Nemzeti Közlekedési Napok 2010 Korszerő hídfık - veszély vagy lehetıség? Szepesházi Róbert Széchenyi István Egyetem www.sze.hu/~szepesr
Régi hídfıszerkezetek
• síkalapozású, súlytámfalas hídfıfalak • rövidebb, olcsóbb felszerkezet, „nagytestő”, drága alépítmény • nehézségek: síkalap méretezés ferde erıre és munkagödör készítése
Hídfıszerkezetek ma szokásos kialakítása
• rejtett hídfı két- vagy újabban inkább egysoros cölöpalapozással • hosszabb, drágább felszerkezet, karcsú, de nem olcsó alépítmény • méretezési és kivitelezési nehézségek
Rejtett hídfık problémái - 1. vízszintes mozgások
• gyenge altalaj kavicscölöppel javítva, de nem a kellı kiterjedéssel • a töltés elıtt készült közbensı támaszok a töltés hatására 20 cm-t befelé dıltek • a töltésrıl utólag lemélyített cölöpök is befelé elmozdultak • a híd még éppen megépíthetı volt
Rejtett hídfık problémái - 2. cölöpméretezés nyomatékra 1,6 5,4
8,3
2,0 2,5
2,0
15,5
16,5
Alkalmazható-e ∅ 80 CFA-cölöp helyett ∅ 53/73 SCREWSOL-cölöp?
• • • •
terv: kivitelezı: egyetértés: vita:
80 cm átmérıjő CFA-cölöpök 53/73 cm átmérıjő (Screw-pile) csavart cölöpök a függıleges teherbírás azonos értékő a nyomatéki teherbírás gyengébb lenne
Rejtett hídfık problémái - 3. negatív köpenysúrlódás
• a puha altalaj a magas töltés alatt sokáig elhúzódóan nagy mértékben összenyomódott és vitte magával a rövid cölöpöket • a süllyedés kivárása (1 cm/hó ??) veszélyeztette a határidıt
A rejtett hídfıs szerkezetek fejlesztése a FEM-modellezés javításával (AXIS, PLAXIS, MIDAS) z H
D kh(z)
H
ez(z) ks(z)
qhmax(z) qh(z) eh(z) qs(z)
D
ez(H) qsmax(z)
Kb(H)
qb(H)
Rbmax(H) Rb(H)
Vasalt talajtámfalas hídfık H-típusú homlokfallal és ferde szárnyfallal 1993 - 1996
Vasalt talajtámfalas hídfık elınye
Ajánlott kialakítások vasalt talajtámfalas hídfıkre Tervezési segédlet - 1983
1985
Pálossy, Scharle, Szalatkay: Földtámfalak
Siófok, Sió-csatorna hídja épült 1980-ban vasalt talajtámfallal
Autópályahidak vasalt talajtámfalas hídfıinek M1 - 1996
M1 - 1998
omlása
Bp - 1997
M2 - 1998
H-típusú falelem • Érdekes forma • Hosszú konzol • Nagy szalagtávolság • Nincs tüskézés • Gyenge vasalás
Talajvasalás: üvegszál erısítéső poliészter szalag
2 σ N /m m
800 600
• Nagy és változó alakváltozási képesség
400 200
• Rideg viselkedés • Kis hajlítási teherbírás
0 0
1
2 ε%
3
• Kúszás • Öregedés • Korrózió
Fal-szalag kapcsolat
• Befogás csukló helyett • Túlzottan vékony lemez • Roncsoló megszorítás • Éles perem • Elégtelen habarcskitöltés
Kibontott szalagbefogások • Elégtelen habarcskitöltés • Elrozsdásodó fészek • Éles peremő fészek
A leggyakrabban alkalmazott hídfıtípus • A homlokfal a jó talajra állított alaptesten alig süllyedt. • A töltés és a szalagok süllyedése a felsı puha talajon nagyobb volt. • A befogott szalagok külpontos húzást kaptak. • Valamennyi szalagot az oszlopok miatt el kellett hagyni.
H-típusú talajtámfalak támpilléres megtámasztása
ÚT 2-3.401 Közúti hidak tervezése
„Vasalt talajt hídfı építéséhez nem szabad használni.”
Tapasztalatok rég épült talajtámfalas hídfıkkel
1969
1975
1972
Vasalt talajtámfalas hídfık a nagyvilágból
Vasalt talajtámfalas hídfık a nagyvilágban
Vasalt talajtámfalas hídfık alkalmazása ország
idıszak
projektszám
támfalfelület m2-ben
Franciaország
1969 - 2009
300
550.000
Ausztrália
1990 - 2004
115
92.000
USA
1970 - 2010
3.300
620.000
Lengyelország
1998 - 2007
50
30.800
7 m nyílású 15 m fesztávú híd vasalt talajtámfalas hídfıje 30-50 %-kal olcsóbb a mélyalapozású hídfınél
Szerkezeti kialakítás Alaptípus
Szerkezeti kialakítás mély völgy áthidalása esetén
Az egykori hazai falhoz hasonlóí szerkezeti megoldás
Modellkísérletek
Kidolgozott számítási eljárások
A falelem és a szalag kapcsolata
Vízszintes elmozdulások
max. érték: 28 mm (falnál 7 mm)
max. érték: 36 mm
Függıleges elmozdulások
max. érték: 70 mm
max. érték: 112 mm
A középmagasságban levı, legnagyobb terheléső georácsban keletkezı erık
A homlokfalra ható földnyomások
felül: a hídterhelés elıtt
balra: a hídterhelés elıtt jobbra: a hídterhelés elıtt
alul: a hídterhelés után
max. érték: 120 kN/m2
max. érték: 36,5 kN/m
Ajánlások • A felszerkezetrıl érkezı függıleges teher maximuma legfeljebb 200 kPa legyen. • A felszerkezeti teher hatásvonala a fal hátlapjától legalább 1,0 m-re legyen. • A saját összenyomódásának csökkentése céljából a töltésanyag minısége és tömörsége kiváló legyen. • Mivel a hídfı alapja együtt süllyed a háttöltéssel, úszólemezre nincsen szükség. • Amint az a síkalapok és támfalak esetében elvárás, a felszíni víz összegyőjtése elvezetése kifogástalan legyen. • A szerelı jellegő pontos munka irányítása megköveteli a szerkezetet jól ismerı szakember állandó jelenlétét.
Gyalogos híd Delftben felszerkezet: fa hídfı és pillér: gabion
Acél hullámlemezekbıl épített hídfı
1) Backwall - 'A' or 'B' 2) Bridge Span 3) Number of Lanes 4) Live Load 5) Superstructure 6) Bridge Dead Load 7) Bin Height 8) Bearing Pad 9) 1000 or ? 10) Overhang 11) Step Required ? 12) Bearing Pressure
Hullámlemezbıl épült hidak
Hullámlemezbıl épült hidak
Hullámlemezbıl épült hidak
Hullámlemezbıl épült hidak L I F L O R P X O B
BOXPROFIL
BOXPROFIL L I F L O R P V Í S A G A M
M magasság magasság
3,2 < L < 15,0 m
MAGAS ÍVPROFIL
1,2 < M < 4,0 m L fesztávolság fesztávolság L I F L O R P V Í S E P E Z Ö K
KÖZEPES ÍVPROFIL Mmagasság magasság M magasság magasság Lfesztávolság fesztávolság
max. fesztávolság max fesztávolság
ÍVPROFILOK L fesztávolság fesztávolság
3,6 < M < 13,0 m
L I F L O R P V Í Y N O S C A L A
ALACSONY ÍVPROFIL
8,0 < L < 25,4 m
KÖRPROFIL M magasság magasság
L fesztávolság fesztávolság L I F L O R P V Í
D átmérı átmérı
ÍVPROFIL
L fesztávolság fesztávolság
L I F L O R P R Ö K
M magasság magasság
KÖRPROFIL 8,4 < D < 15,6 m
Magyar-Szlován Vasútvonal Georácsos rézsőerısítés GRADEX Kft.
M7 autópálya Bszárszó – Ordacsehi Terra-Mesh támfal Pannon-Freyssinet
M7 autópálya Bszárszó – Ordacsehi Terra-Trel támfal Pannon-Freyssinet
M7 autópálya Bszárszó – Ordacsehi Homlokelemes erısített talajtámfal TENSAR – GRADEX Kft.
acélkorlát
jármőforgalom
humusz
útpályaszerkezet vasbeton máglyafal
kavics töltés georács
betonalap
eredeti terep
humusz
talajvíz
2000 FORTE máglyafal (Infoquest) Tensar georács (GRADEX)
puha agyag
tömör homok
M5 autópálya Auchan Soroksár csomópont
CFAcölöp 5m
CFA-cölöp (Bohn)
M5 autópálya Auchan Soroksár csomópont - 2000 Máglyatámfal építés közben
M5 autópálya Auchan Soroksár csomópont -2010 Jelenlegi állapot
Összefoglalás • a rejtett hídfıs szerkezetek nem problémamentesek, kizárólagos alkalmazásuk nem indokolt, • a hazai fejlesztéső vasalt talajtámfalas hídfık kudarcára aránytalan válasz volt az ilyen szerkezetek teljes elvetése, • az erısített talajtámfalas hídfıket számos országban gazdaságossági, kivitelezési és esztétikai okok miatt egyre elterjedtebben alkalmazzák, • az erısített talajtámfalak hazai alkalmazásának sikerei a hídfıbeli alkalmazás újragondolását indokolják, • a hullámlemezes acélszerkezetek hídként való alkalmazása is rendkívül gazdaságos alternatíva lehet, • a hídfık szakszerő tervezése a hídászok és a geotechnikusok alkotó együttmőködését kívánja meg.
