4.4 Η Επιδοµή της Γραµµής

Transcript

1 4. Η Υποδοµή της Γαµµής Η κατασκευή που βίσκεται κάτω από την επιδοµή, ονοµάζεται υποδοµή ή υπόβαση και αποτελείται από την στώση διαµόφωσης και την κυίως υποδοµή ή υπόβαση ή έδαφος θεµελίωσης. 4.4 Η Επιδοµή της Γαµµής Οι σιδηοτοχιές, οι στωτήες µε τους συνδέσµους τους και το έµα, αποτελούν την επιδοµή γαµµής κατά την κλασική ή συµβατική έννοια. Οι σιδηοτοχιές υποστηίζουν και κατευθύνουν τους τοχούς συµού. Οι στωτήες (µε τους συνδέσµους τους) διανέµουν τα φοτία που δέχονται από τις σιδηοτοχιές, τις οποίες διατηούν σε σταθεή απόσταση. επιδοµή Το έµα, που συνήθως αποτελείται από θαυστά αδανή και κατ' εξαίεση µόνο από χαλίκια, πέπει να εξασφαλίζει απόσβεση κατά το µεγαλύτεο µέος των δονήσεων του συµού, ικανοποιητική διανοµή των φοτίων και γήγοη αποστάγγιση των οµβίων υδάτων. υποδοµή 4..1 Βάση Βάση Η αλληλοδιαδοχή των διαφόων στώσεων του συστήµατος επιδοµήυποδοµή χαακτηίζεται από διακώς αυξανόµενο εµβαδόν έδασης κάθε στώσης και σηµαντική µείωση της αναπτυσσόµενης τάσης. Ετσι µεταξύ του σηµείου που ασκείται το φοτίο τοχού και της υποδοµής, η αναπτυσσόµενη τάση µειώνεται φοές. Στην βάση (ή πλατφόµα ή έδαφος θεµελίωσης) καταλήγουν τα φοτία κυκλοφοίας. Αποτελείται από θαυστό ή φυσικό εδαφικό υλικό το οποίο υπόκειται σε ειδική κατεγασία (συµπύκνωση, στεεοποίηση, τοποθέτηση γεωϋφασµάτων), ποκειµένου να αποκτήσει την απαιτούµενη µηχανική αντοχή Το εύος γαµµής Στώση διαµόφωσης -5% 4.. Στώση ιαµόφωσης Τοποθετείται µεταξύ βάσης και έµατος κυίως στην πείπτωση που η ποιότητα του εδάφους θεµελίωσης δεν είναι καλή. Η στώση διαµόφωσης πέπει να έχει βαθµό συµπύκνωσης µεγαλύτεο από ότι η βάση. Το πάχος της στώσης διαµόφωσης καθοίζεται σε συνατήστη µε την ποιότητα της βάσης, και συνήθως κυµαίνεται µεταξύ 0 5 cm. Οισµός Εύος σιδηοδοµικής γαµµής (e) καλείται η απόσταση µεταξύ των εσωτεικών παειών των κεφαλών των δύο σιδηοτοχιών. Η απόσταση αυτή µετιέται σε µία στάθµη mm κάτω από το επίπεδο κύλισης. Το εύος των σιδηοδοµικών γαµµών δεν είναι το ίδιο σε όλες τις χώες και σε µεικές µάλιστα διαφέει από πειοχή σε πειοχή.

2 Πλεονεκτήµατα κανονικού εύους: Βελτιώνει την ευστάθεια των οχηµάτων στις ευθυγαµµίες και κατά συνέπεια επιτέπει την ανάπτυξη υψηλότεων ταχυτήτων. Επιτέπει καλύτεη εγγαφή των φοείων στις καµπύλες. Επιτέπει την κατασκευή πλατύτεων οχηµάτων και εποµένως παέχει τη δυνατότητα µεταφοάς µεγαλύτεων φοτίων αλλά και ανετότεης διαύθµισης των εσωτεικών χωων. Μειονεκτήµατα κανονικού εύους: Αυξάνει σηµαντικά το κόστος κατασκευής της γαµµής. Σιδηοδοµικοί τοχοί επί σιδηοτοχιών. Γεωµετικά και κατασκευαστικά µεγέθη Ενδεικτικά αναφέεται ότι η κατασκευή µιας µετικής γαµµής εκτιµάται ότι είναι κατά 0% οικονοµικότεη από την κατασκευή µιας γαµµής κανονικού εύους. Κανονικές γαµµές ή γαµµές κανονικού εύους. Στην κατηγοία αυτή συναντάµε δύο εύη: Το εύος των 1.45 mm (4 πόδια και 4 ίντσες), που καθιεώθηκε από τον Stephenson ( ), ο οποίος κατασκεύασε την πώτη ατµάµαξα. Επειδή την εποχή εκείνη οι πεισσότεες χώες ποµηθεύονταν τις ατµοµηχανές από την Αγγλία, επεκάτησε από τότε, στα πεισσότεα κάτη, η απόσταση αυτή. Σήµεα πείπου το 6% του συνολικού µήκους των σιδηοδοµικών γαµµών σε όλο τον κόσµο έχει το εύος αυτό. Το εύος των mm, που χησιµοποιείται στη Β. Αµεική. Ενοποίηση εύους: Οι σηµεινές τάσεις στον τοµέα των σιδηοδοµικών µεταφοών αποβλέπουν: στην αύξηση των εµποικών ταχυτήτων των συµών, στην µαζικοποίηση των µεταφοών και κυίως στην ελευθεοποίηση των σιδηοδοµικών µετακινήσεων και κατά συνέπεια στην ενοποίηση των δικτύων των γειτονικών κατών. Υπό τις συνθήκες αυτές, το κανονικό εύος γαµµής (1.45 mm), ως το πλέον διαδεδοµένο αλλά και ως συγκιτικά µεγάλο, υπετεεί και φαίνεται ότι θα καθιεωθεί µελλοντικά στα πεισσότεα κάτη Ήδη χώες µε διαφοετικά εύη γαµµής (Ισπανία, Ελλάδα, Ταϋλάνδη, κλπ.) έχουν αχίσει ή σχεδιάζουν την αντικατάσταση των γαµµών τους µε γαµµές κανονικού εύους. Ανεξάτητα µε την κατηγοία της γαµµής, η απόσταση µεταξύ των σιδηοτοχιών πααµένει σταθεή σε όλο το µήκος του δικτύου εκτός από τα καµπύλα τµήµατα της οιζοντιογαφίας µε µικές ακτίνες καµπυλότητας (c < m), όπου το εύος της γαµµής αυξάνει µέχι και 5 mm (διαπλάτυνση). Ευείες γαµµές ή γαµµές µεγάλου εύους. Στην κατηγοία αυτή συναντούµε 5 διαφοετικά εύη: 1.54, 1.600, 1.665, και mm. Μετικές γαµµές ή γαµµές µετικού εύους. Στην κατηγοία αυτή συναντούµε διαφοετικά εύη: και mm. Στενές γαµµές ή γαµµές στενού εύους Σιδηοτοχιές Η ιατοµή της Σιδηοτοχιάς Η σιδηοτοχιά στηίζει και καθοδηγεί τους τοχούς του σιδηοδοµικού οχήµατος. Η διατοµή της εξελίχθηκε από την εµφάνιση του σιδηοδόµου. Στην κατηγοία αυτή συναντούµε εύη από 600 µέχι 900 mm. Οι γαµµές αυτές χησιµοποιούνται για την εξυπηέτηση βιοµηχανιών και εγοστασίων.

3 Από τις πώτες διατοµές που κατασκευάσθηκαν και που χησιµοποιούνται µέχι σήµεα είναι η σιδηοτοχιά µε λαιµό. Οι σιδηοτοχιές µε λαιµό χησιµοποιούνται όπου η στάθµη της σιδηοτοχιάς είναι στο ίδιο επίπεδο µε την στάθµη της οδού α. Η κεφαλή της Σιδηοτοχιάς Η κεφαλή της σιδηοτοχιάς χαακτηίζεται από (i) το πλάτος, Η σιδηοτοχιά διπλής κεφαλής χησιµοποιήθηκε µε την ποοπτική όταν φθαεί το πάνω τµήµα της να αντισταφεί που κατά τις ποβλέψεις δεν θα είχε φθαεί. Η πόβλεψη αυτή όµως διαψεύσθηκε, µε αποτέλεσµα η διατοµή αυτή να µην χησιµοποιείται πλέον (ii) το ύψος, (iii) την καµπυλότητα της επιφάνειας κύλισης και (iv) την κλίση των πλευικών της επιφανειών. Η διατοµή τύπου Vignole Ο τύπος που επεκάτησε και χησιµοποιείται σήµεα είναι η διατοµή µε πέλµα, γνωστή ως τύπου Vignole. Αποτελείται από την κεφαλή, τον κοµό και το πέλµα Χαακτηιστικά µεγέθη της σιδηοτοχιάς είναι Το βάος της m ανά µέτο µήκους Η οπή αδάνειας της διατοµής Ι Σταθεή επιδίωξη ήταν η αύξηση του m να οδηγεί σε ποσοστιαία µεγαλύτεη αύξηση του Ι, έτσι ώστε το πηλίκο Ι/m να αυξάνει γηγοότεα από το m. Αυτό οδήγησε σε συνεχή αύξηση του ύψους της διατοµής. (i) Το πλάτος της κεφαλής της σιδηοτοχιάς πέπει: Να είναι επακές για να δηµιουγεί µια κατάσταση πλευικού εγκιβωτισµού της ζώνης όπου δηµιουγούνται τάσεις οφειλόµενες στην επαφή τοχού-σιδηοτοχιάς και οι οποίες οδηγούν σε πλευική πααµόφωση και θαύση της µάζας του µετάλλου της κεφαλής. Να επιτέπει τη διαγαφή της καµπύλης συναµογής µεταξύ κεφαλήςκοµού µε ικανοποιητική ακτίνα και ταυτόχονα να αφήνει ένα επακές πλάτος στις επιφάνειες που θα ακουµπήσουν οι αµφιδέσεις. (ii) Το ύψος της κεφαλής της σιδηοτοχιάς παέχει ένα επακές πειθώιο για την κατακόυφη γαµµή. Η αύξηση της τιµής του φοτίου ανά άξονα και της ταχύτητας, οδήγησε σε αύξηση των καταπονήσεων στη σιδηοτοχιά Οι διατοµές των σιδηοτοχιών έχουν τυποποιηθεί κατά UIC µε κυιότεους τύπους την UIC50 (δηλ. µε βάος 50 χλγ/µ.µ), UIC54 (βάους 54 χλγ/µ.µ.), και UIC60 (βάους 60 χλγ/µ.µ.) (iii) Το ύψος που έχει συνήθως υιοθετηθεί ('50 mm) ανταποκίνεται στην αναγκαιότητα για µια εξισοόπηση των µαζών της κεφαλής και του πέλµατος της σιδηοτοχιάς. ώστε να µειωθούν οι πααµοφώσεις (οι οποίες οφείλονται σε ετεογενή ψύξη που ακολουθεί την εξέλαση) και κατά συνέπεια οι πααµένουσες τάσεις. Η µοφή της καµπυλότητας της επιφάνειας κύλισης είναι ένα πολύ σηµαντικό χαακτηιστικό, γιατί επιδά στη διανοµή των τάσεων όχι µόνο στην επαφή τοχού-σιδηοτοχιάς αλλά επίσης και στη συνολική διατοµή της σιδηοτοχιάς λόγω της εκκεντότητας του σηµείου εφαµογής του φοτίου. (iv) Η κλίση των πλευικών επιφανειών πέπει να είναι τέτοια ώστε να µην εφάπτεται στον όνυχα του τοχού η εσωτεική επιφάνεια της κεφαλής, όταν ο τοχός κινείται σε ευθυγαµµία.

4 β. Το Πέλµα της σιδηοτοχιάς Χαακτηίζεται από το πλάτος, το πάχος και το σχήµα του. (i) Το πλάτος του πέλµατος καθοίζει την ακαµψία της σιδηοτοχιάς στο οιζόντιο επίπεδο και την αντίστασή της σε ανατοπή. Ένα µεγάλο πλάτος καταπονεί λιγότεο το στωτήα µε µείωση της πίεσης ανά µονάδα επιφανείας. Όµως ένα υπεβολικό πλάτος δηµιουγεί ποβλήµατα στην εξέλαση και, αυξάνοντας την εγκάσια οπή αδανείας, αυξάνει τη δυσκολία για τοποθέτηση σε καµπύλες µε πολύ µική ακτίνα. (ii) Το πάχος και το σχήµα του πέλµατος καθοίζονται από θέµατα εξισοόπησης µεταξύ της διατοµής του πέλµατος και της κεφαλής και από ποβλήµατα εξέλασης. (iii) Η κλίση της επιφάνειας επαφής µε τον αµφιδέτη είναι σηµαντική για την ευστάθεια των αµών. Αν είναι έντονη η κλίση, αποφεύγεται η φθοά του αµφιδέτη µε µια σχετικά µική µετατόπισή του (βύθιση), αλλά οι δυνάµεις που τείνουν να χαλαώσουν την αµφίδεση είναι σηµαντικές και οι τάσεις στα βλήτα της αµφίδεσης αυξηµένες. Αντίθετα µια µική κλίση καταπονεί λιγότεο τα βλήτα αλλά µειώνει τη δυνατότητα αποφυγής της φθοάς και πειπλέκει το πόβληµα συναµογής στον κοµό. Το πάχος ιδιαίτεα µποεί να καθοίζεται σχετικά και από λόγους αντιµετώπισης της διάβωσης (σιδηοτοχιές για υπόγεια µετό) γ. Κοµός και επιφάνεια επαφής µε αµφιδέτη Αυτά χαακτηίζονται από: (i) το πάχος του κοµού, (ii) τον τύπο της συναµογής µε την κεφαλή και το πέλµα και (iii) την κλίση της επιφάνειας επαφής µε τον αµφιδέτη. (i) Το πάχος του κοµού πέπει να είναι επακές για να αντέχει τις διατµητικές δυνάµεις που επιπονούν τον κοµό και στην αυξηµένη καταπόνηση που αναπτύσσεται στη γειτονική πειοχή των τυπών αµφίδεσης και των συναµογών και αυτό παά την ποοδευτική του µείωση από τη διάβωση Επιλογή ιατοµής Σιδηοτοχιάς Η επιλογή της διατοµής της σιδηοτοχιάς είναι συνάτηση κυίως του φότου Ηµεήσιος φότος κυκλοφοίας (σε τόνους) Βάος m ανά µέτο µήκους που πέπει να έχει η σιδηοτοχιά < t 50kg/m t - για ξύλινους στωτήες 50kg/m - γι στωτ. από σκυόδεµα 60 kg/m > t 60kg/m Για γαµµές κανονικού εύους έχει επικατήσει να χησιµοποιούνται για Χαµηλούς φότους η σιδηοτοχιά UIC50 Για µέσους και υψηλούς φότους οι σιδηοτοχιές UIC Η Καταπόνηση της Επιδοµής από τις κατακόυφες δυνάµεις (ii) Οι συναµογές είναι ένα ευαίσθητο σηµείο. Στα αµεικανικά δίκτυα όπου κυκλοφοούν φοτία των 0 και 5 t ανά άξονα παατηήθηκαν πολυάιθµες ηγµατώσεις σε αυτήν την πειοχή. Η αιτία βέθηκε, µε φωτοελαστικότητα, στη συγκέντωση τάσεων, που ευνοείται από την έκκεντη φότιση της κεφαλής. Πααδοχή: η σιδηοτοχιά έχει άπειο µήκος δηλ. εξοµοιώνεται µε συνεχή δοκό που εδάζεται σε οιζόντιο ελαστικό υπόστωµα Γίνεται µια ποσεγγιστική ελαστική ανάλυση των κατακόυφων δυνάµεων µε βάση την θεωεία του Zimmemann Το φοτίο του τοχού Q εξοµοιώνεται µε ένα συγκεκιµένο στατικό φοτίο Q. Q Αν όµως αυξηθεί η ακτίνα της καµπύλης συναµογής για να µειωθεί η συγκέντωση των τάσεων, θα µειωθεί σηµαντικά το πλάτος της επιφάνειας επαφής µε τον αµφιδέτη.

5 l Η σιδηοδοµική γαµµή αποτελείται από πολλά υλικά που κάθε ένα έχει την δική του ελαστικότητα, και για το οποίο ο συντελεστής αντίδασης οίζεται σαν: p n = /y n όπου y n ηκατακόυφηβύθισητουυλικούn. Q y yn = y = = n 1 1 n l Οι παάµετοι της σιδηοδοµικής γαµµής Η µηχανική συµπειφοά της σιδηοδοµικής γαµµής εξατάται από ένα αιθµό πααµέτων 1. Ο δείκτης της σιδ. γαµµής κ = / y όπου : το φοτίο του τοχού διανεµηµένο οµοιόµοφα στην σιδηοτοχιά y : αντίστοιχη κατακόυφη βύθιση της σιδηοτοχιάς από το φοτίο. Ο συντελεστής αντίδασης του στωτήα = / y όπου : η κατακόυφη αντίδαση ενός στωτήα ανά σειά σιδηοδοµικής γαµµής επειδή l l : το µήκος της σιδηοτοχιάς µεταξύ δύο στωτήων = κ.l (Ποσεγγιστική σχέση δεν λαµβάνει υπόψη τις επιδάσεις γειτονικών στωτήων) Χαακτηιστικές τιµές του συντελεστή αντίδασης Συνιστώσα επιδοµής (t/mm) Σιδηοτοχιά Στωτήας ξύλινος Στωτήας από σκυόδεµα Έµα 10-0 Υποδοµή ελώδης 0,6 1,5 Υποδοµή αγιλώδης 1,6,0 Υποδοµή βαχώδης (χαλικώδης) 6 Υποδοµή από παγετό 8-10 Στα τεχνικά έγα, = 1 15 t/mm. Ο συντελεστής έµατος C = / s όπου s το εµβαδόν έδασης του στωτήα C είναι το µέγεθος που πειγάφει τη συµπειφοά πααµόφωσης του έµατος και του υπεδάφους αντικαθιστώντας την σχέση του συντελεστή αντίδασης στωτήα = / y / y 1 C = = = s y. s s y p y οπου p η πίεση του στωτήα επί του έµατος Πάχος έµατος Επειδή η έδαση στο έδαφος έχει συνήθως το µικότεο συντελεστή, γι αυτό το λόγο και η εξασκούµενη πίεση επί της εδασης ποκαλεί τις καθιζήσεις. Η πίεση αυτή είναι µικότεη όσο µεγαλύτεο είναι το πάχος του έµατος και του υποστώµατος. Η αύξηση του πάχους του έµατος έχει ευνοϊκή επίδαση όχι µόνο στην αύξηση της ελαστικότητας της επιδοµής αλλά και στην µείωση της αναπτυσσόµενης τάσης στην υποδοµή.

6 Εάν h είναι το πάχος του έµατος o είναι ο συντελεστής αντίδασης της επιδοµής για h = 0 λ= Eπιοή της τιµής του πάχους του έµατος στην µείωση της τάσης στην υποδοµή h(cm) Τάση στην επιφάνεια της υποδοµής τάση υπό τον στωτήα Οι επιπτώσεις της αύξησης του πάχους του έµατος µποούν να υπολογισθούν ποσεγγιστικά µε εφαµογή της ανάλυσης του Boussinesq 0 15 λ 1 0,70 0,50 0,5 0,5 0,0 / ο 1 1,4,00,85 4,00 5, α Οι µέγιστες τιµές χαακτηιστικών µεγεθών σιδηοτοχιάς Q I. l M 4 Q l y 4 I. Q l. 4 Ε.Ι Μέγιστη καµπτική οπή Μέγιστη βύθιση Μέγιστη αντίδαση στωτήα Ελαστική Πααµόφωση Σιδηοτοχιάς Τα φοτία θεωούνται στατικά και όχι δυναµικά. Q I. l M 4 Όταν αυξάνεται Θεωούµε σιδηοτοχιά απείου µήκους Θεωούµε ότι η δοκός στηίζεται σε ελαστική βάση, δηλ. οτι η βάση αποτελεί ένα ελαστικό ηµιχώο. Έτσι θεωείται ότι: υπάχει αναλογία τάσεων και πααµοφώσεων σε όλο τον ηµιχώο το µέτο ελαστικότητας είναι παντού το ίδιο οι ιδιότητες του υλικού βάσης είναι οι ίδιες σε κάθε κατεύθυνση Q l y 4 I. Q l. 4 Ε.Ι M, y µειώνονται αυξάνεται Το y µειώνεται σχετικά πιό γήγοα από ότι το Μ Ένας καλός συντελεστής αντίδασης στωτήα, είναι πολύ πιο σηµαντικός για την διατήηση της οιζοντιώσεως της γαµµής παά για την επιπόνηση των σιδηοτοχιών. Ελαστική πααµόφωση σιδηοτοχιάς Μ -T.dx T+d T Μ+dM Μ : η καµπτική οπή Τ : η τέµνουσα δύναµη Ε : το µέτο ελαστικότητας σιδηοτοχιάς Ι : η οπή αδάνειας σιδηοτοχιάς Η ισοοπία του στοιχείου dx δίνει: dm = T. dx d M dt =. dx dx Η εξίσωση της ελαστικής γαµµής είναι: d y M = dx E. I Q I. l M 4 Q l y 4 I. Q l. 4 Ε.Ι Όταν l (απόσταση στωτήων) αυξάνεται M, y, αυξάνονται Τα yκαιαυξάνοται σχετικά πιό γήγοα από ότι το Μ H πύκνωση των στωτήων (δηλ. µείωση του l) είναι πολύ πιο σηµαντική για την διατήηση της οιζοντιώσεως της γαµµής παά για την επιπόνηση των σιδηοτοχιών.

7 Παάδειγµα υπολογισµού χαακτηιστικών µεγεθών της σιδηοδοµικής γαµµής ιατήηση της οιζοντιώσεως της γαµµής επιτυγχάνεται είτε µε βελτίωση του συντελεστή αντίδασης εντός των οίων που επιτέπει το έδαφος έδασης είτε µε αύξηση της πυκνότητας των στωτήων (αιθµός στωτήων ανά χλµ) Συνήθως αυξάνεται η πυκνότητα των στωτήων καθώς αποτελεί πιό αποτελεσµατική µέθοδο σε εδάφη κακής ποιότητας Γιαµιάσιδηοδοµικήγαµµήπουκαταπονείταιστατικά ίνονται: α) Χαακτηιστικά σιδηοτοχιάς - Σιδηοτοχιά UIC 50 (βάος 50,18 kp/m) - Ε =,1 x 10 6 kp/cm - I = 1940 cm cmροπή 4 αντίστασης Ι/v = 57cm β) Χαακτηιστικά της επιδοµής - Συντελεστής αντίδασης στωτήα = Συντελεστής έµατος C = γ) Χαακτηιστικά φοτίου - Το µέγιστο φοτίο είναι το βάος της µηχανής κατανεµηµένο σε 4 άξονες = 88 Η µέγιστη υποχώηση είναι y = 0,4 kp/mm kp/cm Mp cm Η τάση κάµψης της σιδηοτοχιάς Ζητούνται: Q I. l M 4 Q l y 4 I. Q l. 4 Ε.Ι Οταν η ακαµψία Ε.Ι της σιδηοτοχιάς αυξάνεται, δηλ. όταν αυξάνεται το βάος της σιδηοτοχιάς, το Μ αυξάνει τα y και ελαττώνονται 1) ) ) 4) 5) Η Απόσταση των στωτήων Οδείκτηςkτης σιδηοδοµικής γαµµής η µέγιστη κατακόυφη αντίδαση ενός στωτήα ανά σειά σιδηοδοµικής γαµµής η µέγιστη κατακόυφη καµπτική οπή Μ της σιδηοτοχιάς η µέγιστη καµπτική τάση σ της σιδηοτοχιάς Η τάση κάµψης της σιδηοτοχιάς ποκύπτει µε εφαµογή της σχέσης σ V Μ I = όπου σ Q.V. 4 l I. V : η µέγιστη απόσταση από το κέντο βάους της σιδηοτοχιάς (δηλ. της ακότατης ίνας της διατοµής) Ι/V : ηοπήαντίστασης Αύξηση της οπής αδάνειας Ι της σιδηοτοχιάς επηεάζει τις τάσεις στην σιδηοτοχιά πολύ πεισσότεο από ότι την οιζοντίωση της γαµµής Γι αυτό και η αύξηση της τιµής του φοτίου ανά άξονα τα τελευταία χόνια οδήγησε και σε σηµαντική αύξηση της διατοµής της σιδηοτοχιάς. Λύση: Υπολογίζεται το φοτίο ανά τοχό του σιδηοδοµικού οχήµατος. Το όχηµα έχει 4 άξονες εποµένως το φοτίο ανά τοχό είναι: 88 Q = = 11Mp 4 Εφαµόζουµε τους τύπους υπολογισµού των χαακτηιστικών µεγεθών, κάνοντας τις απααίτητες µετατοπές µονάδων. = 5760 kp/cm, Q=11000 kp 1) Η απόσταση των στωτήων l υπολογίζεται από την σχέση υπολογισµού της µέγιστης βύθισης y : y 4 4 Q l 64. y 4 l =. E. I. Q l = 44, cm. E. I

8 ) ο δείκτης k υπολογίζεται από την σχέση = k. l k = = 19,9 l ) Η µέγιστη κατακόυφη αντίδαση του στωτήα Q l. 4 = 04 E. I 4) Η µέγιστη καµπτική οπή: Q E. I. l. M = 4 Μ = 910 kp.cm Η αµφίδεση πέπει να ικανοποιεί τις παακάτω συνθήκες Να εµποδίζει τις κατακόυφες και πλευικές κινήσεις των άκων της σιδηοτοχιάς, αφήνοντας ελεύθεη την διαστολή τους Να συνδέει τις σιδηοτοχιές κατά τόπο ώστε να συµπειφέονται σαν συνεχής δοκός ευθυγαµισµένη και στο ίδιο επίπεδο Η αντίσταση στην πααµόφωση να είναι όσο το δυνατό ίδια µε αυτή των σιδηοτοχιών που συνδέει Στις κανονικού εύους γαµµές του ελληνικού δικτύου οι σιδηοτοχιές των 18 µ συγκολλούνται ανά δύο ή τεις και οι αµφίδεση γίνεται ανά 6 ή 54 µ Συνεχώς Συγκολληµένες Σιδηοτοχιές (Σ.Σ.Σ.) 5) Η µέγιστη καµπτική τάση: v Q.v l σ = Μ σ 4 =. I. I. Γενικά Οι Σ.Σ.Σ. είναι σιδηοτοχιές που συνδέονται µεταξύ τους µε συγκολλήσεις και όχι µε αµφιδέσεις. v σ = Μ I σ M = I / v = Υπάχει λοιπόν το κεντικό τµήµα τους, όπου υπάχει κατάσταση πλήους παεµπόδισης της διαστολής και τα δύο ακαία τµήµατα, τα οποία λειτουγούν ως γαµµή µε αµούς. Ακιβώς επειδή το κεντικό τµήµα των Σ.Σ.Σ. πέπει να έχει πλήως παεµποδιζόµενη πααµόφωση, αναπτύχθηκαν οι Σ.Σ.Σ. µε την εµφάνιση των διπλά ελαστικών συνδέσµων, που εξασφαλίζουν µια σύσφιξη επακή και σταθεή στο χόνο Αµφιδέτες Η στώση των σιδηοτοχιών γινόταν αφήνοντας αµούς ανάµεσα σε διαδοχικές σιδηοτοχιές. Οι αµοί αυτοί αναλαµβάνουν την µεταβολή του µήκους λόγων θεµοκασιακών µεταβολών Για να λειτουγεί η σιδηοτοχιά σαν συνεχής δοκός χειάζεται να τοποθετηθούν εκατέωθεν του αµού και σε επαφή µε τις σιδηοτοχιές δύο ειδικά τεµάχια που ονοµάζονται αµφιδέτες. Οι αµφιδέτες συσφίγγονται µε ειδικά βλήτα Η Σ.Σ.Σ. δεν υφίσταται καµία µεταβολή µήκους. Αυτό εξασφαλίζεται από : τις δυνάµεις τιβής Στωτήα Έµατος που ποκύπτουν από τον εγκιβωτισµό του στωτήα εντός του έµατος τις δυνάµεις τιβής Σιδηοτοχιάς Στωτήα που µποούν να διασφαλισθούν µόνο εφόσον υπάχει µόνιµη και αλληλέγγυα σύνδεση σιδηοτοχιάς στωτήα, που εξασφαλίζεται µε τους διπλά ελαστικούς συνδέσµους

9 Τα σιδηοδοµικά δίκτυα οδηγήθηκαν στην εφαµογή των Σ.Σ.Σ. επειδή η γαµµή µε αµούς παουσιάζει πολλά µειονεκτήµατα: Με την ασυνέχεια της οπής αδάνειας και της επιφάνειας κύλισης στους αµούς δηµιουγούνται συνθήκες, που ποκαλούν χειοτέευση της γεωµετίας της γαµµής, µε αποτέλεσµα να αυξάνονται σηµαντικά οι δαπάνες συντήησης. Ποκαλείται µείωση της άνεσης των επιβατών, µε αποτέλεσµα να µην είναι δυνατή η ανάπτυξη υψηλών ταχυτήτων. Λόγω κουστικών φαινοµένων στους αµούς, δηµιουγείται φθοά των τοχών, µε αποτέλεσµα αύξηση των δαπανών συντήησης τους. Με τις Σ.Σ.Σ., επειδή δεν µεσολαβεί καµία ασυνέχεια, όλα τα ποβλήµατα που δηµιουγούνται από τους αµούς καταγούνται. η συνεπαγόµενη µεταβολή µήκους F L L F. = S Εποµένως από την επαλληλία των δύο ποηγούµενων καταστάσεων η συνολική διαφοά µήκους είναι: * L = L F L F. L = a. L. S Για να εξασφαλισθεί µηδενική µεταβολή µήκους θα πέπει: F. L a. L. θ = 0 F = a. S ιαστολή και µηχανική συµπειφοά των Σ.Σ.Σ. Πααδοχή: Τα υλικά έχουν ελαστική συµπειφοά Η αντίσταση του έµατος είναι οµοιόµοφη και σταθεή F F F = a. ηδύναµη είναι ανεξάτητη από το µήκος της σιδηοτοχιάς και ανάλογη µε το εµβαδόν διατοµής L Η µεταβολή µήκους της L της σιδηοτοχιάς µήκους L, λόγω διαφοάς θεµοκασίας είναι: L = α. L. Όπου α ο συντελεστής θεµικής διαστολής του χάλυβα Η αναπτυσσόµενες τάσεις εξατώνται από τον τύπο της σιδηοτοχιάς F L Στην µεταβολή του µήκους λόγω, αντιτίθεται το έµα µε µια δύναµη F. Από τον νόµο του Hook F L F = L. S F ιανοµή δυνάµεων στη Σ.Σ.Σ. Οι δυνάµεις που ποκαλούνται στην ΣΣΣ λόγω θεµικών µεταβολών µεταβιβάζονται µέσω των συνδέσµων και των στωτήων στο έµα. Η αντίσταση του έµατος,,είναι 0,5 1,0 t/m Η αντίσταση είναι µηδενική στο άκο της ΣΣΣ, και αυξανόµενη αθοιστικά σε ένα µήκος L A δηµιουγεί µια δύναµη ίση µε F F a. ιάγαµµα αναπτυσσόµενων δυνάµεων στην ΣΣΣ Όπου Ε S το µέτο ελαστικότητας της σιδηοτοχιάς το εµβαδόν της διατοµής της σιδηοτοχιάς. L L A A = F = a. L A L A a. =

10 ιαστολή των Σ.Σ.Σ. To µήκος L A αναφέεται σαν το µήκος εκτόνωσης. Πέα από το µήκος αυτό η δύναµη λόγω αντίστασης του έµατος εξισοοπεί πλήως την δύναµη που αναπτύσσεται λόγω θεµικών µεταβολών. πέα από το µήκος L A δεν έχουµε µετακίνηση σηµείων στην ΣΣΣ. µε εφαµογή της εξίσωσης υπολογισµού του µήκους εκτόνωσης L A ποκύπτει ότι το µήκος αυτό µποεί να φθάσει οιακά στην τιµή των 150µ. Εποµένως αφού το µήκος της ΣΣΣ δεν µποεί να είναι µικότεο από.l A ποκύπτει ότι το ελάχιστο µήκος της ΣΣΣ είναι 00µ. Για να εξισοοπηθούν πλήως οι αναπτυσσόµενες τάσεις, λόγω θεµοκασιακής µεταβολής από τη δύναµη τιβής στωτήα - έµατος, απαιτείται µήκος h ζώνης εκτόνωσης. Μετά το µήκος αυτό δεν έχουµε µετακίνηση. Το µέγιστο µήκος της ζώνης εκτόνωσης φθάνει τα 150 m. Σύµφωνα µε τον οισµό των Σ.Σ.Σ., το µικότεο µήκος τους είναι x 150 = 00 m. Για την εκτόνωση των Σ.Σ.Σ. υπάχουν σε κάθε άκο τµηµάτων γαµµής στωµένων µε Σ.Σ.Σ. συσκευές διαστολής (Σ..). Αµός διαστολής Hook : Υπολογισµός µεταβολής µήκους στην ζώνη εκτόνωσης Η ΣΣΣ υφίσταται µεταβολή µήκους λόγω θεµοκασιακών µεταβολών µόνο στo µήκος L A. Πέα από αυτό το µήκος κάθε σηµείο της ΣΣΣ πααµένει αµετακίνητο. Η µεταβολή µήκους της ζώνης εκτόνωσης λόγω θεµοκασιακών µεταβολών είναι: θ a. α. L Α = a. LA. = a.. = Η µεταβολή µήκους λόγω αντίστασης έµατος. Η αντίσταση έµατος είναι 0 στο άκο της ΣΣΣ και στο σηµείο L A. Εποµένως η συνισταµένη δύναµη είναι (.L A )/ και η µεταβολή µήκους F L F S L F. L. LA LA L A = = S S. E A. L. S Απελευθέωση των τάσεων στις Σ.Σ.Σ. Η συγκόλληση και τοποθέτηση Σ.Σ.Σ. είναι επιθυµητό να γίνονται σε θεµοκασία ενδιάµεση ως πος τις ακαίες µέγιστες και ελάχιστες, για να επιπονείται η Σ.Σ.Σ. όσο γίνεται λιγότεο. Ως τέτοιες ενδιάµεσες θεµοκασίες θεωούνται για τις ελληνικές συνθήκες αυτές που πειλαµβάνονται στο εύος -5 o C. Ανεξάτητα όµως από τη θεµοκασία στην οποία τοποθετείται η Σ.Σ.Σ., επιδιώκεται να γίνει ανακούφιση των τάσεων λόγω θεµικών φαινοµένων, πάγµα που κατοθώνεται µε την απελευθέωση τους και αποσκοπεί στον µηδενισµό των εσωτεικών τάσεων, στη µέση θεµοκασία που είναι για τις ελληνικές συνθήκες -5 o C, µε δηµιουγία συνθηκών ελεύθεης διαστολής (ή συστολής). L A LA. S a. LA = a E S L... =. Η απελευθέωση τάσεων γίνεται µετά από παέλευση ενός οισµένου χονικού διαστήµατος µετά την τοποθέτηση της Σ.Σ.Σ., το οποίο εξατάται από τον κυκλοφοιακό φότο που είναι απααίτητος για τη σταθεοποίηση της γαµµής. Ο φότος αυτός είναι t στην πείπτωση ξύλινων στωτήων και t στην πείπτωση στωτήων από σκυόδεµα. Η αντίσταση έµατος είναι 0 στο άκο της ΣΣΣ και στο σηµείο L A. Εποµένως η συνισταµένη δύναµη είναι (.L A )/ και η µεταβολή µήκους Η απελευθέωση τάσεων πέπει να γίνεται διαδοχικά σε µήκη γαµµής από 00 m και µέχι 100 m. Η µεθοδολογία που εφαµόζεται ακολουθεί τα παακάτω στάδια * θ a. a. a. L = L A L A = =..

11 Τύποι στωτήων Εφόσον η ΣΣΣ έχει µήκος > 100 µ., η απελευθέωση γίνεται κατά τµήµατα. Κόβουµε την σιδηοτοχιά στο άκο κάθε τµήµατος, το οποίο εκτέπουµε ώστε να µποεί η σιδηοτοχιά να κινηθεί ελεύθεα Χαλαώνουµε την σύσφιξη των συνδέσµων Τοποθετούµε την σιδηοτοχιά πάνω στα κύλιστα (κοµµάτια οπλισµού Φ0 που τοποθετούνται ανά 8-10 στωτήες) για να µειωθούν όσο το δυνατό οι τιβές Πεαιτέω µείωση των τιβών επιτυγχάνεται µε εγκάσιες κούσεις της σιδηοτοχιάς µε ξύλινες ή πλαστικές βαειές Αν η θεµοκασία είναι χαµηλότεη των ο C θεµαίνουµε τη σιδηοτοχιά στην ιδανική θεµοκασία των 8-0 ο C που είναι επιθυµητή για την µικότεη επιπόνηση στις ακαίες θεµοκασίες. Αν η θεµοκασία είναι µεγαλύτεη από οc δεν θεµαίνουµε την σιδηοτ. Αφαιούµε τα κύλιστα και συσφίγγουµε τους συνδέσµους Η απελευθέωση τάσεων πέπει να γίνεται και στις δύο τοχιοσειές. α.. Ξύλινοι Στωτήες Το ξύλο επιβλήθηκε γήγοα ως το πιο κατάλληλο υλικό για να ανταποκιθεί στις απαιτήσεις που επιβάλλει η λειτουγία των στωτήων. Η σπανιότητα του ξύλου όµως, σε οισµένες χώες ή σε οισµένες εποχές, οδήγησε τελικά τα σιδηοδοµικά δίκτυα να χησιµοποιήσουν υποκατάστατά του. β. Μεταλλικοί Στωτήες Ετσι το 1880 στη Γεµανία γεννήθηκε ο µεταλλικός στωτήας και αποτέλεσε µια διέξοδο για τη σιδηοβιοµηχανία στο τέλος του πεασµένου αιώνα Πλεονεκτήµατα της Σ.Σ.Σ. Υψηλότεο επίπεδο άνεσης Πολύ πιο αγή εξέλιξη των σφαλµάτων γαµµής Πολύ µικότεη κόπωση του υλικού επιδοµής Πολύ µικότεη επιπόνηση των τοχών και του τοχαίου υλικού γενικώτεα γ. Στωτήες από Σκυόδεµα Πιο πόσφατα στη Γαλλία αλλά και σε άλλες χώες της Ευώπης εµφανίστηκαν και διαδόθηκαν οι στωτήες από σκυόδεµα (οπλισµένο ή ποεντεταµένο). Αυτή τη στιγµή ο στωτήας από σκυόδεµα αποτελεί την καλύτεη τεχνικά και οικονοµικά λύση. Η χησιµοποίηση των ΣΣΣ στα δυτικοευωπαϊκά δίκτυα τα τελευταία 0 χόνια είχε σαν συνέπεια την µείωση του κόστους συντήησης κατά 0% πείπου. Τυπική διάταξη ολόσωµων στωτήων από σκυόδεµα ιµεής στωτήας από σκυόδεµα Στωτήες Η µεταβίβαση των δυνάµεων µεταξύ σιδηοτοχιάς και σκύου γίνεται από τους στωτήες οι οποίοι εξασφαλίζουν ταυτόχονα τη διατήηση του εύους της γαµµής. Οι στωτήες παίζουν τιπλό όλο: (α) Μεταβίβαση φοτίων από τη σιδηοτοχιά στο σκύο. (β) ιατήηση του εύους της γαµµής. (γ) ιατήηση της επίκλισης της σιδηοτοχιάς στο 1:0. Μηχανικά οι στωτήες καταπονούνται από το φοτίο που τους µεταβιβάζουν οι σιδηοτοχιές. Το φοτίο αυτό είναι γενικά έκκεντο λόγω: των πλευικών δυνάµεων που εξασκούνται από τα οχήµατα που κινούνται στη γαµµή και της αντίδασης του σκύου, που εξατάται πολύ από τις συνθήκες έδασης των στωτήων Αναπτυσσόµενες τάσεις στο στωτήα Οι οπές κάµψης που αναπτύσσονται στον στωτήα µποούν να αναλυθούν θεωώντας τις ακόλουθες απλοποιητικές πααδοχές: Ο στωτήας θεωείται σαν αµφιποέχουσα δοκός Το φοτίο του τοχού θεωείται συγκεντωµένο Η αντίδαση του έµατος θεωείται ότι ασκείται οµοιόµοφα σε µήκος Lexc κάτω από την σιδηοτοχιά Lexc Q Lexc Q Lexc

12 Αναπτυσσόµενες τάσεις στο στωτήα από µετήσεις τάσεων επιτόπου ποέκυψε η διανοµή των τάσεων που παουσιάζεται στο σχήµα, µε µέγιστη τάση P σ1 = L Lexc α. + Όπου α: το πλάτος του στωτήα L: το µήκος του στωτήα Lexc: η απόσταση µεταξύ του πέατος του στωτήα και του σηµείου εφαµογής του φοτίου P = Q β. Στωτήες από Σκυόδεµα Χησιµοποιήθηκαν για πώτη φοά µετά το 190, αλλά παουσίασαν στο ξεκίνηµα τους σοβαές αδυναµίες: Τάση πος ψαθυή θαύση υπό την επήεια των δυναµικών φοτίων Πολύ µική αντίσταση σε κόπωση που µεταφάζεαι στο κεντικό τµήµα του σε υψηλές εφελκυστικές τάσεις που αν ξεπεάσουν τις αντοχές σε εφελκυσµό οδηγούν σε ολίσθηση των οπλισµών Για να αντιµετωπισθούν αυτές οι αδυναµίες Η σιδηοτοχιά δεν εδάζεται απ ευθείας επί του στωτήα αλλά παεµβάλλεται ειδικό ελαστικό υπόθεµα καουτσούκ που αµβλύνει τον κουστικό χαακτήα των φοτίων. Το ελαστικό υπόθεµα απαιτεί την ύπαξη ελαστικών συνδέσµων Οι χησιµοποιούµενοι οπλισµοί έχουν την ίδια διάκεια ζωής µε το σκυόδεµα Εκλογή τύπου στωτήα χαακτηιστικά πλεονεκτήµατα Η εκλογή του τύπου του στωτήα είναι πόβληµα οικονοµικό, που µποεί να επιλυθεί µε συνεκτίµηση των εξής πααµέτων: Κόστος αγοάς στωτήα των συνδέσεών του και των ειδικών µονωτικών στοιχείων που απαιτούνται. ιάκεια ζωής. Τιµή αντικατάστασης. Έξοδα συντήησης αναθεωηµένα για όλη τη διάκεια ζωής του. Από αυτή την άποψη στην Ελλάδα, οι ξύλινοι στωτήες, όταν έχουν ποσήλωση Κ είναι ακιβότεοι από τους στωτήες οπλισµένου σκυοδέµατος πείπου κατά 100%. Οι στωτήες που χησιµοποιούνται σήµεα σε νέες χαάξεις ή σε ανακαινίσεις είναι συνήθως από σκυόδεµα. Σε ακετές πειπτώσεις χησιµοποιούνται και ξύλινοι στωτήες. Οι µεταλλικοί στωτήες δεν χησιµοποιούνται πλέον. Τύποι Στωτήων από Σκυόδεµα Έχουν αναπτυχθεί δύο τύποι στωτήων από σκυόδεµα Ο διµεής στωτήας που αποτελείται από δύο ταπεζοειδή τµήµατα από οπλισµένο σκυόδεµα που συνδέονται µεταξύ τους µε συνδετήια άβδο Ο ολόσωµος στωτήας από ποεντεταµένο σκυόδεµα Επειδή στο κεντικό τµήµα οι αναπτυσσόµενες διατµητικές τάσεις είναι µικές στο τµήµα αυτό µποεί να γίνει µείωση του υλικού του στωτήα. Γι αυτό τον λόγο: Στον διµεή στωτήας το κεντικό τµήµα αντικατάστάθηκε το υλικό από την συνδετήια άβδο (που χησιµεύει για την διατήηση του εύους της γαµµής Στο ποεντεταµένο στωτήα µειώνεται η διατοµή στο κεντικό τµήµα. Ξύλινοι στωτήες Ποκαλούν καλύτεη κατανοµή των φοτίων σε σύγκιση µε άλλους τύπους στωτήων και εποµένως η χησιµοποίησή τους ενδείκνυται σε πειπτώσεις γαµµών που εδάζονται σε έδαφος µέτιας ή κακής ποιότητας, για το οποίο η χησιµοποίηση στωτήων από σκυόδεµα θα απαιτούσε συγκιτικά µεγαλύτεο πάχος έµατος. Λόγω του υψηλού κόστους και µικής διάκειας ζωής χησιµοποιούνται µόνο εφόσον η χήση στωτήων από σκυόδεµα αντενδείκνυται Κατασκευάζονται κυίως από τοπική ξυλεία υψηλών µηχανικών αντοχών που υπόκειται σε ειδική κατεγασία εµποτισµού σε ειδικά υγά για την αύξηση διάκειας ζωής. Για να αποφευχθεί η ολίσθηση του ξύλινου στωτήα επί του έµατος ή η απόσχιση τµήµατος του είναι απααίτητος ο εγκιβωτισµός των ινών του ξύλου µέσα στο έµα ιµεής στωτήας από οπλισµένο σκυόδεµα Υπάχουν διάφοοι τύποι που διαφέουν ως πος τις διαστάσεις/ διατοµές των επιµέους τµηµάτων, ανάλογα µε τις απαιτήσεις της γαµµής Ο διµεής στωτήας που χησιµοποιείται από τον ΟΣΕ ποέκυψε από τον τύπο U1 των Γαλλικών σιδηοδόµων που χησιµοποιείται σε γαµµές κατηγοίας UIC,4,5. Έχει βάος 180 χλγ, ποιότητα σκυοδέµατος Β450 και χάλυβα St III.. Επιτέπει µέγιστες ταχύτητες 00 χλµ/ωα. Ο διµεής στωτήας απαιτεί πάχος και µηχανικές αντοχές έµατος µεγαλύτεες σε σχέση µε τον ξύλινο. Εποµένως ιδιαίτεη ποσοχή απαιτείται στην πείπτωση που ο διµεής εδάζεται σε υποδοµή κακής ποιότητας, οπότε το πάχος του έµατος πέπει να ενισχύεται πεισσότεο Για γαµµές κατηγοίας UIC 1,, και ταχύτητες > 00 χλµ/ώα χησιµοποιείται τύπος µεγαλύτεων διαστάσεων. Ο τύπος αυτός είναι ο U41. ιµεής στωτήας από σκυόδεµα

13 Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα του διµεή στωτήα σε σχέση µε τον ξύλινο Πλεονεκτήµατα Λόγω του µεγάλου βάους του, εξασφαλίζει στη γαµµή ικανοποιητική εγκάσια αντίσταση και δυνατότητα ανάπτυξης υψηλών ταχυτήτων. ιατηεί ικανοποιητικά το εύος γαµµής. Έχει µεγάλη διάκεια ζωής. Κατασκευάζεται στην Ελλάδα και είναι 0% οικονοµικότεος από τον ξύλινο στωτήα. Μειονεκτήµατα Η συµπειφοά του διµεή είναι λιγότεο ικανοποιητική όταν δεν τοποθετείται έµα κατάλληλο πάχους και µηχανικών χαακτηιστικών. Η διανοµή φοτίων και η ευκαµψία είναι λιγότεο ικανοποιητικές. Απαιτεί ελαστικούς συνδέσµους. Λόγω του µεγάλου βάους δηµιουγούνται δυσκολίες στον χειισµό του. Απαιτεί ειδικά εξατήµατα που εξασφαλίζουν την απααίτητη µόνωση για την λειτουγία της φωτεινής σηµατοδότησης Σύνδεσµοι για ξύλινους στωτήες Η σύνδεση της σιδηοτοχιάς µε τους ξύλινους στωτήες γίνεται είτε µε πλάκες έδασης είτε χωίς. Χωίς πλάκες έδασης τοποθετείται η σιδηοτοχιά απ' ευθείας στην κατάλληλη θέση του στωτήα, η οποία έχει πελεκηθεί σ' εκείνο το σηµείο ώστε να δοθεί στο πέλµα της σιδηοτοχιάς η απαιτούµενη επίκλιση. Στη συνέχεια, είτε µε τιφώνια είτε µε ελατηιωτούς ήλους, απλούς ή διπλούς, στεεώνεται η σιδηοτοχιά. Η στεέωση έγκειται στην εξάσκηση µιας δύναµης πίεσης στο πέλµα της σιδηοτοχιάς που την καθηλώνει στο στωτήα. Ολόσωµος Στωτήας από ποεντεταµένο Σκυόδεµα Ο ολόσωµος στωτήας έχει γεωµετικά χαακτηιστικά αντίστοιχα µε τον ξύλινο στωτήα και µηχανικές αντοχές αντίστοιχες µε τον διµεή. Υπάχει ποικιλία των γεωµετικών χαακτηιστικών, όλοι όµως χαακτηίζονται από µείωση της διατοµής στην κεντική πειοχή Ο ολόσωµος στωτήας επιτέπει καλύτεη αντίσταση στις εναλλασσόµενες δυνάµεις αφού το σκυόδεµα εγάζεται πάντοτε σε θλίψη Έχει µικότεο ύψος από τον διµεή αφού οι οπλισµοί δεν είναι απααίτητο να τοποθετούνται όσο το δυνατό πιο µακιά από τον ουδέτεο άξονα της διατοµής Απαιτεί λιγότεη ποσότητα χάλυβα (7 χλγ) σε σχέση µε τον διµεή (1 χλγ) Έχει µικότεο βάος (140 χλγ) γεγονός που οδηγεί σε µικότεη εγκάσια αντίσταση Σύνδεσµοι τύπου Κ Καλύτεος τύπος συνδέσµου είναι αυτός µε πλάκα έδασης (τύπος σύνδεσης Κ), που εφαµόζεται επίσης και στα άλλα είδη στωτήων. Πειλαµβάνει πλάκα έδασης από ελατό χάλυβα, που στηίζεται στους ξύλινους στωτήες µε τιφώνια. Σε ειδική υποδοχή της πλάκας τοποθετείται το πέλµα της σιδηοτοχιάς, η οποία στεεώνεται µε αγκύιο Κ και βλήτα (µπουλόνια) Κ µε διπλό ελατηιωτό δακτύλιο. Μειονέκτηµα της σύνδεσης Κ είναι το κόστος. Είναι τουλάχιστον 100% ακιβότεη από τα άλλα συστήµατα σύνδεσης Σύνδεσµοι για µεταλλικούς στωτήες Σύνδεσµοι Εισαγωγή Σύνδεσµοι αποκαλούνται όλα εκείνα τα υλικά, που έχουν σαν λειτουγία τους τη σύνδεση της σιδηοτοχιάς µε τον στωτήα. Στους µεταλλικούς στωτήες η σιδηοτοχιά στεεώνεται µε ειδικά αγκύια, που στηίζονται σε τύπα του στωτήα και εξασκούν πίεση στο πέλµα της σιδηοτοχιάς µέσω βλήτων µε δακτύλιο Gove. Μεταξύ πέλµατος σιδηοτοχιάς και µεταλλικού στωτήα παεµβάλλεται ξύλινο ή ελαστικό υπόθεµα. Με αυτόν τον τόπο είναι δυνατή και η στώση Συνεχώς Συγκολληµένης Σιδηοτοχιάς πάνω σε µεταλλικούς στωτήες.

14 Σύνδεσµοι για στωτήες από σκυόδεµα Για τους στωτήες από σκυόδεµα χησιµοποιούνται ελαστικοί σύνδεσµοι. Οι ελαστικοί σύνδεσµοι αποτελούν διπλά ελαστικό µέσο µεταξύ σιδηοτοχιάς και στωτήα, δηλαδή εµφανίζουν ελαστική αντίσταση στις σχετικές κινήσεις στην κατακόυφη έννοια, την ίδια και πος τα πάνω και πος τα κάτω. Για να αποοφηθούν οι κατακόυφες δυνάµεις που κατευθύνονται πος τα κάτω, ενδείκνυται να χησιµοποιηθεί καουτσούκ. Όµως το καουτσούκ δεν µποεί να συµπιέζεται κατά τον ένα άξονα παά µόνο αν η πααµόφωση του είναι ελεύθεη στον ένα ή στον άλλο από τους δύο υπόλοιπους άξονες (Χ, Υ, Ζ τιαξονικό σύστηµα) Έµα (ή σκύο) Είναι η στώση της επιδοµής που βίσκεται κάτω από του στωτήες και αποτελείται συνήθως από θαυστά σκύα και κατ' εξαίεση από αµµοχάλικο, φετές ύλες και σκωία υψικαµίνου. Το έµα καταλαµβάνει και το διάστηµα µεταξύ των στωτήων καθώς ένα τµήµα πέαν των κεφαλών των στωτήων Ο όλος του έµατος Ο όλος του έµατος είναι πολλαπλός: ιανέµει και µεταδίδει τα φοτία κυκλοφοίας στο έδαφος. Εξασφαλίζει την αποστάγγιση των νεών της βοχής και ποστατεύει τη γαµµή στην πείπτωση παγετών. Βοηθά στην απόσβεση των κούσεων και στη σταθεοποίηση της γαµµής. Αντιστέκεται στην µετατόπιση της γαµµής (εγκάσια και κατά µήκος) Σε αντίθετη πείπτωση η παεµποδιζόµενη διαστολή µεταφάζεται σε θέµανση που είναι ιδιαίτεα δυσµενής για την καλή διατήηση του καουτσούκ. Για το λόγο αυτό τα ελαστικά υποθέµατα που χησιµοποιούνται µεταξύ πέλµατος και στωτήα έχουν «κανάλια». Το «παίξιµο» σιδηοτοχιάς - στωτήα ή στωτήα - σκύου αποσταθεοποιεί τη γαµµή και εξασκεί κούσεις σε κάθε πέασµα τοχού. Επιπλέον, οι ταλαντώσεις της σιδηοτοχιάς, που οφείλονται στην κύλιση, τείνουν να οδηγήσουν σε όδευση τη σιδηοτοχιά σε πείπτωση µη ελαστικών συνδέσµων και επιφέουν γήγοη αποδιογάνωση της επιφάνειας στήιξης του στωτήα Χαακτηιστικά του έµατος Τα σκύα θα πέπει να είναι κυβικής µοφής, πολυεδικά και γωνιώδη Στους ελληνικούς σιδηόδοµους χησιµοποιείται έµα διαβάθµισης 5 6 mm. Σκύα µεγαλύτεα από 6 mm γίνονται αποδεκτά σε ποσοστό % και µικότεα από 5 mm σε ποσοστό %. Το έµα πέπει να έχει ικανοποιητική σκληότητα, διότι σε αντίθετη πείπτωση αποσαθώνεται. Η σκληότητα του έµατος διαπιστώνεται µε βάση τις εγαστηιακές δοκιµές Deval και Los Angeles Σύνδεσµοι για στωτήες από σκυόδεµα Επιπλέον, οι ταλαντώσεις της σιδηοτοχιάς, που οφείλονται στην κύλιση, τείνουν να οδηγήσουν σε όδευση τη σιδηοτοχιά σε πείπτωση µη ελαστικών συνδέσµων και επιφέουν γήγοη αποδιογάνωση της επιφάνειας στήιξης του στωτήα. Μόνο ένας ισχυός διπλά ελαστικός σύνδεσµος µποεί να διατηήσει τη σιδηοτοχιά, το ελαστικό υπόθεµα και το στωτήα σταθεά συνδεδεµένους (σε επαφή), µέσω συνεχούς δύναµης πίεσης. Επιπλέον, τα χαακτηιστικά του ελαστικού συνδέσµου πέπει να είναι ακιβώς ποσαµοσµένα πος τα χαακτηιστικά του υποθέµατος, ώστε να επιτέπεται στο υπόθεµα η µέγιστη αποτελεσµατικότητα στο όλο του σαν αποσβεστήας Στο σύνολο των διπλών ελαστικών συνδέσµων που χησιµοποιεί ο ΟΣΕ, η σιδηοτοχιά συγκατείται σταθεά µεταξύ του ελαστικού υποθέµατος από κάτω και δύο χαλύβδινων αγκυίων που λειτουγούν σαν ελατήια πος τα επάνω ιαστασιολόγηση Έµατος Το πάχος της στώσης του έµατος επηεάζεται από τις διάφοες πααµέτους της επιδοµής, δηλ τον φότο γαµµής το υλικό και το µήκος στωτήα την τιµή φοτίου ανά άξονα τον όγκο των εγασιών συντήησης Το πάχος της έδασης e (e= έµα + υπόστωµα) υπολογίζεται από την σχέση (που αποτελεί και κανονισµό της UIC) e(m) = N(m) a(m) + g(m) c(m) + d(m) Με τιµές για κάθε µια από τις πααµέτους που υπολογίζονται από του ακόλουθους πίνακες

15 4.4.8 Υπόστωµα - Είναι µια στώση αµµοχάλικου που τοποθετείται κάτω από την στώση του έµατος και εξασφαλίζει : την ποστασία της πάνω επιφάνειας της υποδοµής από την διείσδυση των σκύων του έµατος την πεαιτέω διανοµή των τάσεων την πεαιτέω αποστάγγιση των όµβιων και έχει εγκάσια κλίση ίση µε αυτή της πάνω επιφάνειας της υποδοµής για την σωστή αποοή των νεών Γεωµετικά χαακτηιστικά της διατοµής του έµατος και εγκάσια αντίσταση γαµµής Η εγκάσια αντίσταση της γαµµής πέπει να εξισοοπεί τις εγκάσιες δυνάµεις που ποκαλούνται από την κίνηση των συµών. Υπέβαση της εγκάσιας αντίστασης της γαµµής µποεί να ποκαλέσει εκτοπή της γαµµής µε ενδεχόµενο τον εκτοχιασµό. Η εγκάσια αντίσταση της γαµµής οφείλεται α) στις δυνάµεις τιβής στην κάτω επιφάνεια του στωτήα που είναι ανάλογες µε το βάος του στωτήα β) στις δυνάµεις τιβής ανάµεσα στις πλευικές επιφάνειες του στωτήα και το έµα που βίσκεται µεταξύ των διαδοχικών στωτήων. Οι δυνάµεις αυτές εξατώνται από τον βαθµό πληότητας µε έµα στο µεσοδιάστηµα µεταξύ στωτήων καθώς και από τον βαθµό συµπύκνωσης του έµατος, και αντιποσωπεύουν το 40% - 50% της συνολικής αντίστασης στην πείπτωση των ξύλινων στωτήων 15 5% στην πείπτωση των διµεών από οπλισµένο σκυόδεµα 0% στην πείπτωση των ολόσωµων στωτήων από ποεντεταµένο σκυόδεµα Πειτύπωµα γαµµής Το πειτύπωµα της γαµµής οίζεται σαν το µέγιστο πείγαµµα το οποίο πέπει να είναι ελεύθεο γύο από το τοχαίο υλικό. Το πειτύπωµα διακίνεται σε: Στατικό πειτύπωµα, πού είναι το µέγιστο πειτύπωµα που πέπει να έιναι ελεύθεο όταν ο συµός βίσκεται σε στάση. υναµικό πειτύπωµα, πού είναι το µέγιστο πειτύπωµα που πέπει να είναι ελεύθεο όταν ο συµός βίσκεται σε κίνηση. Το πειτύπωµα εξατάται από: Το πλάτος του τοχαίου υλικού Την απόσταση µεταξύ των δυο γαµµών. Η ιεθνής Ένωση Σιδηοδόµων έχει ποδιαγάψει τις διαστάσεις των πειτυπωµάτων. Η απόσταση µεταξύ των αξόνων δύο γαµµών µποεί να ποικίλει µεταξύ,57 και,67 ανάλογα µε την µέγιστη ταχύτητα κίνησης. Στο ΟΣΕ η απόσταση αυτή έχει οισθεί στα 4,0 µ. γ) στις δυνάµεις τιβής που αναπτύσσονται στις δύο κεφαλές του στωτήα και εξατάται από το πλάτος κατάληψης c µε έµα, όσο και από την υπεύψωση h του έµατος στα όια του πλάτους κατάληψης. Το ποσοστό αύξησης της εγκάσιας αντίστασης σαν συνάτηση α) της µεταβολής του πλάτους κατάληψης c πέα από το άκο του στωτήα και β) της υπεύψωσης h της διατοµής του έµατος απεικονίζεται στο διάγαµµα. Ποκύπτει ότι ενίσχυση της διατοµής του έµατος µε παάλληλη υπεύψωση συνεπάγεται µεγαλύτεη αύξηση της εγκάσιας αντίστασης από αυτή που αυτή που ποκύπτει από την χησιµοποίηση µεγαλύτεου πλάτους κατάληψης. Πειτύπωµα για συµούς υψηλών ταχυτήτων

16 Τυπικές διατοµές ιατοµή διπλής γαµµής µε διµεείς στωτήες - ευθυγαµµία ιατοµή διπλής γαµµής µε ξύλινους στωτήες ιατοµή µονής γαµµής µε µεταλλικούς στωτήες ιατοµή διπλής γαµµής µε διµεείς στωτήες - καµπύλη Γαµµές πάνω σε έµα ή πλάκα σκυοδέµατος (άκαµπτη έδαση ή σταθεή επιδοµή) Η συνήθης πείπτωση είναι η γαµµή να εδάζεται πάνω σε έµα, οπότε έχουµε την πείπτωση εύκαµπτης έδασης της γαµµής. ιατοµή µονής γαµµής µε διµεείς στωτήες - ευθυγαµµία Είναι δυνατόν όµως η γαµµή να εδάζεται πάνω σε πλάκα σκυοδέµατος, οπότε έχουµε την πείπτωση άκαµπτης έδασης, ή σταθεής επιδοµής. ιακίνονται δύο µοφές άκαµπτης έδασης έδαση της σιδηοτοχιάς στην πλάκα σκυοδέµατος µε την παεµβολή στωτήων Έδαση της σιδηοτοχιάς απευθείας στην πλάκα σκυοδέµατος ιατοµή µονής γαµµής µε διµεείς στωτήες - καµπύλη

17 Η πλάκα σκυοδέµατος µποεί να είναι: από οπλισµένο σκυόδεµα, πείπτωση για την οποία εµφανίζονται συχνά ηγµατώσεις Από ποεντεταµένο σκυόδεµα, που εµφανίζει καλύτεη µηχανική συµπειφοά και διανοµή φοτίων Σε πείπτωση καθιζήσεων η αποκατάσταση της γεωµετίας της γαµµής δεν είναι δυνατή. Εποµένως η άκαµπτη έδαση δεν ενδείκνυται στην πείπτωση υποδοµής µέσης ή κακής ποιότητας. Σταθεή Επιδοµή Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της άκαµπτης έδασης Το βασικό πλεονέκτηµα της άκαµπτης έδασης είναι ότι εξασφαλίζει ικανοποιητική εγκάσια αντίσταση, γεγονός που επιτέπει πολύ µεγάλες ταχύτητες Το κόστος συντήησης είναι σχεδόν µηδενικό αλλά το κόστος κατασκευής πολύ υψηλό που την καθιστά απαγοευτική για τις πεισσότεες εφαµογές Η χήση της άκαµπτης έδασης σε σήαγγες οδηγεί σε µείωση της διατοµής της σήαγγας και συνεπώς µείωση του κόστους, πέπει όµως να αποφεύγεται στην πείπτωση µέσης και κακής ποιότητας υποδοµής. εν πέπει να αγνοείται και το πόβληµα των θούβων που είναι πολύ εντονότεοι στην έδαση πάνω σε σταθεή επιδοµή από ότι στην έδαση πάνω σε στώµα έµατος. Στην πείπτωση πάντως που χησιµοποιηθεί σταθεή επιδοµή, θα πέπει να αντιµετωπισθεί η απότοµη µεταβολή της ακαµψίας της γαµµής, που γίνεται αισθητή στον επιβάτη µε τίναγµα, τοποθετώντας στην είσοδο και έξοδο από την πειοχή της σταθεής επιδοµής ελαστικά υποθέµατα κατάλληλου πάχους και χαακτηιστικών ελαστικότητας.