
hágyazat
hvédőréteg
Eágyazat
Megkövetelt
teherbírás, Eágyazat
Megkövetelt teherbírás
védőrétegen, E0
EHK
2
Kiinduló teherbírás
Eföldműkorona
eng
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A vasúti teher megoszlása a szomszéd aljakon
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Nyomófeszültségek a rétegszerkezetben
a szomszédos keresztaljak hatásának
figyelembe vételével
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Alépítményi benyomódások a keresztaljak alatt
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A statikus terhelés
Az UIC 71 szerinti
méretezési statikus teher
és a helyettesítő teher
Az alépítmény felső síkjára
jutó teher
(keresztirányú elrendezés)
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A dinamikus teher
Qdin = (1+3·s) ·Qstat
s=n·
n = 0,1 … 0,3
 = 1 + (v-60)/140
60km/h  Qdin = 1,6·Qstat
120km/h  Qdin = 1,9·Qstat
200km/h  Qdin = 2,2·Qstat
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A rétegszerkezet tervezése során:
- megfelelő minőségű záróréteget kell kialakítani a korona alatti
0,50 méteres mélységig,
- szükség esetén gondoskodni kell az alépítményi korona védelméről,
megerősítéséről.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Kedvezőtlen teherbírású altalaj/alépítmény viszonyok esetén:
a tervezőnek nagy gondossággal kell eljárnia
- a feltárások sűrűségének megválasztásánál,
- a tervezés geotechnikai adatainak megállapításánál,
- a rétegszerkezet(ek) megválasztásánál,
- a rétegszerkezet(ek) hosszirányú szakaszolásánál,
a kivitelezőnek
- gondos, tervszerinti munkát kell végeznie,
- folyamatos minőségellenőrzést kell végeztetnie,
- azonnal be kell avatkoznia, szükség esetén a tervezővel
együttműködve, ha a tervezett értékektől akár pozitív,
akár negatív irányban jelentősebb eltérést tapasztal.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A méretezés geotechnikai előkészítése
Helyszíni hossz- és keresztirányú talajfelderítés,
talajminták laborálása, talajazonosítás,
helyszíni tömörség és teherbírás mérések,
az eredmények kiértékelése.
Gyakorlati ellentmondás: az időhiány nagyon beszűkítheti
a geotechnikai előkészítés idejét és nem megfelelő
színvonalú talajmechanikát eredményezhet.
A geotechnikai előkészítés egyes adatainak megbízhatósága:
csak pontszerű adatok 100…500 m távolságokban,
a minősítő adatok között lényeges eltérések lehetnek (változók a talajfajta, az azonos talaj talajfizikai tulajdonságai, a
tömörség, a teherbírás).
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Az E2 érték meghatározása
tárcsás statikus próbaterheléssel
E2 
67, 5
s2
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A talajfizikai jellemzők és ezáltal a teherbírási értékek
változása
E2
Tavaszi minimális E2
Tél
Tavasz
Nyár
Ősz
Az E2 teherbírási érték változása az időben,
évszakok szerint
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Az E2 teherbírási érték változása az időben, talajfajtánként,
évszakok szerint
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A földmű teherbírását jellemző E2-modulus előírt értékei
a) V  160 km/h sebességű pályákon
 zárórétegen
 védőrétegen
40 MPa,
70 MPa.
A megengedett eltérések:
 a pozitív eltérés nincs korlátozva,
 negatív eltérés 10 MPa.
b) 160  V  200 km/h sebességű pályákon
 zárórétegen
 védőrétegen
A megengedett eltérések:
55 MPa,
85 MPa.
 a pozitív eltérés nincs korlátozva,
 negatív eltérés 5 MPa.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A VASÚTI ALÉPÍTMÉNYI VÉDŐRÉTEGEK
FELADATAIRÓL ÁLTALÁBAN
A védőrétegtől - anyagától, kialakításától, műszaki paramétereitől
függően - általánosságban több feladat egyidejű ellátását is
elvárjuk, illetve az ellátandó feladatoktól függően kell megválasztani a védőréteg típusát.
1) A terhelés egyenletes elosztása: a zúzottkőágyazatról
átadódó terhelések olyan elosztása, hogy az alépítményt
egyenletes, teherbírásánál kisebb igénybevételek érjék, s
megtörténjék a szemcsék élein, sarkain fellépő, meglehetősen
nagy helyi feszültségcsúcsok "levágása".
A2) A teher alatti süllyedések mérséklése: nem alakulnak ki a
megengedettnél nagyobb teher alatti rugalmas süllyedések,
illetve maradó alakváltozások.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
3) Rétegelválasztás: az ágyazat és az alépítmény keveredésének meggátlása, azaz a zúzottkőágyazat felpuhult alépítménybe
benyomódásának, illetve a finom talajrészecskék ágyazatba felpumpálódásának megakadályozása.
4) Az alépítmény védelme a csapadékvizektől: elsősorban vízre
érzékeny anyagú alépítmények esetén vízszigetelő hatású védőréteggel lehetséges a csapadékvizeket az alépítménytől távoltartani.
5) Vízelvezetés: a csapadékvizeknek az ágyazat alóli gyors,
hatékony kivezetése a réteg felszínén vagy síkjában.
6) Szűrési szerep: a nem vízszigetelő típusú védőréteg a durvaés a finomszemcséjű réteg határán a finomszemcsék visszatartásával védi a durvaszemcséjű réteget az eltömődéstől úgy,
hogy közben a vizet átengedi.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
7) A teherviselő rétegrendszer megerősítése: a felette lévő
rétegről átadódó igénybevételek egy részének felvétele kedvező mechanikai tulajdonságok révén, s így kisebb igénybevételek továbbítása az alépítményre.
8) Fagyvédelem: a hőszigetelő képességgel rendelkező védőréteg megakadályozza a fagyhatás alépítménybe hatolását, a téli
fagypúpok és ezáltal a tavaszi olvadásos alépítményi károk kialakulását.
9) Rezgéscsökkentés: a réteg rezgéscsillapító hatása révén
csökkenti a vonatforgalomból az alépítményre adódó rezgések
nagyságát.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Az alépítményi szemcsés védőréteg kialakítása
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
szemcsés védőréteg szemeloszlási görbéje
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A geoműanyagok feladatai
A teherviselő rétegszerkezet kialakításához szükséges a geoműanyagok viselkedésének, teljesítőképességének ismerete,
enélkül nem lehetséges a megfelelő rétegszerkezeti kialakítás
létrehozása.
típusa
Geotextíliák
Geomembránok
A geoműanyag
fő feladata(i)
rétegelválasztás
szűrés
vízelvezetés a réteg síkjában
vízszigetelés
rétegelválasztás
Georácsok
rétegszerkezet erősítése
Geohálók
rézsűvédelem
Geocellák
töltésalap erősítése
Geokompozitok
összetett feladatok
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
GEOTEXTÍLIÁK (MŰSZAKI SZÖVETEK)
A vasúti pályaszerkezetben a geotextíliáktól az alábbi feladatokra
való alkalmasság várható el:
- a különböző szemcseösszetételű rétegek elválasztása (pl. zúzottkő és természetes anyagú földmű), amelyek egyébként a
terhelés hatására hajlamosak lennének egymásba nyomódni,
- a durva szemcséjű szűrőanyag és a finom szemcséjű talaj
(iszap, agyag) rétegei közé beépítve a szűrési feladat ellátátása, azaz a finom talajszemcsék visszatartásával megvédi a
szűrőréteget az eltömődéstől, miközben porózus anyagszerkezete a vizet átengedi,
- vízelvezetés a geotextília síkjában.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A geotextíliák feladatai
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A geotextília rétegszerkezeti helyzetének feltárások során
tapasztalt esetei
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
GEORÁCSOK
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Georács
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A georács és a geotextília működési elve
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A georács és zúzottkő „együttdolgozása”
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A georács vasúti rétegszerkezetben
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Georáccsal erősített teherviselő rétegszerkezet tervezésénél,
építésénél az alábbiakat kell betartani:
- a rács fölé kerülő töltőanyag fokozottabb mértékű erősítési
követelmény esetén törtszemcsés anyag (zúzottkő) legyen, de
egyéb esetekben homokos kavics is beépíthető,
- a töltőanyag szemcseméretét az alkalmazandó háló lyukméretének megfelelően kell meghatározni, mert az alakkal zárás és
így a jelentékeny erősítő hatás csak ezek összhangja esetén
alakulhat ki,
- az alkalmazni kívánt georács + töltőanyag szerkezetre jellemző
ún. hatékony vastagságnál nagyobb töltőanyag-vastagságot
nem gazdaságos betervezni,
- szükség esetén több georács + töltőanyag rétegből építendő
szerkezet is alkalmazható,
- kötött anyagú földművekre kerülő georácsok alá geotextília beépítése is szükséges a megfelelő mértékű rétegelválasztó hatás
érdekében.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁKBevágási rétegszerkezet kialakítása
georács alkalmazásával
a Zalalövő – Bajánsenye vonalon
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Geokompozit
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
GEOMEMBRÁNOK
A geomembránok (folytonos, rugalmas, megfelelő szakítószilárdsággal rendelkező, vízszigetelő műanyag lemezek) elsődleges
alkalmazási területe a vízre érzékeny anyagú alépítmények védelme a felülről, az ágyazaton keresztül lejutó csapadékvizek ellen.
Geomembránok alkalmazhatók az altalaj nedvességtartalmának
megtartására is olyan talajok esetében, amikor azok nedvességtartalmának változása jelentős térfogatváltozást idézne elő. Geomembránok beépítésével lehetséges a talajvíz kapilláris emelkedésének megszakítása, s ezáltal a jéglencse képződés megakadályozása is.
A geomembrán alkalmazhatóságáról és rétegszerkezeti helyéről
részletes talajfeltárás és talajmechanikai szakvélemény alapján
szabad csak dönteni. Egyértelműen bizonyítani kell, hogy
alkalmazásával az alatta lévő kötött anyagú talajra (földműre) a
felülről történő szigetelés nem lesz káros hatással (talajpára,
forgalom pulzáló hatása).
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
CARBOFOL CHDR geomembrán
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A CARBOFOL CHDR vízszigetelő lemez helye
a rétegszerkezetben
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
VÉDŐRÉTEG HŐSZIGETELŐ LEMEZEKBŐL
Hőszigetelő lemezeket (pl. zártcellás szerkezetű, extrudált
polisztirol
anyagú
lemezeket)
fokozott
fagyvédelmi
követelmények
esetén
lehet
alkalmazni.
Alkalmazásuk
elsődleges oka az, hogy általuk az ásványi eredetű fagyvédő
anyagok mennyisége csökkenthető.
A hőszigetelő lemezek beépítésétől elvárható hatások:
- tökéletes fagyvédelem alacsony rétegszerkezeti magassággal,
- megbízható rétegelválasztás,
- a zúzottkőszemcsék élein átadódó feszültségcsúcsok levágása
és egyenletes terheléselosztás az alépítményre,
- rezgéscsillapítás,
- jó felületi vízelvezetés.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
A hőszigetelő lemezek a teherviselő rétegszerkezetbe az alábbi
módon építhetők be:
- a beépítendő hőszigetelő lemezek min. 60 mm vastagságúak
legyenek,
- a szigetelő lemezeket legalább a hatékony ágyazatvastagság
alsó síkja alá kell elhelyezni,
- a szigetelő lemezek átlyukadását elkerülendő, le kell takarni
legalább 50 mm vastag, nem megfagyó homokréteggel, vagy
0,15 m vastag homokos kaviccsal,
- mindig szükséges legalább 0,15 m vastag szemcsés védőréteget (szükség esetén egy réteg geotextíliát is) a szigetelő lemezek alatt elhelyezni, kötött anyagú alépítménykorona esetén.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Hőszigetelő lemezek
Thermopan lemez
Styrodur lemez
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Mintakeresztszelvény extrudált polisztirol anyagú
hőszigetelő lemezek utólagos beépítéséhez
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
GEOWEB
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
GEOWEB vasúti rétegszerkezetben
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK GEOWEB beépítése vasúti pályába
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
ASZFALT VÉDŐRÉREG
A bitumenes kötőanyagú aszfaltkeverék előnyös tulajdonságai
igen
jól
felhasználhatók
a
vasúti
teherviselő
rétegszerkezetben. Az előnyök a következők:
- a védőréteg alatti pályaszerkezeti részek alakváltozásaihoz
alkalmazkodik,
- az aszfaltréteg fáradási ellenállása meglehetősen nagy,
- a dinamikus terhelés hatását a teherátadódás során tompítja,
elhangolja,
- jól tömöríthető,
- gyakorlatilag vízzáró,
- tökéletes rétegelválasztó,
- csökkenti a fagyveszélyt,
- pontos magassági fekvésű és keresztesésű réteg készíthető,
- a beépített réteg lehűlés után azonnal terhelhető,
- teherelosztó és terheléscsökkentő hatású,
- hosszú élettartamú,
- zaj- és vibráció csökkentő hatású.
BME-ALRT
VASÚTI PÁLYÁK
Az aszfalt védőréteggel kapcsolatosan két hátrányt kell megemlíteni:
- csak a forgalom teljes kizárásával, a vágány és a zúzottkő
ágyazat eltávolítása után, útépítési technológival készíthető
megfelelő minőségben,
- meglehetősen költséges megoldás.