A legmerevebb mérnöki szerkezet: a rácsos tartó
Pintér György - Múzeumi krimik Mi is az a rácsos tartó?

Mindenki találkozott már rácsos tartószerkezettel, aki életében legalább egy-két hídon áthaladt. Ha pedig vasúti hídról beszélünk, akkor mindenkinek ezek a szerkezetek jutnak eszébe.

A mérnökök nagyon szeretik a rácsos tartószerkezeteket. Nem csoda, hiszen meglehetősen kevés anyag felhasználásával igen nagy teherbíró-képességű szerkezetet kapunk, ami nagy fesztávok áthidalására képes. Rácsos tartókat sokféle anyagból lehet készíteni, leggyakrabban az acélt alkalmazzák, de gyakran készülnek fából is ilyen tartószerkezetek, vasbetonból pedig ritkán (manapság szinte egyáltalán nem, de amikor még a "vas és acél országa" voltunk, akkor nem volt ritkaság).

Hogy mi is teszi ilyen népszerűvé a mérnökök között ezt a szerkezet típust. A már fentebb említettek mellett, vagyis hogy kevés anyagból, hosszú, jól terhelhető szerkezetet kapunk, az hogy erőjátéka igen egyszerű. Vegyünk egy egyszerű példát, kellően leegyszerűsítve (hiszen nem mechanika-előadást tartok) ,legyen mondjuk az áthidalandó fesztávunk 20 méter. Ez a fesztáv pont elég ahhoz,hogy ne tudjuk áthidalni toldás nélküli acél gerendával (IPE, UPE, stb.) illetve elgondolkodjunk a feszített vasbeton tartón (de ez más kérdés).

Az első ábrán látható az áthidalandó szakasz.

A második ábrán egy egyszerű megoldás látható. A két hídfőre IPE 500-as acélgerendák kerültek, melyeken keresztbe IPE 200-as keresztgerendák fekszenek fel, majd a járófelület és a teher, mondjuk a forgalom. Mivel a 20méteres gerenda nem kivitelezhető 1 darabból, ezért toldani kell azt. Jelen esetben a gerenda teljes hossza 20,5 méter (a két végén 25-25 cm felfekvés a hídfőkön) A teljes szelvény 2 db 7 méteres és egy darab 6,5 méteres darabból készült, a toldás pedig két igen izmos szegecseléssel készült. Értelemszerűen legalább 2 ilyen gerenda kell, de inkább 4db.

Egy ilyen megoldás esetén húzó-, nyomó-, nyíróerők lépnek fel, valamit hajlító-és csavarónyomatékok. Ez igen sok számítást jelent arról,nem is beszélve, hogy a toldásnál a szegecsekre, és szegecselő lemezre is igen nagy igénybevételek hatnak. Hídról lévén szó, pedig nem csak úgy vannak rajta a terhek, hanem mozognak,tehát jelentkezhet az anyagfáradás.

A harmadik ábra a számunkra fontos. Egy egyszerű rácsos tartó. Ez a típus az un. trapézöves tartó. Amint azt láthatjuk,a tartó lényegében rudakból és csomópontokból áll, aminek köszönhető a viszonylag egyszerű erőjáték.

A negyedik ábra segíti a tartószerkezet részeinek bemutatását. A zöld színnel jelzett szakaszok az övek. A felső öv (sötét zöld) és alsó öv (világos zöld) nem egy darab folyamatos acélszelvényből készült, hanem rövidebb szakaszokból. Minden egyes csomópontba (lila) övek futnak be, melyek szegecselt kapcsolattal illeszkednek a szegecselő lemezhez. A kék színűek, a függőleges rácsrudak (oszlopok), a pirosak a ferde rácsrudak. Az érdekesség a szerkezet erőjátékában, hogy az önsúlyból és terhekből csak nyomó-és húzóerő keletkezik a rudakban, és a csomópontok szegecselése csak nyírásra van igénybevéve. Így a szerkezet nem szenved el olyan alakváltozás, mint a csavarodás,lehajlás. Csak a húzott rudak megnyúlása, és a nyomott rudak (nagyon enyhe) kihajlása. (bizonyos mértékű lehajlás tapasztalható, de csupán csak minimális)
Az erőjáték persze csak akkor működik, ha a szerkezet a csomópontjain van terhelve, tehát a pályát tartó gerendákat úgy kell elhelyezni, hogy azok a tartó csomópontjaiba csatlakozzanak be.

Hogyan készítsünk rácsos tartót?

Technikai okok és az időtényező miatt, nem a példán felvázolt módon építem meg a példa rácsos tartót. Vagyis nem készítek papírból szelvényeket, hanem gyufából és papírból készítem el a rácsos tartót.

Látványra sokkal egyszerűbb lesz, mint az ábrákon felvázolt, de az építési menet és technika ugyan az. Egyébként a megfelelő felületkezelés, csiszolás és festés után akár "acélszerkezetnek" is eladható, de faszerkezetként sem kutya.
ábra1

Az áthidalandó fesztáv
ábra1
ábra2

Hengerelt acélszelvényekből készült gerenda híd
ábra2
ábra3

Rácsos tartószerkezetű acél híd
ábra3
ábra4

A tartószerkezet részei
ábra4
Alkotó elmek

A két hosszabb a merevítő lemezekkel megerősített övgerendák, a rövidebbek, az erősítés nélküli oszlopok
Alkotó elmek
Övek az oszlopokkal

A felső és alsó övek, valamint a rácsos tartó oszlopai a helyükön
Övek az oszlopokkal
Merevítő lemzzel erősített gerenda

Az így behegesztett lemezek, erősítik a gerendát, kevésbé hajlamos a tönkremenetelre
Merevítő lemzzel…
ovek-es oszlopok_2
ovek-es oszlopok_2
Gerenda csatlakozás

A trapéz szárának és az alsó övnek a találkozása
Gerenda csatlakozás
Gerenda toldás

A két hosszabb közé betoldott 4m-es gerenda
Gerenda toldás
Toldás közelről
Toldás közelről
2010.03.08.
Utolsó módosítás: 2010.06.09.
sipiricsi87, Martfű
Értékeld a cikket! ?
A cikket csak bejelentkezett felhasználók értékelhetik. Bejelentkezés, regisztráció
lucky
2012.10.24. 10:51:20
Nem rossz!
De a jobbítás szándékával:
A mondat végi írásjel a kérdő mondatnál kérdőjel..
Gépész énem hiányol pár dolgot:
Lehetett volna részletezni az anyagvastagságokat az öveknél ill az oszlopoknál. Továbbá a maketten el is lehetett volna helyezni némi csomólemezt szegecsekkel, vagy legalább a furataikkal. Ha viszont hegesztett a szerkezet a hegesztések elhelyezéséről sem ártana anyag.Időtényező ide-vagy oda...:)
A választott anyag színe sem a legideálisabb, alapozás után fotózva jobb lett volna. Akár a különböző elemek, különböző színekre is!
Eléggé speciális a téma, nem lehet benne mindenki otthon. De ha már ismeretet terjesztetsz, akkor (itt) azt kell közölni amik lényegesek a makett építés szempontjából.

üdv
lucky
horv.istvan
2012.10.24. 19:56:19
Tetszetős!
Egy kis kukacoskodás a részemről, ha megengedhető:
A gerenda toldásokat a nyomatéki maximumtól igyekeznék minél távolabb vinni, pl. nem egyenlő távolságban toldani, hanem középen hosszabb gerendaszakaszt hagyni. A rácsostartóban a rudak találkozása csuklóként feltételezhető, így egy vízszintes gerendaszakasznak elég annyira hosszúnak lennie, mint a két szomszédos csomópont közötti távolság, így a rácsostartó egésze válik kéttámaszú tartóvá, nem pedig az alsó gerenda. Munkaigényessége miatt szegecselés helyett ma már csavaroznak és/vagy hegesztenek. Régebbi hidaknál persze a szegecselés helytálló, de persze nem IPE, illetve egyéb EU szelvényekkel. Tetszik viszont, hogy az övlemezek közötti diafragmákról nem feledkeztél el, és hellyel közzel jó helyre is kerültek.
Semmiféleképpen sem kötekedésnek szánom a hozzászólásom, a makett és maga a cikk is nagyon igényes, összeszedett, informatív.

Tisztelettel!
Horváth István

ui.: mennyire utáltam anno a mecha előadásokat ;-)
Elnar
2012.11.02. 10:07:32
Üdv!

Anyagvastagságokat konkrétan azért nem írt, mivel ezek méretezett szerkezetek. Így az alkalmazott keresztmetszet mindig a tervezési tényezőktől függ (önsúly, terhelés, fesztáv, stb)
Bár _annyira_ ne, értek hozzá, mert nem statikus leszek, csak építész
Szólj hozzá! ?
Megjegyzést csak bejelentkezett felhasználók írhatnak. Bejelentkezés, regisztráció