Hídépítés - 1. előadás

Hídépítés - 1. előadás

Kis László

2

Előadás vázlat

• Hídépítési alapfogalmak

• Hídtervezési követelmények

• Híd tervezési fázisok

• Hidak osztályozása

• Szabványok

• Hídépítés története

3

Hidászok jelmondata

„Az út arra való, hogy összekösse a hidakat.”

régi hidász mondás

4

Hídépítési alapfogalmak

• Híd fogalma: olyan építmény, amely arra szolgál, hogy átvezesse valamely közút, vasút, kerékpáros-, vagy gyalogút forgalmát egy bizonyos akadály (völgy, út, vasút, vízfolyás stb.) fölött, és szabad nyílása nagyobb, mint 2,0m.

A 2,0m alatti műtárgyakat gyűjtőnéven átereszeknek nevezzük.

5

Hidak részei

FELSZERKEZET

ALÉPÍTMÉNY

6

Hidak részeiFELSZERKEZET

ALÉPÍTMÉNY

7

Hidak fő részei, szerkezeti elemei• Alépítmény részei:

alapozás (sík, cölöp, kút, szekrény)felmenő szerkezet (falak, pillérek)fejgerenda, másnéven szerkezeti gerendasaruzsámolytérdfalak, szárnyfalak

• Fő funkció: a felszerkezet terheinek továbbítása az altalajra

• Hídfő: a szélső támasz neve• Pillér: közbenső támaszok neve• Szokásos szerkezeti elem elnevezések:

– Hídfő szerkezeti gerenda, Hídfő fal, Pillér fejgerenda– Hídfő oszlopok, Pillér oszlopok– Pilon

8

Hidak felszerkezete• Felszerkezet részei:

Pályaszerkezet: funkcionális rész: közúti pályaburkolat vagy vasúti

felépítmény szigetelést védő réteg szigetelés pályalemezFőtartók: gerendák, hossz- és (vég)kereszttartók.HídtartozékokKiegyenlítő vagy úszólemez: a hídfő és a háttöltés

süllyedéskülönbségét hivatott kiegyenlíteni, csökkenteni.

Saruk: a felszerkezet részei (ha vannak), a felszerkezet terheit továbbítja az alépítményekre.

A mai modern hídépítésben a térbeli erőjáték miatt a pályalemez szerves része a főtartóknak, így ez az éles elválasztás már nem lehetséges.

9

Hidak felszerkezete - hídtartozékok• Hídtartozékok: a híd funkciójának betöltése miatt van szükség

rájuk, általában nem teherviselő szerkezeti elemek.dilatációk (aszfaltdilatáció, műgumi, fésűs dilatáció stb.),szegélyek, bevonatok (BV1, BV2, BV3)korlátok (vezetőkorlát a kocsipálya szélein, gyalogos

korlát, üzemi korlát), zajvédő falak,vakítás elleni védelem, leesés elleni védelemvíznyelők, csepegtető csövek,vizsgáló lépcsők, vizsgáló lépcső korlát,surrantók,hídvilágítás, közművezetékek (víz, távközlés, csatorna, ÜHK stb.),hajózási jelzések (táblák, táblák megvilágításai, radarok),speciális vizsgálóberendezések (pl. hágcsók stb.),repülés biztonsági jelzések (éjszakai magasságjelző fény),vízmérce

10

További hídszerkezeti fogalmak • Szabad nyílás-támaszköz• Pályaszint: út vagy vasúttervező adja meg az értékét, és a helyét,

hogy hova értelmezzük. Nem biztos, hogy a híd tengelye megegyezik az út tengelyével!

• Szerkezeti magasság: a pályaszint és abban a metszékben a felszerkezet legalsó élének magasságkülönbsége.

• Szerkezet mértékadó alsó éle: felszerkezet legalacsonyabb pontja az űrszelvény fölött a legkisebb magasságkülönbségnél. A legkisebb magasságkülönbség az űrszelvény fölötti biztonsági tartalék.

• Híd megnevezése: mindenképpen tartalmaznia kell az alábbi adatokat: híd neve és helye, hídközépi szelvényszámátPl.: M6/147/k sz. szervízúti felüljáró a MÁV Bp.-Pusztaszabolcs vv.

(119+66,08 hm) felett a szervízút 0+269,40 km szelvényében61. sz. főút 131+369 km sz-ben lévő Kaposfői vízfolyás hídDunaújvárosi Duna-híd

11

További hídszerkezeti fogalmak • LKV: legkisebb vízszint• LKHV: legkisebb hajózási vízszint• MÁSZ: Mértékadó Árvíz Szint• LNHV: legnagyobb hajózási vízszint• DV: duzzasztott vízszint• LNV: az eddig észlelt legmagasabb jégmentes és jeges árvíz

szintje.• Űrszelvény: a közúti, vasúti, hajózási útvonal mellett és felett

szabadon tartandó térnek a pályára, útvonalra merőleges metszete. A híd alatt is lehetséges forgalom: pl.: ap. aluljáró.Létezik: gyalogos, kerékpáros, lépcső, közúti (külterületi, belterületi; autópálya, főút, egyéb út), vasúti (villamos és egyéb vontatású), villamos, HÉV,metró hajózási űrszelvény.Jellemző magassági méretek:– gyalogos és kerékpáros: 2,50m– közúti: 4,70m.

12

Hidak ferdeségének értelmezése

BAL ferdeségű híd JOBB ferdeségű híd

Ferdeségi szög: a híd tengelye és az áthidalt akadály tengelyei egymással hegyesszöget zárnak be. Így megkülönböztetünk: merőleges, bal, illetve jobb ferdeségű hidakat. Nagy ferdeségű hídról 60° alatt beszélünk. Tervezésnél célszerű kerülni.

13

Hídtervezési követelmények

• Funkció: akadály áthidalása, forgalmi követelmények: sávok száma, helyzete, űrszelvény biztonságos átvezetése.

• Műszaki: útkategóriának megfelelő pályaszerkezet átvezetése, tartóssági követelmények (100év!), erőtani követelmények: teherbírás, alakváltozás stb.

• Gazdaságosság: felhasznált anyagok, szerkezeti rendszer helyes megválasztása, építéstechnológia, szállíthatóság, alapozási mód, fenntartási költség.

• Esztétika: környezetbe való illeszkedés, szerkezeti elemek aránya, nyílásbeosztás, biztonság érzet. Gyaloghidaknál ez a sorrend jelentősen megváltozik!

14

Hídtervezési fázisok

• Tanulmányterv

• Engedélyezési terv - Hatósági engedély

• Tender terv

• Kiviteli terv – Hatósági jóváhagyás

• Egyesített terv

• Megvalósulási terv

15

Hídtervezési fázisok

• Tanulmányterv:Feladata, hogy ugyanarra a tervezési feladatra több megoldási lehetőséget mutasson be, lehetővé téve ezzel a legkedvezőbb megoldás kiválasztását.Közelítő statikai számításokat már kell hozzá végezni.Tartalmaznia kell:

• Műszaki leírást,• Általános tervet,• Költségbecslést,• A változatok összefoglaló értékelését.

16

Hídtervezési fázisok• Engedélyezési terv:

Célja, hogy az építést megelőző hatósági eljárás alapjául szolgáljon. Egy változat kerül kidolgozásra.Tartalmaznia kell:

• Műszaki leírást,• Általános tervet, az alkalmazandó anyagok részletes

felsorolásával, és a fő szerkezeti problémák megoldását is tartalmazza, pl: vízelvezetés.

• Statikai számítást a híd fő tartószerkezeti elemeire kiterjedően,

• Csak a hídra vonatkozó talajmechanikai szakvéleményt,• Az engedélyezési eljárásba bevonandó érintettek név és

címjegyzékét: kisajátítandó területek, szomszédok, építéssel érintett kapubehajtók tulajdonosai, közmű-, út-, vízfolyáskezelők, területileg érintett Hatóságok.

17

Hídtervezési fázisok• Tender-, vagy ajánlati terv:

Célja, hogy a legalkalmasabb kivitelező kiválasztása.

Tartalmaznia kell az engedélyezési terv tartalmi részen túlmenően:

• Részletrajzok,• Anyagminőségek pontos megnevezése,• Méret-, és mennyiségszámítást,• Beárazandó tételek jegyzékét• Részletes statikai számítást (vasalás mennyiségi

meghatározása)

18

Hídtervezési fázisok• Kiviteli terv:

Olyan terveket, leírásokat kell tartalmaznia, amiből a műtárgy megépíthető.Tartalmaznia kell:

• Részletesen kidolgozott általános tervet,• Zsaluzási terveket,• Műszaki leírást,• Részletes, minden szerkezeti elemre kiterjedő statikai

számítást,• Részletrajzokat,• Tartószerkezeti elemek elkülönített terveit, vasalási tervek,

acélszerkezeti tervek,• Részletes, minden szakágra kiterjedő méret-, és

mennyiségszámítást• Részletes talajmechanikai szakvéleményt

19

Hídtervezési fázisok

• Egyesített terv:

Feladata, hogy egy hatósági eljárás keretén belül legyen kezelve ugyanannak a hídszerkezetnek az építési engedélye és a kiviteli terv jóváhagyása.

Így pénzt és időt lehet megspórolni, de csak kisebb hidaknál, hídfelújításoknál alkalmazható eljárás.

Kiviteli terv szintű tartalom, de érintettek név és címjegyzékét is kell készíteni.

20

Hídtervezési fázisok• Megvalósulási terv:

A megvalósult, elkészült építményt ábrázolja, a kivitelező, és a Mérnök (a Megrendelő által felkért független műszaki ellenőr) aláírásával hitelesített dokumentum.

Minden, kiviteli tervtől való eltérést ábrázolni kell rajta:

megvalósult pályaszint, szerkezeti elemek, beépített anyagok pontos megnevezése stb.

Üzemeltetési kézikönyvet (Fenntartási utasítást) kell készíteni azokhoz a hidakhoz, amelyeknek a legnagyobb szabad nyílása 50m-nél, vagy a szerkezeti hosszuk (felszerkezet hossza) 100m-nél nagyobb, vagy a Kezelő, Megrendelő kéri ezek elkészítését.

21

Hidak osztályozása

22

Hidak osztályozása – főtartó statikai rendszere alapján 1.

23

Hidak osztályozása – főtartó statikai rendszere alapján 2.

24

Hidak osztályozása – km-i kialakítás alapján – vb. hídszerkezetek 1.

25

Hidak osztályozása – km-i kialakítás alapján – vb. hídszerkezetek 2.

26

Hidak osztályozása – km-i kialakítás alapján – acél hídszerkezetek

Közúti gerendahíd-keresztmetszetek a) vasbeton pályalemezzel együttdolgozó szekrény; b) ortotrop lemezes

szekrényhíd; c) két főtartós, ortotrop pályaszerkezetű híd; d) kábellel feszített acélhíd

27

Hidak osztályozása – erőjáték bonyolultsága alapján 1. – klasszikus hídszerkezet

Acél híd esetén

Öszvérhíd esetén

28

Hidak osztályozása – erőjáték bonyolultsága alapján 2. – modern hídszerkezet

Acél híd esetén

Öszvérhíd esetén

29

Hidak osztályozása – főtartó szerkezeti kialakítása alapján

30

Hidak osztályozása – főtartó és a pálya relatív helyzete alapján

Alsópályás Felsőpályás

Süllyesztett pályás

31

Hatályos hídépítési szabványok• Közúti hidak: Útügyi Műszaki Előírások

– ÚT 2-3.401 Általános előírások,– ÚT 2-3.411 Létesítési szabályok,– ÚT 2-3.412 Erőtani számítás,– ÚT 2-3.413 Acélhidak tervezése,– ÚT 2-3.414 Beton, vb., feszített vb. hidak tervezése,– ÚT 2-3.415 Öszvérhidak tervezése.

• Vasúti hidak: Vasúti Hídszabályzat kötetei, H1 – H4 kiegészítései

• Alapozásokhoz: MSZ 15000-es sorozat• JÖVŐ: EUROCODE, MSZ EN 199X formában

32

Hídépítés rövid története

• Természetes hidak• A mesterséges hidak egyidősek az emberiséggel:

patakon átvezető kidöntött fa gerenda….• Az első „mérnöki” hídszerkezetek függőhídként

készültek, fő tartószerkezetük növényekből fonva. Csak jóval ez után épültek boltozatok. Az 1. „boltozatot” a sumérok építették (Úr városa, Kr. előtt 4-3000 körül).

• Az igazi fejlődés akkor indul meg, amikor új építőanyagok (kavart vas,acél, vasbeton, alumínium stb.) jelennek meg, új építési technológiákat találnak ki, vagy alkalmaznak hídszerkezetekhez is (pl. Sydney Kikötő-híd konzolos építése), pontosabb számítási eljárások jelennek meg: magasabb rendű elméletek, szerkesztések, VEM…

33

Természetes ívhíd

34

Boltozatok

• Több ezer éve• Anyaguk: kő, tégla• Szerkezeti forma: tiszta

körív, kosárgörbe• Igénybevétel: nyomás• Kép fent: Anji híd, Kína

Fesztávolság: 37m!• Kép lent: Hortobágyi

Kilenclyukú híd• A 8db Rómában álló

hídból még 6db ma is áll!!

35

Római kori boltozatokPonte Fabricio (Kr.e. 62)

36

Római kori boltozatokPont du Gard (Kr.u. I. sz.)

37

Ívhidak

• Középkortól• Anyaguk: kő, tégla, vas,

acél, beton, vasbeton, fa• Igénybevétel: nyomás,

hajlítónyomaték• Szerkezeti rendszer:

befogott, két- és háromcsuklós hidak

• Képen: Ördög-híd, Martorell

38

Ívhidak – Iron bridge Coalbrookdale (1779)

39

Ívhidak – Mostari Öreg hídépült 1567., újjáépítve 2002-ben

40

Ívhidak – La Barqueta híd Sevilla

41

Függőhidak (lánchidak)

• Felszerkezetük minden esetben acélból készül

• Tartószerkezeti elemei: pilon, kábel, régen lánc, merevítőtartó

• Igénybevételek: húzás, hajlítónyomaték

Régi Erzsébet-híd

• Lánchíd 1849. 202,6m• Régi Erzsébet-híd 1903. 290m• Mai Erzsébet-híd 1964. 290m• Akashi híd 1998. 1991m• Messinai-szoros híd tervezés

alatt, de 3360m!

42

Függőhidak (lánchidak)Passau, Luitpold híd

Budapest, Erzsébet híd

43

Gerendahidak• Létrejöttét az építőanyagok és az építéstechnológiák

fejlődésének köszönheti: pl.: feszített vasbeton, szekrény keresztmetszet stb.

• Igénybevétel: normálerő + hajlítónyomaték• Jellemzően nagyon karcsú, kis szerkezeti magasságú

szerkezetek• Általában többtámaszú szerkezetként épülnek.• Pl.: Árpád híd, autópálya aluljárók és felüljárók jelentős

része

44

GerendahidakBudapest, Árpád híd

M0 déli autópálya híd (Háros)

Budapest, Szabadság híd

45

Ferdekábeles hidak• Tartószerkezet: Pilon+feszített ferde

kábelek+merevítőtartó• Igénybevétel: normálerő+hajlítónyomaték

46

Nagy magyar hidász mérnökök

• Maderspach Károly• Feketeházy János• Kherndl Antal• Zielinszki Szilárd• Czakó Adolf• Beke József• Kossalka János• Sabathiel Richárd• Mihailich Győző

• Egyedi Béla• Folly Róbert• Haviár Győző• Sávoly Pál• Álgyay-Hubert Pál• Korányi Imre• Széchy Károly• Bölcskei Elemér• Palotás László