Vasúti alépítmény VASÚTI PÁLYÁK Sanyó László okl. közlekedésmérnök Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék VASÚTI PÁLYÁK Vasúti alépítmény Sanyó László okl. közlekedésmérnök

A vasúti teherviselő rétegrendszer BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A vasúti teherviselő rétegrendszer

A vasúti teherviselő rétegrendszer BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A VASÚTI VÉDŐRÉTEGEK A vasúti teherviselő rétegrendszer

A vasúti teher megoszlása a szomszéd aljakon BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A vasúti teher megoszlása a szomszéd aljakon

Nyomófeszültségek a rétegszerkezetben BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Nyomófeszültségek a rétegszerkezetben a szomszédos keresztaljak hatásának figyelembe vételével

Alépítményi benyomódások a keresztaljak alatt BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Alépítményi benyomódások a keresztaljak alatt

A statikus terhelés VASÚTI PÁLYÁK Az UIC 71 szerinti 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)

Qdin = (1+3·s) ·Qstat s = n ·   = 1 + (v-60)/140 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

A rétegszerkezet tervezése során: 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.

Kedvezőtlen teherbírású altalaj/alépítmény viszonyok esetén: 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.

A méretezés geotechnikai előkészítése 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 (válto- zók a talajfajta, az azonos talaj talajfizikai tulajdonságai, a tömörség, a teherbírás).

Az E2 érték meghatározása tárcsás statikus próbaterheléssel BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Az E2 érték meghatározása tárcsás statikus próbaterheléssel

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

Az E2 teherbírási érték változása az időben, talajfajtánként, BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Az E2 teherbírási érték változása az időben, talajfajtánként, évszakok szerint

A földmű teherbírását jellemző E2-modulus előírt értékei BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A földmű teherbírását jellemző E2-modulus előírt értékei a) V  160 km/h sebességű pályákon  zárórétegen 40 MPa,  védőrétegen 70 MPa. A megengedett eltérések:  a pozitív eltérés nincs korlátozva,  negatív eltérés 10 MPa. b) 160  V  200 km/h sebességű pályákon  zárórétegen 55 MPa,  védőrétegen 85 MPa.  negatív eltérés 5 MPa.

A VASÚTI ALÉPÍTMÉNYI VÉDŐRÉTEGEK FELADATAIRÓL ÁLTALÁBAN 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 megvá-lasztani 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 keveredésé-nek meggátlása, azaz a zúzottkőágyazat felpuhult alépítménybe benyomódásának, illetve a finom talajrészecskék ágyazatba fel-pumpálódásának megakadályozása. 4) Az alépítmény védelme a csapadékvizektől: elsősorban vízre érzékeny anyagú alépítmények esetén vízszigetelő hatású védő-réteggel lehetséges a csapadékvizeket az alépítménytől távol- tartani. 5) Vízelvezetés: a csapadékvizeknek az ágyazat alóli gyors, hatékony kivezetése a réteg felszínén vagy síkjában. 6) Szűrési szerep: a nem vízszigetelő típusú védőréteg a durva- és a finomszemcséjű réteg határán a finomszemcsék visszatar-tásával 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 kedve-ző mechanikai tulajdonságok révén, s így kisebb igénybevéte-lek továbbítása az alépítményre. 8) Fagyvédelem: a hőszigetelő képességgel rendelkező védőré-teg megakadályozza a fagyhatás alépítménybe hatolását, a téli fagypúpok és ezáltal a tavaszi olvadásos alépítményi károk kia-lakulását. 9) Rezgéscsökkentés: a réteg rezgéscsillapító hatása révén csökkenti a vonatforgalomból az alépítményre adódó rezgések nagyságát.

Az alépítményi szemcsés védőréteg kialakítása BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Az alépítményi szemcsés védőréteg kialakítása

szemcsés védőréteg szemeloszlási görbéje BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK szemcsés védőréteg szemeloszlási görbéje

A geoműanyag típusa fő feladata(i) BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A geoműanyagok feladatai A teherviselő rétegszerkezet kialakításához szükséges a geo-műanyagok viselkedésének, teljesítőképességének ismerete, enélkül nem lehetséges a megfelelő rétegszerkezeti kialakítás létrehozása. A geoműanyag típusa fő feladata(i) Geotextíliák rétegelválasztás szűrés vízelvezetés a réteg síkjában Geomembránok vízszigetelés Georácsok rétegszerkezet erősítése Geohálók rézsűvédelem Geocellák töltésalap erősítése Geokompozitok összetett feladatok

GEOTEXTÍLIÁK (MŰSZAKI SZÖVETEK) 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. zú- zottkő 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 ellátá- tása, azaz a finom talajszemcsék visszatartásával megvédi a szűrőréteget az eltömődéstől, miközben porózus anyagszerke- zete a vizet átengedi, - vízelvezetés a geotextília síkjában.

A geotextíliák feladatai BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A geotextíliák feladatai

A geotextília rétegszerkezeti helyzetének feltárások során BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A geotextília rétegszerkezeti helyzetének feltárások során tapasztalt esetei

BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK GEORÁCSOK

BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Georács

A georács és a geotextília működési elve BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A georács és a geotextília működési elve

A georács és zúzottkő „együttdolgozása” BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A georács és zúzottkő „együttdolgozása”

A georács vasúti rétegszerkezetben BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A georács vasúti rétegszerkezetben

- a rács fölé kerülő töltőanyag fokozottabb mértékű erősítési 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 lyukmére- tének 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 be- építése is szükséges a megfelelő mértékű rétegelválasztó hatás érdekében.

Bevágási rétegszerkezet kialakítása georács alkalmazásával BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Bevágási rétegszerkezet kialakítása georács alkalmazásával a Zalalövő – Bajánsenye vonalon

BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Geokompozit

GEOMEMBRÁNOK VASÚTI PÁLYÁK BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK GEOMEMBRÁNOK A geomembránok (folytonos, rugalmas, megfelelő szakítószilárd-sággal rendelkező, vízszigetelő műanyag lemezek) elsődleges alkalmazási területe a vízre érzékeny anyagú alépítmények védel-me a felülről, az ágyazaton keresztül lejutó csapadékvizek ellen. Geomembránok alkalmazhatók az altalaj nedvességtartalmának megtartására is olyan talajok esetében, amikor azok nedvesség-tartalmának változása jelentős térfogatváltozást idézne elő. Geo-membránok beépítésével lehetséges a talajvíz kapilláris emelke-désének megszakítása, s ezáltal a jéglencse képződés megakadá-lyozása 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).

CARBOFOL CHDR geomembrán BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK CARBOFOL CHDR geomembrán

A CARBOFOL CHDR vízszigetelő lemez helye BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK A CARBOFOL CHDR vízszigetelő lemez helye a rétegszerkezetben

VÉDŐRÉTEG HŐSZIGETELŐ LEMEZEKBŐL 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.

- a beépítendő hőszigetelő lemezek min. 60 mm vastagságúak legyenek, 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 védőréte- get (szükség esetén egy réteg geotextíliát is) a szigetelő leme- zek alatt elhelyezni, kötött anyagú alépítménykorona esetén.

Hőszigetelő lemezek VASÚTI PÁLYÁK Thermopan lemez Styrodur lemez BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Hőszigetelő lemezek Thermopan lemez Styrodur lemez

Mintakeresztszelvény extrudált polisztirol anyagú BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Mintakeresztszelvény extrudált polisztirol anyagú hőszigetelő lemezek utólagos beépítéséhez

BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK GEOWEB

GEOWEB vasúti rétegszerkezetben BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK GEOWEB vasúti rétegszerkezetben

GEOWEB beépítése vasúti pályába BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK GEOWEB beépítése vasúti pályába

ASZFALT VÉDŐRÉREG VASÚTI PÁLYÁK 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.

Az aszfalt védőréteggel kapcsolatosan két hátrányt kell megem-líteni: BME-ALRT VASÚTI PÁLYÁK Az aszfalt védőréteggel kapcsolatosan két hátrányt kell megem-líteni: - csak a forgalom teljes kizárásával, a vágány és a zúzottkő ágyazat eltávolítása után, útépítési technológival készíthető megfelelő minőségben, - meglehetősen költséges megoldás.