PRZYRZĄDY WYRÓWNAWCZE W ŚWIETLE AKTUALNYCH PRZEPISÓW I NORM EUROPEJSKICH

Podobne dokumenty
PROJEKT NOWEGO MOSTU LECHA W POZNANIU O TZW. PODWÓJNIE ZESPOLONEJ, STALOWO-BETONOWEJ KONSTRUKCJI PRZĘSEŁ

Mosty kolejowe Szczegółowe warunki techniczne i wybrane zagadnienia projektowania mostów kolejowych

Przykład obliczeniowy wyznaczenia imperfekcji globalnych, lokalnych i efektów II rzędu P3 1

PODSTAWOWE MODELE OBICIĄŻENIA RUCHOMEGO WG PN-85/S i PN-EN

1. Projekt techniczny Podciągu

SKRAJNIA BUDOWLI NA ODCINKACH TORU NA PROSTEJ I W ŁUKU

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

Wytrzymałość Materiałów

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

Wytrzymałość Materiałów

Załącznik nr 3. Obliczenia konstrukcyjne

5. METODA PRZEMIESZCZEŃ - PRZYKŁAD LICZBOWY

Olga Kopacz, Adam Łodygowski, Krzysztof Tymber, Michał Płotkowiak, Wojciech Pawłowski Poznań 2002/2003 MECHANIKA BUDOWLI 1

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

Mosty kolejowe W3 Mosty i wiadukty kolejowe w ciągu LDP

1. Projekt techniczny żebra

Przegląd konstrukcji nawierzchni kolejowych na obiektach mostowych

Rozdział I. Część ogólna.

Wstępne obliczenia statyczno-wytrzymałościowe przęsła mostu kolejowego o dźwigarach blachownicowych

TOM II. szczegółowe warunki techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych. z wychylnym pudłem) TOM II SKRAJNIA BUDOWLANA LINII KOLEJOWYCH

Spis treści. Przedmowa... Podstawowe oznaczenia Charakterystyka ogólna dźwignic i torów jezdnych... 1

Montaż strunobetonowych podkładów kolejowych w torze Wytyczne

Wymiarowanie sztywnych ław i stóp fundamentowych

Wytrzymałość drewna klasy C 20 f m,k, 20,0 MPa na zginanie f v,k, 2,2 MPa na ścinanie f c,k, 2,3 MPa na ściskanie

Analiza fundamentu na mikropalach

Schöck Isokorb typu K-Eck

Hale o konstrukcji słupowo-ryglowej

Oddziaływanie membranowe w projektowaniu na warunki pożarowe płyt zespolonych z pełnymi i ażurowymi belkami stalowymi Waloryzacja

OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE MOSTU NAD RZEKĄ ORLA 1. ZałoŜenia obliczeniowe

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA B STROPY

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. PN-B-03264

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Zaprojektować zbrojenie na zginanie w płycie żelbetowej jednokierunkowo zginanej, stropu płytowo- żebrowego, pokazanego na rysunku.

Osiadanie kołowego fundamentu zbiornika

OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE

Projekt belki zespolonej

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

Wpływ podpory ograniczającej obrót pasa ściskanego na stateczność słupa-belki

Schöck Isokorb typu Q, Q+Q, QZ

Mosty Metalowe I P1 wprowadzenie

PL B1. DOLNOŚLĄSKIE PRZEDSIĘBIORSTWO NAPRAW INFRASTRUKTURY KOMUNIKACYJNEJ DOLKOM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL

ZAJĘCIA 3 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

Projekt nr 1. Obliczanie przemieszczeń z zastosowaniem równania pracy wirtualnej

PROJEKT NR 2 STATECZNOŚĆ RAM WERSJA KOMPUTEROWA

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki PROBLEMY ZWIĄZANE Z OCENĄ STANU TECHNICZNEGO PRZEWODÓW STALOWYCH WYSOKICH KOMINÓW ŻELBETOWYCH

PROJEKT TECHNOLOGICZNY

Zadanie 1 Zadanie 2 tylko Zadanie 3

Spis treści. 2. Zasady i algorytmy umieszczone w książce a normy PN-EN i PN-B 5

PODSTAWY STATYKI BUDOWLI POJĘCIA PODSTAWOWE

Materiały sprężyste w nawierzchniach szynowych: doświadczenia europejskie, badania oraz propozycja dla kolei polskich

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

Schöck Isokorb typu D

Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków

Rys.59. Przekrój poziomy ściany

Załącznik D (EC 7) Przykład analitycznej metody obliczania oporu podłoża

OBLICZENIE ZARYSOWANIA

- 1 - OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE - ŻELBET

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

Schöck Isokorb typu HP

Schöck Isokorb typu V

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

Przekrój normalny na prostej i na łuku Linia magistralna jednotorowa i kat. 1: na prostej i w łuku

INSTRUKCJA MONTAŻU STROPU GĘSTOŻEBROWEGO TERIVA

Analiza I i II rzędu. gdzie α cr mnożnik obciążenia krytycznego według procedury

Przykłady obliczeń belek i słupów złożonych z zastosowaniem łączników mechanicznych wg PN-EN-1995

Badanie ugięcia belki

INWENTARYZACJA OPINIA TECHNICZNA ROZWIĄZANIA PROJEKTOWE

STRESZCZENIE PRACY MAGISTERSKIEJ

Warunki techniczne dla kolejowych obiektów inżynieryjnych Id-2 (D2) Warszawa, 2005 rok

PROJEKT NR 1 METODA PRZEMIESZCZEŃ

1. Obliczenia sił wewnętrznych w słupach (obliczenia wykonane zostały uproszczoną metodą ognisk)

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

Możliwości oceny stanu konstrukcji betonowych i zespolonych na podstawie badań dynamicznych obiektów mostowych

7.0. Fundament pod słupami od stropu nad piwnicą. Rzut fundamentu. Wymiary:

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

WYKŁAD 3 OBLICZANIE I SPRAWDZANIE NOŚNOŚCI NIEZBROJONYCH ŚCIAN MUROWYCH OBCIĄŻNYCH PIONOWO

Rodzaje obciążeń, odkształceń i naprężeń

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU, BUDOWNICTWA I GOSPODARKI MORSKIEJ 1)

Wartość f u oraz grubość blachy t są stale dla wszystkich śrub w. gdzie: Współczynnik w b uzależniony jest od położenia śruby w połączeniu wg rys.

Funkcja Tytuł, Imię i Nazwisko Specjalność Nr Uprawnień Podpis Data. kontr. bud bez ograniczeń

Specyfikacja TSI CR INF

Schöck Isokorb typu HP

4.1. Modelowanie matematyczne

Projekt mostu kratownicowego stalowego Jazda taboru - dołem Schemat

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Badanie wpływu plastyczności zbrojenia na zachowanie się dwuprzęsłowej belki żelbetowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

Tok postępowania przy projektowaniu fundamentu bezpośredniego obciążonego mimośrodowo wg wytycznych PN-EN Eurokod 7

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Obliczenia szczegółowe dźwigara głównego

STANY GRANICZNE KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

PRZEDMOWA WIADOMOŚCI WSTĘPNE ROZWÓJ MOSTÓW DREWNIANYCH W DZIEJACH LUDZKOŚCI 13

Transkrypt:

ARCHIWUM INSTYTUTU INŻ YNIERII LĄ DOWEJ Nr 19 ARCHIVES OF INSTITUTE OF CIVIL ENGINEERING 2015 PRZYRZĄDY WYRÓWNAWCZE W ŚWIETLE AKTUALNYCH PRZEPISÓW I NORM EUROPEJSKICH Krzysztof STURZBECHER Politechnika Poznańska W sprawie projektowania przyrządów wyrównawczych na mostach kolejowych aktualnie obowiązują zapisy zawarte w przepisach kolejowych PKP. Nie odnoszą się one do norm europejskich i nie obejmują wszystkich zagadnień jakie należy rozpatrzyć przy ich projektowaniu, szczególnie w długich mostach. W pracy zostały omówione m.in. następujące zagadnienia: przyczyny konieczności montażu przyrządów wyrównawczych, wymagania wg przepisów PKP PLK S.A., wymagania wg PN-EN 1991-2, obliczanie zakresu wydłużenia przyrządu wyrównawczego. Słowa kluczowe: mosty kolejowe, przyrządy wyrównawcze 1. WPROWADZENIE W sprawie projektowania przyrządów wyrównawczych na mostach kolejowych aktualnie obowiązują zapisy zawarte w przepisach kolejowych Id- 1(D1)[1], Id-2(D2)[2] i w Standardach Technicznych Szczegółowe Warunki Techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych[3]. Problematyka przyrządów wyrównawczych jest wspomniana (nie ma osobnego rozdziału lub punktu) w normie europejskiej PN-EN-1991-2[4] w ścisłym powiązaniu z obliczeniami oddziaływań wynikających z działania sił poziomych od hamowania i przyspieszenia. Zgodnie z zapisami normy europejskiej [4] sprawdzenie konieczności stosowania przyrządów wyrównawczych i ich rozmieszczenia wymaga uwzględnienia znacznie szerszego kontekstu czynników niż tylko te, które wynikają ze zmiany temperatury ustroju nośnego. W pracy zostaną omówione następujące zagadnienia: przyczyny konieczności montażu przyrządów wyrównawczych, wymagania wg przepisów PKP PLK S.A., wymagania wg PN-EN 1991-2, zalecenia dotyczące sztywności podpór,

238 Krzysztof Sturzbecher obliczanie zakresu wydłużenia przyrządu wyrównawczego, zalecenia konstrukcyjne w celu uniknięcia stosowania lub zmniejszania ilości przyrządów. 2. PRZYCZYNY KONIECZNOŚCI MONTAŻU PRZYRZĄDÓW WYRÓWNAWCZYCH Ogólne zalecenia dla budowy mostów kolejowych polegają m.in. na tym, aby tor na pomoście przebiegał w sposób ciągły, czyli należy unikać stosowania przyrządów wyrównawczych. Dopiero, gdy jest to niemożliwe, konieczne jest zaprojektowanie jednego lub dwóch przyrządów. Podstawową przyczyną montażu przyrządów wyrównawczych jest dążenie do uniknięcia możliwości pękania szyn na skutek rozciągania lub wyboczenia toru na skutek nadmiernego ściskania. Naprężenia w szynach, w skutek współdziałania toru z konstrukcją mostu, zmieniają swoje wartości. W normie [4] podane są następujące wartości dopuszczalnego przyrostu naprężeń: Dla naprężeń ściskających : Tor na podsypce 72 MPa Dla naprężeń rozciągających : Mocowanie bezpośrednie 92MPa Dla toru na podsypce i przy 92MPa mocowaniu bezpośrednim W zależności od tego czy na moście został umieszczony przyrząd wyrównawczy czy też nie, odpowiednie schematy rozkładu dodatkowych naprężeń w szynach pokazano na rysunku 1. Rys. 1. Rozkład naprężeń w szynach na skutek współpracy z mostem

Przyrządy wyrównawcze w świetle aktualnych przepisów i norm 239 Dopuszczalne wartości przyrostu naprężeń na ściskanie wynikają z konieczności zabezpieczenia przed wyboczeniem toru z jego płaszczyzny poziomej. Może do niego dojść w momencie gdy nie ma na torze obciążenia taborem, które stabilizuje położenie toru a zjeżdżająca lokomotywa może nawet spowodować na skutek odciążenia oderwanie się toru od podłoża. Ponieważ przy bezpośrednim mocowaniu szyn nie ma możliwości ich oderwania to dla tego przypadku wartość dopuszczalnych naprężeń ściskających wynosi 92MPa. Badania wytrzymałości szyn wykazały, że po uwzględnieniu naprężeń własnych, naprężeń od oddziaływania kołem, przyrost naprężeń może wynieść 112MPa. Od tej wartości został jeszcze odjęty wpływ obciążenia LM71 w wielkości 20MPa. Po wykonaniu analizy zmęczeniowej uwzględniającej widmo obciążeń okazało się, że te naprężenia mogą zostać podwyższone do 112MPa [5]. 3. WYMAGANIA WG PRZEPISÓW PKP PLK S.A. W sprawie projektowania przyrządów wyrównawczych na mostach kolejowych aktualnie obowiązują zapisy zawarte w przepisach kolejowych Id-1(D1), Id-2(D2) i w Standardach Technicznych Szczegółowe Warunki Techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych [1 3]. Wg tych przepisów na obiektach, których długość dylatacyjna jest równa lub większa od 60,00m oraz nie jest zapewniona swoboda przesuwu toru względem konstrukcji, muszą być stosowane przyrządy wyrównawcze. Należy je umieszczać nad łożyskiem ruchomym. W innych obiektach, w tym z przęsłami betonowymi o rozpiętości ponad 90m zgodnie z dokumentacją techniczną obiektów. Ponadto wg przepisów Id-2(D2), w przęsłach o długości dylatacyjnej równej lub większej niż 60m lub gdy rozpiętości przęseł i ich układ kwalifikują obiekt do stosowania przyrządu wyrównawczego oraz gdy tor jest na mostownicach lub szyny są bezpośrednio przymocowane do konstrukcji to musi być zapewniona możliwość przesuwu szyny lub toru w stosunku do konstrukcji obiektu. Przy czym długość dylatacyjną należy rozumieć jako równoważną z pojęciem długości rozszerzania stosowanym w [4]. 4. WYMAGANIA WG PN-EN 1991-2 4.1. Interakcja tor konstrukcja mostu Jeżeli szyny są ciągłe ponad nieciągłościami podparcia toru (np. między konstrukcją mostu i nasypem), to konstrukcja mostu (przęsło, łożyska i podpory) oraz tor (szyny, podsypka, itd.) wspólnie przenoszą oddziaływania podłużne związane z przyśpieszaniem lub hamowaniem. Oddziaływania podłużne są częściowo przejmowane przez szyny i przekazywane na nasyp poza przyczółkiem, a częściowo przekazywane przez łożyska mostowe oraz podpory na fundamenty. Jeżeli szyny bezstykowe ograniczają swobodę ruchu przęsła, to odkształcenia przęsła (np. związane ze zmianami temperatury, obciążeniem pionowym, pełza-

240 Krzysztof Sturzbecher niem i skurczem) wywołują siły podłużne w szynach i w łożyskach mostowych nieprzesuwnych. Efekty wynikające ze wspólnej odpowiedzi konstrukcji i toru na oddziały- na wania zmienne należy uwzględniać w projektowaniu: konstrukcji przęseł, łożysk nieprzesuwnych, podpór oraz przy sprawdzaniu w szynach skutków obciążenia. W takiej analizie należy uwzględniać następujące parametry wpływające wspólne zachowanie się konstrukcji i toru: a. Konfigurację konstrukcji: belka swobodnie podparta, belki ciągłe lub szereg belek, liczba niezależnych przęsełł i długość każdego z nich, liczba przęseł i długość każdego z nich, położenie łożysk nieprzesuwnych, położenie stałego punktu termicznego, długość rozszerzania L T między stałym punktem termicznym a końcem pomostu. b. Konfigurację toru: układy toru z podsypką lub toru bez podsypki, odległość w pionie między górną powierzchnią przęsła a osią obojętną szyn, położenie przyrządów wyrównawczych. Analizę interakcjii można wykonać stosując liniowe lub nieliniowe oblicze- nia przy pomocy dostępnych programów MES. Model obliczeniowy wymaga określenia parametrów charakteryzujących współpracę toru i konstrukcji. Przy tym należy wyróżnić wytrzymałość na ścinanie połączenia szyny i podkładów oraz wytrzymałość na ścinanie pomiędzy podkładami i konstrukcją. W analizie stosuje się jeden parametr charakteryzujący współpracę toru i konstrukcji, którysunku 2 rym jest podłużna plastyczna wytrzymałość toru na ścinanie k. Na pokazano przykładowy przebieg wartości tego parametru. Wyróżnić należy dwie istotnie różniące się wartości; dla toru obciążonego taborem ( 60kN/m) i dla toru nieobciążonego (20kN/m). Dla przykładu na rys. 3 pokazano wyniki obliczenia przyrostu naprężeń w szynach w moście kratowym [6]. Rys. 2. Wartości podłużnej plastycznej wytrzymałości toru na ścinanie

Przyrządy wyrównawcze w świetle aktualnych przepisów i norm 241 Rys. 3. Przebieg przyrostu wartości naprężeń w szynach wywołanych współpracą toru i konstrukcji [6] 4.2. Wymagania wg PN-EN-1991-2[4] W normie europejskiej [4] podano wymagania dotyczące: wyznaczania maksymalnej dopuszczalnej długości rozszerzania L TP odpowiadającej maksymalnym dopuszczalnym dodatkowym naprężeniom w szynie lub maksymalnemu dopuszczalnemu odkształceniu konstrukcji podanemu wywołanemu przyśpieszaniem i hamowaniem oraz wywołanemu pionowymi oddziaływaniami ruchomymi. Jeżeli proponowana długość rozszerzania L T przekracza dopuszczalną długość rozszerzania L TP, to należy przewidzieć urządzenia dylatacyjne lub przeprowadzić bardziej dokładne obliczenia zgodnie z wymaganiami od 6.5.4 1 do 6.5.4.5; wyznaczania oddziaływań podłużnych w łożyskach stałych wywołanych: przyśpieszaniem i hamowaniem, zmianą temperatury, obrotem końca pomostu na skutek pionowych obciążeń ruchomych. We wszystkich przypadkach należy wykonać niezależne sprawdzenie nie przekroczenia maksymalnej wartości przemieszczenia pionowego górnej powierzchni pomostu; podane w 6.5.4.5.2(3). Wg PN-EN 1991-2 [4 ] w celu określenia wspólnej odpowiedzi konstrukcji i toru na obciążenia zmienne podano wymagania dotyczące wyznaczania maksymalnej dopuszczalnej długości rozszerzania L TP odpowiadającej maksymalnym dopuszczalnym dodatkowym naprężeniom w szynie lub maksymalnemu dopuszczalnemu odkształceniu konstrukcji wywołanemu przyśpieszaniem i hamowaniem oraz wywołanemu pionowymi oddziaływaniami ruchomymi. Jeżeli proponowana długość rozszerzania L T przekracza dopuszczalną długość rozszerzania L TP, to należy przewidzieć urządzenia dylatacyjne lub przeprowadzić bardziej dokładne obliczenia zgodnie z wymaganiami zamieszczonymi w punktach od 6.5.4 1 do 6.5.4.5.

242 Krzysztof Sturzbecher Stosowanie zaproponowanej metody obliczania wspólnej odpowiedzi toru i konstrukcji wymaga spełnienia m. in. następujących warunków: Konstrukcja toru: szyna UIC 60 o wytrzymałości na rozciąganie co najmniej 900 N/mm 2 ; ciężkie podkłady betonowe o maksymalnymm rozstawie 65 cm co najmniej 30 cm warstwa dobrze zagęszczonej podsypki pod podkładami; tor prosty lub tor o promieniu: r > 1 500 m. długość rozszerzania L T : w przypadku konstrukcji stalowych < 60 m, w przypadku konstrukcji betonowych i zespolonych < 90 m, Podłużna plastyczna wytrzymałość toru na ścinanie: tor nieobciążony: k = od 20 kn do 40 kn na metr toru; tor obciążony: k = 60 kn na metr toru. W normie [4] jest zalecane by najpierw, pomijając jeszcze wspólną odpowiedź konstrukcji i toru na oddziaływaniaa zmienne, określić następujące wartości: długość rozszerzania L T oraz sprawdzenie warunkuu L T < max L T, podłużną sztywność K podłoża toru, podłużne przemieszczenie górnej krawędzi pomostu wywołane odkształceniem pomostu δ. δ = Θ H[mm] (4.1) Θ obrót końca pomostu [rad]; H wysokość między (poziomą) osią obrotu łożyska (nieprzesuwnego) a górną powierzchnią pomostu [mm]. Dla par wartości (tor nieobciążony i obciążony) podłużnej plastycznej wy- trzymałości na ścinanie toru k= 20/60 kn na metr toru i k= =40/60 kn na metr toru oraz współczynnika rozszerzalności liniowej α T = 10E-6 1/kelwin lub a T = 12 E- 6 1/kelwin zostały podane wykresy do obliczenia maksymalnej dopuszczalnej długości rozszerzania L TP [m]. Poniżej zaprezentowano wykres dla przypadku, gdy stosunek plastycznej wytrzymałości na ścinanie toru nieobciążonego i obciążonego wynosi 20/40. Rys. 4. Wyznaczenie obszaru, przy którym nie nastąpi przekroczenie maksymalnych naprężeń w szynach [G1 wg 4]

Przyrządy wyrównawcze w świetle aktualnych przepisów i norm 243 Objaśnienia do rysunku 4: L TP [m] w przęsłach swobodnie podpartych przy α T = 10E-6 [1/kelwin], ΔT=35 [kelwinów], k 20 /k 60 = 20/60 [kn/m] k podłużna plastyczna wytrzymałość na ścinanie toru [kn na metr toru]: w przypadku torów nieobciążonych: k 20 = 20 kn na metr toru k 40 = 40 kn na metr toru, w przypadku torów obciążonych: k 60 = 60 kn na metr toru, K sztywność podtorza na tor na metr pomostu (tzn. sztywność podtorza podzielona przez liczbę torów i przez długość pomostu) [kn/m]: K 2 = 2E3 kn/m K 5 = 5E3 kn/m K 20 = 20E3 kn/m α T współczynnik rozszerzalności liniowej [1/kelwin], δ przemieszczenie poziome górnej krawędzi pomostu wywołane obrotem końca pomostu [mm]. Jeśli punkt opisujący długość rozszerzania pomostu i podłużne przemieszczenie końca pomostu wywołane pionowymi oddziaływaniami ruchomymi leży poniżej odpowiadającej lub interpolowanej krzywej odpowiadającej podłużnej sztywności podtorza K, to nie są przekroczone maksymalne dopuszczalne dodatkowe naprężenia w szynie oraz maksymalne dopuszczalne odkształcenie konstrukcji wywołane przyśpieszaniem i hamowaniem oraz wywołane pionowymi oddziaływaniami ruchomymi. Alternatywnie, jeśli ten warunek nie jest spełniony, to można przeprowadzić analizę zgodnie z wymaganiami zawartymi w punktach od 6.5.4.2 do 6.5.4.5 [4] lub zalecane jest zaprojektowanie urządzeń dylatacyjnych. 4. ZALECENIA DOTYCZĄCE SZTYWNOŚCI POZIOMEJ PODPÓR W mostach kolejowych najczęściej łożyska stałe umieszczane są na przyczółkach, które są na ogół masywne i stanowią stabilne podparcie dla sił poziomych. Jeżeli podpora nie ma odpowiedniej sztywności w kierunku poziomym to układ konstrukcji podparcia przęseł jest przesuwny i na skutek hamowania i przyspieszenia powstają dodatkowe naprężenia w szynach. Takie zjawisko może powstać w długich wieloprzęsłowych mostach, w których łożysko stałe umieszczone jest na filarze. Takie rozwiązanie konstrukcyjne może być przyjęte w celu uniknięcia przyrządów wyrównawczych lub zmniejszenia ich liczby. Przy projektowaniu długich mostów korzystne może być sprawdzenie lub uwzględnienie wymagań dotyczących poziomej sztywności podpór, jakie zawarte są w przepisach kolei niemieckich DB[7].

244 Krzysztof Sturzbecher Rys. 5. przemieszczeniee podpory i konstrukcji pod wpływem oddziaływań poziomych Sztywność pozioma filarów K P określona jako stosunek siły poziomej i przemieszczenia poziomego głowicy filara: K P =H/δ [kn/cm] (5.1) Wg przepisów kolei niemieckich [7], aby nie zachodziła konieczność mon- któ- tażu przyrządów wyrównawczych podpora musi mieć sztywność poziomą, rej wartości zamieszczono w tablicy 2. Wartości w tablicy 2 odnoszą się do toru spełniającego odpowiednie wymagania konstrukcyjne i dla wartości obciążenia LM71 (siła hamowania na torze 20kN/m, siła przyspieszenia na sąsiednim torze 1000kN). W tablicy 1 są podane wartości dla poszczególny ych wielkości długości BL miarodajnego obciążenia poziomego hamowania i przyspieszenia. Tablica 1. Wartości minimalnej sztywności poziomej podpór K P0 [kn/cm] BL Punkt stały ustroju Filar Filar [m] nośnego na jednym z łożyskiem stałym w środku długości końcu (położenie dowolne) ustroju nośnego < 30 30 60 90 120 150 180 400 1000 1800 Nie ma wymagań 400 1000 1100 ddd 60m 4000 Dd 90m 6000 Dd 90m 400 1000 1000 1000 4500 8000 Jeżeli zachodzi konieczność montażu jednego przyrządu wyrównawczego to położeniee łożyska stałego nie ma znaczenia, natomiast pozioma sztywność pod- pory stałej musi spełniać wymagania podane w tablicy 2. Tablica 2. Zalecane wartości poziomej sztywności 1) BL[m] Most jednotorowy 60 900 (1350) 1) 90 1900 (2090) 120 3000 150 4000 180 5000 210 6000 270 8000 300 9000 K P1SA Most dwutorowy 1700 (2550) 2000 (2200) 3800 4800 5900 6900 9000 10000 W nawiasach podano wartości, gdy stosowane jest obciążenie SW

Przyrządy wyrównawcze w świetle aktualnych przepisów i norm 245 Jeżeli w torze należy zaprojektować dwa przyrządy wyrównawcze (na obydwu końcach) to łożysko stałe musi mieć sztywność równą co najmniej wartości K P2SA, przy której ustrój nośny na skutek hamowania nie przemieści się więcej niż 30mm. Ograniczenie to wynika z konieczności zapobiegania zerwania trakcji lub połączeń między wagonami. W tablicy 3 podano zalecane wartości poziomej sztywności K P2SA. Tablica 3. Zalecane wartości poziomej sztywności K P2SA BL[m] Most jednotorowy Most dwutorowy 120 800 1130 150 1000 1330 210 1400 1730 270 1800 2130 300 2000 2330 Przykład propozycji wariantów długich mostów ze sztywnymi podporami można znaleźć np. w [8]. Na rys. 6 pokazano przykłady schematów konstrukcji mostów wieloprzęsłowych ze sztywnymi na siły poziome podporami. Rys. 6. Mosty ze sztywnymi na siły poziome podporami

246 Krzysztof Sturzbecher 5. OBLICZENIE NIEZBĘDNEGO ZAKRESU DZIAŁANIA PRZYRZĄDU WYRÓWNAWCZEGO Wg przepisów Id-1(D1) i Id-2(D2) [1,2]wielkość zakresu przemieszczeń oblicza się na podstawie zakresu zmian temperatury: ΔL = α (t max -t min ) = L d 0.00096 (6.1) Zakres zmian temperatury konstrukcji przęsła +55 0 C; 25 0 C. Wg PN-EN 1991-5[10] składowa równomierna temperatury zależy od minimalnej i maksymalnej temperatury mostu. Minimalna temperatura powietrza w cieniu (T min ) i maksymalna temperatura powietrza w cieniu (T max ) dla konkretnej lokalizacji mostu powinna być określana na podstawie map izotermicznych. Całkowity zakres zmiany składowej równomiernej temperatury mostu wynosi: ΔT N = T e.max T e,min (6.2) Wartości T e.max i T e,min odczytuje się z rys. 6.1[10], który został przedstawiony jako rysunek 7. Rys. 7. Wykresy do odczytywania temperatur powietrza dla konstrukcji [10] Dla łożysk i urządzeń dylatacyjnych te wartości mogą być zwiększone o 20 lub 40 0 C. Jeżeli odczyta się temperaturę powietrza w cieniu z nomy PN- EN 1991-1-5 [10] to zakres zmian temperatur dla Poznania może wynosić 72 0 C ( 30;+42). Po obliczeniu ΔT N = T e.max T e,min dla 1 rodzaju konstrukcji (most stalowy) mamy ΔT N = 90. Dodając 20 0 C to całkowity zakres zmian temperatury wynosi min. 110 0 C.

Przyrządy wyrównawcze w świetle aktualnych przepisów i norm 247 Do obliczenia przemieszczeń należy ponadto uwzględnić skrócenie lub wydłużenie się toru względem pomostu na skutek hamowania lub przyspieszenia. Wartości te należy obliczać. Dla długich mostów (o długościach rozszerzania 200 300 m) może ono wynosić nawet ±2 cm. W miejscu, w którym szyny są przerwane, z końcem odcinka toru na moście sąsiaduje tor na dojeździe. Ten tor również zmienia swoją długość. W przypadku, gdy po torze porusza się tabor z hamulcami działającymi na zasadzie prądów wirowych może dojść do dodatkowej zmiany długości szyny. W mostach betonowych należy jeszcze uwzględnić skurcz i pełzanie betonu. Wg wytycznych kolei niemieckich Ril 820.2040[9] do obliczeń długości zakresu działania należy uwzględnić dodatek wywołany zmianami długości sąsiedniego toru o wartości od 40 85mm. Uwzględniając wszystkie wzmiankowane czynniki zakres zmian długości obliczony wg przepisów PKP PLK S.A. może okazać się zbyt mały. Biorąc pod uwagę to, że przyrządy wyrównawcze są wyrobami o ustalonych zakresach pracy, obliczenie wartości zmian długości szyn jest bardzo istotne dla wyceny odpowiedniego wyrobu na etapie przetargu. 7. ZALECENIA W niedalekiej przyszłości, należy się spodziewać, że rozpocznie się planowanie nowych linii kolejowych dla ruchu o dużej prędkości. Dla tych linii będzie konieczne wybudowanie długich estakad i mostów, w których może wystąpić nawet kilka przyrządów wyrównawczych. Z tego względu należy rozpatrzyć podział konstrukcji ustroju nośnego na odcinki, które będą miały długość dostosowaną do produkowanych przyrządów wyrównawczych. Jako wyroby muszą one posiadać świadectwa dopuszczenia do stosowania, a ponadto produkowane są w małych ilościach. Z tego względu korzysta się z takich przyrządów jakie oferowane są przez producentów. Zakresy działania produkowanych przyrządów wyrównawczych są na ogół następujące: do 200 mm ; do 300 lub 340 mm ; do 500 mm ; do 700 mm, jeżeli most składa się z wielu przęseł, to mogą one zostać połączone w jeden ustrój przenoszący siły poziome na podporę. Potrzebny jest jeden przyrząd wyrównawczy a wszystkie przęsła mogą zostać podparte w sposób przesuwny. Należy również rozpatrzyć położenie łożyska stałego i związaną z tym konstrukcję filara z łożyskiem stałym. W celu zmniejszenia liczby połączeń między przęsłami, długości pojedynczych przęseł powinny być długie. Ze względu na dostępne przyrządy wyrównawcze długość jednego mostu (długość dylatacyjna) nie powinna być większa niż ok. 400 m. Wg przepisów kolei niemieckich [9] maksymalne dopuszczalne długości rozszerzania wynoszą ok. 500m dla mostów stalowych i 700 m dla mostów betonowych.

248 Krzysztof Sturzbecher LITERATURA [1] Id-1(D1) Warunki Techniczne utrzymania nawierzchni na liniach kolejowych. PKP PLK S.A. Warszawa 2005. [2] Id-2(D2) Warunki Techniczne dla kolejowych obiektów inżynieryjnych. PKP PLK S.A. Warszawa 2005. [3] Standardy Techniczne, Szczegółowe warunki techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych do prędkości V 200km/h(dla taboru konwencjonalnego) / 250km/h (dla taboru z wychylnym pudłem) Warszawa 2009, PKP PLK S.A., CNTK, Tom III. [4] PN-EN 1991-2 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 2: Obciążenie ruchome mostów. [5] Freistein H.,Geissler K.: Interaktion Gleis/Bruecke bei Stahlbruecken mit Beispielen. Stahlbau 82(2013) H.2 s. 78 86. [6] Petraschek T., Hitringer H.,Menge M.:OBB Strecke Linz-Seltztahl. Neubau der Eisenbahnbrucken ueber den Kaluser Stausee der Steyr und die Teichl. Prezentacja (internet). [7] Przepis Kolei niemieckich DS 804. [8] Heine W.: Bemerkenswerte Massivbrücken auf der Neubaustrecke der Deutschen Bahn AG Ebensfeld-Erfurt in Thüringen. Dresdner Brückenbausymposium 16-03- 1995.s.115 140. [9] Wytyczne Kolei niemieckich Ril 820.2040. [10] PN-EN 1991-1-5. Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-5: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania termiczne. RAIL EXPANSION JOINTS ACCORDING TO CURRENT REGULATIONS AND PN-EN STANDARDS Summary In this paper the following issues has been described: Causes of installing rail expansion joints, Requirements according to regulations PKP PLK S.A. Requirements according to PN-EN 1991-2 Calculating the range of extension of rail expansion joints.