Szekrénytartó

A régi Britannia híd a szekrénytartó alagútjában vezetett vasúti pályával
A Britannia híd eredeti szekrénytartójának megőrzött szakasza
Egy Fairbairn-gőzdaru szabadalmaztatott, ívelt kialakítású és szűkülő keresztmetszetű szekrénytartós gémje

A szekrénytartó vagy szekrény keresztmetszetű tartó olyan gerenda, melynek keresztmetszete zárt csövet formál úgy, hogy kettő vagy több gerinclemezét alul és felül egy-egy közös övlemez kapcsolja össze.[1] Az ilyen tartók eredetileg kovácsoltvasból készültek, szegecselt szerkezetként, napjainkban már hengerelt acélból hegesztéssel, sajtolt alumíniumból vagy feszített betonból készülnek.[2][3][4]

A nyitott keresztmetszető tartókkal (pl. az I-tartóval) összehasonlítva a szekrénytartó előnye a nagyobb csavarási merevsége és szilárdsága. A több függőleges gerincnek köszönhetően nagyobb a teherbírása, mint egy vele azonos magasságú I-gerendának (bár több anyag szükséges hozzá, mint egy magasabb, de azonos teherbírású I-gerendához).[1][5]

A szekrénytartó kifejezés használata nem következetes. Elsősorban a négyszög keresztmetszetű tartószerkezetekre alkalmazzák, az angol nyelvű szakirodalomban ezek megnevezése box girder. Hasonló erőtani viselkedésük miatt gyakran a nagyméretű kör vagy ovális keresztmetszetű tartókat is szekrénytartónak nevezik (pl. a Royal Albert hídnál), míg az angol szakirodalomban ezekre a tubular girder (cső alakú, csőszerű tartó) kifejezést használják. Az olyan hidakat, melyeken a járművek a szekrénytartó belsejében közlekednek (pl. az eredeti Britannia híd) tubushídnak is nevezik, az angol szakirodalomban azonban – a tartó alakjától függetlenül – ezek megnevezése is a csőszerű híd jelentésű tubular bridge.[6][7][8][9]

A kezdetek

A szekrénytartó használatának elméleti alapjait nagyrészt Sir William Fairbairn mérnök fektette le, aki 1830 körül, Eaton Hodgkinson matematikus segítségével a leghatékonyabb gerenda tervezésére törekedett, az újdonságnak számító szegecselt kovácsoltvas lemezek felhasználásával.

A legtöbb statikusan terhelt gerenda egyik övlemeze nyomásnak, a másik húzásnak van kitéve. A Fairbairn által tervezett daruk gémének nyomott oldali öve cellás kialakítású volt, így azok ellenálltak a kihajlásnak. A gém ívelt, elkeskenyedő keresztmetszetű, szegecselt lemezekből kialakított szerkezet volt. Három cellát alakítottak ki a gerenda belsejében a gém homorú (alsó) oldalán, ugyancsak szegecselt lemezekből.[10]

Ha a szekrénytartót hídtartóként használják (azaz a közepén terhelik meg, nem pedig az egyik végén, ahogy a darut), a nyomóerő a gerenda felső övében ébred, ezért a cellákat is a felső oldalon helyezik el. A dinamikus erők (mozgó terhek, szél) szükségessé tehetik mindkét oldal cellás kialakítását. (A Britannia híd megőrzött tartóelemén látható, hogy az alsó és a felső öve is cellás kialakítású volt, de – Fairbairn szerint – az alsó öv cellás kialakítását nem a benne ébredő erők jellege miatt fogadták el,[11] hanem azok nagy mérete, és „a felmerülő gyakorlati nehézségek miatt, melyekkel akkor szembesültek, amikor tömör anyagot használva próbálták meg elérni a szükséges keresztmetszeti területet”.)[12]

Alkalmazása a hídépítésben

Fairbairn elméletei épp a megfelelő időben jelentek meg, hogy választ adjanak a hosszú vasúti hidak iránti növekvő keresletre. Robert Stephenson felfogadta őt és Hodgkinsont is tanácsadónak a Britannia és a Conwy hidak tervezéséhez, melyeken a vasúti pálya egy nagyméretű szekrénytartó belsejében került elhelyezésre (tubushidak). Röviddel ezután Brunel döntött úgy, hogy két kis átmérőjű kör keresztmetszetű gerendát is használ egy nagyobb rácsos tartó részeként a Chepstow-i vasúti hídnál. Bár az 1860-as években a használatban lévő legnagyobb fesztávolságú vasúti hidak közül sok épült szekrénytartó alkalmazásával,[13] Benjamin Baker a Long-Span Railway Bridges című munkájában már elutasította a „gerinclemezes szekrénytartót”, mint „a nagy fesztávolságú vasúti hidak általunk vizsgálandó típusai közül a legkedvezőtlenebbet”.[5]

Az alacsony téglalap keresztmetszetű és a szárnyprofil jellegű szekrénytartókat az 1960-as évektől kezdve széles körben alkalmazzák a közúti függőhidak merevítőtartójaként (pl. Severn híd), mivel sokkal könnyebbek és aerodinamikailag is kedvezőbbek, mint a magasabb rácsos tartós gerendák, amiket a korábbi hidaknál, például a Golden Gate hídnál, alkalmaztak.[14]

Biztonsági problémák a szekrénytartós hidaknál

Az 1970-es évek elején számos szekrénytartós híd összeomlott építés közben: a Cleddau híd Walesben, a West Gate híd Ausztráliában és a Koblenz híd Németországban. Ez komoly aggodalmakat vetett fel a szekrénytartók további használatával kapcsolatban, és széles körű vizsgálatokhoz vezetett a biztonságosságukra vonatkozóan. Ez az időszak volt egyben a számítógépes modellezés korai időszaka, és ösztönözte a végeselemes módszer építőmérnöki használatra való fejlesztését.[6]

Jegyzetek

  1. ↑ a b The Constructor – Civil Engineering Home Box Girder – Specifications, Advantages & Disatvantages (angol nyelven). [2017. december 19-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2019. január 19.)
  2. ↑ Medved 2001, 63–64. o.
  3. ↑ Bridges of Dublin Box Girder (angol nyelven). [2019. január 20-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2019. január 19.)
  4. ↑ Structural Engineering International Tomasz Siwowski (2006. november). „Aluminium Bridges - Past, Present and Future”. Structural Engineering International (16), 286–293. o. DOI:10.2749/101686606778995137. (Hozzáférés: 2019. január 19.) 
  5. ↑ a b Baker 1873 Benjamin Baker. Long-Span Railway Bridges (angol nyelven). London: E. & F. N. Spon, 8. o. (1873). Hozzáférés ideje: 2019. január 19. 
  6. ↑ a b Széchenyi István Egyetem Dr. Németh György: Szekrény keresztmetszetű hidak (magyar nyelven). [2016. november 8-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2019. január 20.)
  7. ↑ Jasinszky 1987 Dr. Jasinszky István. A világ nevezetes hídjai (magyar nyelven). Budapest: Móra Könyvkiadó, 30–31. o. (1987). Hozzáférés ideje: 2019. január 20. 
  8. ↑ The Happy Pontist West Country Bridges: 5. Royal Albert Bridge (angol nyelven). [2018. február 10-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2019. január 20.)
  9. ↑ Fairbairn 1849 William Fairbairn. An account of the construction of the Britannia and Conway tubular bridges (angol nyelven). London: John Weale & Longman (1849). Hozzáférés ideje: 2019. január 19. 
  10. ↑ Fairbairn 1856 William Fairbairn. Useful Information for Engineers (angol nyelven). London: Longmans, 282–297. o. (1856). Hozzáférés ideje: 2019. január 19. 
  11. ↑ Fairbairn 1849 William Fairbairn. An account of the construction of the Britannia and Conway tubular bridges (angol nyelven). London: John Weale & Longman, 206. o. (1849). Hozzáférés ideje: 2019. január 19. 
  12. ↑ Fairbairn 1849 William Fairbairn. An account of the construction of the Britannia and Conway tubular bridges (angol nyelven). London: John Weale & Longman, 183. o. (1849). Hozzáférés ideje: 2019. január 19. 
  13. ↑ Humber 1870 William Humber. A Comprehensive Treatise on Cast and Wrought Iron Bridge Construction, Including Iron Foundations (angol nyelven). London: Lockwood and Company, 90–91. o. (1870). Hozzáférés ideje: 2019. január 19. 
  14. ↑ SteelConstruction.info Box girder bridges (angol nyelven). [2017. június 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2019. január 27.)

Fordítás

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Box girder című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

  • Dr. Medved Gábor. Történetek a világ hídjairól. Budapest: TERC Kereskedelmi és Szolgáltató Kft. [2001]. ISBN 963 00 6871 0 
Commons:Category:Box girders
A Wikimédia Commons tartalmaz Szekrénytartó témájú médiaállományokat.