A vasúti hidak méretezésénél a dinamikus terhelések figyelembevétele kulcsfontosságú a szerkezetek biztonságos és gazdaságos kialakítása érdekében. A mozgó közúti jármű és a híd kölcsönhatása a statikus terheléshez képest többlet terhelést okoz, amelyet jellemzően önálló dinamikus tényezővel vagy a járműteher felvett alapértékének növelésével vesznek számításba. A dinamikus hatást a valóságban természetesen sok tényező befolyásolja, a híd és a jármű együttes dinamikus modellezése sokparaméteres rendszerekkel közelíthető. A hídtervezési előírásokban a dinamikus hatást hasonlóan minden más számított hatáshoz, egyszerűsítik.
Az első magyar közúti hídszabályzat 1935-ben jelent meg, "ideiglenes" jelzővel. A második, szintén "ideiglenes" jelzővel ellátott szabályzat 1950-ben került kiadásra, amelyben csökkentették a dinamikus tényező értékét. A hatályos magyar Útügyi Műszaki Előírással jelenleg párhuzamosan érvényes és használható az Eurocode (MSZ EN 1990:2011) is a közúti hidak méretezéséhez. Az Eurocode, és így a megjelenés előtt álló Útügyi Műszaki Előírás tervezet szövege sem tartalmaz alapesetben dinamikus tényezőt. Az Eurocode ezzel kétségkívül lényegesen egyszerűsíti a dinamikus hatás felvételét, mégpedig a támaszköztől, szerkezeti rendszertől, főtartó alapanyagtól függetlenül.
Az Eurocode-ban különleges tehereset a túlsúlyos járművek számítása. Mivel a túlsúlyos jármű alapértéke (mérlegelés, vagy rakodási terv alapján) nem tartalmaz dinamikus hatást, az Eurocode a túlsúlyos járművekhez ad csak meg dinamikus tényezőt, ami a támaszköz függvényében 1,4 és 1,2 között változik. Vannak országok, ahol külön előírás érvényes az acél és a vasbeton hidakra, erre példa a kínai hídtervezési előírás. Kínában az acélhidak dinamikus tényezője lényegében azonos az amerikaival, de a vasbeton hidak dinamikus tényezője eltérő.
A dinamikus hatást befolyásoló egyik legjelentősebb paraméter a jármű „rugózása”. A járműrugózás hatására egy egyszerű példa a mezőgazdasági traktor (például MTZ-80, önsúly 3600 kg). Egyetlen könnyű mezőgazdasági traktor képes belengetni egy 100 m nyílású acélhidat. Megfigyelhetjük a jármű felfüggesztésének típusából eredő különbségeket is. A hagyományos teherautóknak légrugózása van, s az abroncs is érdemi csillapított rugózásra képes.
Ha egy közúti járműnek a normál teherautókhoz képest (40 tonna) lényegesen nagyobb a tömege (100 tonna felett), akkor annak jellemzően több tengelye is van, melyek egy közös merev alvázhoz kapcsolódnak. A dinamikus hatás szempontjából további jelentős előnyökkel jár a túlsúlyos szállításokhoz kifejlesztett, soktengelyes járműveknek különleges, olajhidraulikus felfüggesztési rendszere. A civil és a katonai nehéz közúti szállítójárművek ma már többségében olajhidraulikus felfüggesztésűek.
Az olajhidraulikus felfüggesztés esetén a tengelyeket egy-egy olajhidraulika kapcsolja az alvázhoz, amelyek közös hidraulikakörre vannak kapcsolva. Ha az egyik hidraulika összenyomódik, akkor az onnan távozó hidraulikaolaj megjelenik többi hidraulikánál többlet lökethosszt eredményezve. A Heavy-Duty Modules tréler modulárisan egymáshoz sorolható tengelyeit legtöbbször három, egyes esetekben négy hidraulikus körbe szerelik. Minél nagyobb egy jármű teljes tömege, annál több tengelye van. Például, ha a jármű össztömege 250 tonna, akkor tipikusan van 22 tengelye. Az ilyen jármű hosszú is, például 35 m. Belátható, hogy egy ilyen jármű és a híd együttes dinamikai modellje, kölcsönhatása teljesen más, mint a kéttengelyes könnyű mezőgazdasági traktoré. Egyrészt a tengelyeknek a rugózása egészen más, mint a légrugós tengelyeké, másrészt sok tengely rugózása egymást részben kiegyenlíti.
Kisebb dinamikus többletet eredményez, hogy a túlsúlyos járműveknek sok tengelye van. További előnyökkel jár, hogy a nehéz-gép szállító trélerek két oldali kerekei önálló felfüggesztésű rövidtengellyel kapcsolódnak az alvázhoz.
Eddig csak a kerekes járműveket vizsgáltuk. Egyetlen hídtervezési szabályzat sem ad eltérő tényezőket a lánctalpas járművekhez (STANAG 2021; AEP-3.12.1.5 NATO Standard). A magyar előírásokban nincs lánctalpas jármű méretezésére vonatkozó hídtervezési szabályozás (MSZ EN 1990:2011; e-UT 07.01.12:2011). A lánctalpas járművek dinamikus többlethatását Antonty Everitt szakdolgozatában kísérleti mérésekkel elemezte. Összehasonlította négy katonai jármű dinamikus hatását ugyanazon a hídszerkezeten. A kísérletet Kanadában, 29,6+32,9 m támaszközű közúti hídon végezték. Everitt az útpálya esetleges egyenetlenségét az útpályára helyezett fapalló akadályokkal modellezte. Összesen 90 különféle áthaladási esetet mértek meg a négy járművel. Ezek között volt hibátlan útpályával készített mérés és a fapalló akadályokkal modellezett sérült útpályával készített mérés is.
Lenner doktori disszertációjában a lánctalpas járművek dinamikus tényezőjét részletesen vizsgálja. Közli Homberg ajánlását, aki kutatását 1970-ben végezte. A lánctalpas járművek fejlődéstörténetét és sokféleségét részletesen bemutatta Farkas Zoltán nyolcrészes cikksorozatában. Vizsgálatunk szempontjából kedvező, hogy a jelenleg használatos nagy tömegű katonai járművek (Leopárd harckocsi) felfüggesztése és így dinamikus hatása a híd szempontjából legkedvezőbbek közé tartozik. Érdemes megemlíteni, hogy a lánctalpas járművek teherátadását a felfekvési felületen egyenletesen megoszlónak tekintjük, bár tudjuk, hogy ez a valóságban nem minden esetben igaz. Mivel jellemzően a lánctalp felfekvési hosszúsága rövid (például 5 m), a lánctalpon belül meglévő egyenetlenségek globális hatása nem jelentős, ezért ez elhanyagolható.
Javaslom a különleges túlsúlyos civil és katonai járművek dinamikus tényezőjének csökkentését. A pontosításhoz további kutatások és elsősorban kísérleti mérések szükségesek. A bemutatott irodalom alapján javaslom a kísérletek elvégzéséig és kiértékeléséig, a lánctalpas járművek dinamikus tényezőjét 1,1 értékben maximálni.
VASÚTI HIDAK 2/B / Csömöri pataki kétvágányú vasúti híd
A vasúti hidak tervezése során figyelembe kell venni az Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások. 2. rész: Hidak forgalmi terhei szabvány előírásait. Ez a szabvány általános előírásokat ad a vasúti közlekedéssel kapcsolatos dinamikus hatások, a centrifugális erő, a fékező és indító erő, az oldalerő, valamint az áthaladó vonat keltette aerodinamikai hatások számításba vételére. Különböző tehermodelleket (LM 71, SW/0, SW/2, HSLM) határoz meg a különböző vasúti terhelések figyelembevételére. A dinamikus hatást a Φ dinamikus tényezővel való szorzással veszik figyelembe, amely a pályafenntartás minőségétől függően különböző értékeket vehet fel.
A vasúti pályát is rugalmasan alátámasztott tartórendszerként kell kezelni, ahol a terhelés dinamikus hatása jelentős lehet. A vágány, mint süllyedő alátámasztású, soktámaszú folytatólagos tartó az ágyazatra támaszkodik. Az ágyazat rugalmassági jellemzői erősen eltérőek a vágány hossza mentén. A függőleges erők nagysága, különösen dinamikus állapotban, bizonytalan lehet. A dinamikus terheléstöbblet számítása (sebességi szorzók) nem pontos, és míg egyéb mérnöki szerkezetekre 0,3 - 0,4 a szorzó értéke, vasúti terheknél akár 2,5-3,0-szoros is lehet. Kevéssé ismertek az oldalerők és a hosszirányú erők is, amelyek további bizonytalanságot okoznak a számításokban. Ezen bizonytalanságok miatt a számítási eljárások finomításával az igénybevételi eredmények pontosságát nem lehet tetszés szerint fokozni, így gazdaságos túlméretezettség javasolt.
A kerék-sín rendszer megfelelő kialakítása alapvető a futásbiztonság, a futásjóság, a vágány és a járművek elhasználódásának üteme szempontjából. A vasúti pálya teherelosztásának elve, a vasúti teherviselő rétegrendszer, valamint a kerék-sín rendszer közötti kölcsönhatás mind hozzájárulnak a dinamikus terhelések befolyásolásához.
A vasúti hidak méretezésénél a függőleges terhek mellett figyelembe kell venni a vízszintes erőhatásokat is, mint a centrifugális erő, a vezetőerő, valamint az indító- és fékezőerő. Ezek az erők a jármű tömegközéppontjában hatnak, és a vonal geometriájától (ív, emelkedés) és a sebességtől függenek. A dinamikus tényező nem mindig alkalmazandó minden esetben, például fáradásvizsgálathoz vagy terheletlen vonatok esetén más megközelítés szükséges.
A vasúti pályán alkalmazott dinamikus tényező értékei, a pályafenntartás minőségétől függően, eltérőek lehetnek. Gondos pályafenntartás esetén az egyik, átlagos pályafenntartás esetén pedig egy másik tényezőt kell alkalmazni. A dinamikus tényező meghatározásához a szerkezeti elem jellemző hosszúságát is figyelembe kell venni.
A vasúti építési engedélyezési eljárások szabályozása során a vasúti pálya, hidak, alagutak, biztosítóberendezések és egyéb létesítmények tervezése és kivitelezése során a hatályos jogszabályoknak és műszaki előírásoknak kell megfelelni. A vasúti építmények és járművek tervezésekor figyelembe kell venni a vasúti közlekedés biztonságával kapcsolatos követelményeket, a vasúti pályahálózat-működtető által megállapított szabályokat és a vasúti közlekedési hatóság által jóváhagyott előírásokat.