Συνιστώσες της σιδηροδρομικής γραμμής ΙΙ

Παράδειγµα υπολογισµού χαρακτηριστικών µεγεθών τηςσιδηροδροµικής γραµµής∆ιατήρηση της οριζοντιώσεως της γραµµής επιτυγχάνεταιείτε µε βελτίωση του συντελεστή αντίδρασης ρ εντός των ορίωνπου επιτρέπει το έδαφος έδρασηςείτε µε αύξηση της πυκνότητας των στρωτήρων (αριθµόςστρωτήρων ανά χλµ)Συνήθως αυξάνεται η πυκνότητα των στρωτήρων καθώς αποτελεί πιόαποτελεσµατική µέθοδο σε εδάφη κακής ποιότηταςΓιαµιάσιδηροδροµικήγραµµήπουκαταπονείταιστατικά∆ίνονται:α) Χαρακτηριστικά σιδηροτροχιάς- Σιδηροτροχιά UIC 50 (βάρος 50,18 kp/m)- Ε = 2,1 x 10 6 kp/cm 2- I = 1940 cm 4 1940 - cmΡοπή 4 αντίστασης Ι/v = 257cm 3β) Χαρακτηριστικά της επιδοµής- Συντελεστής αντίδρασης στρωτήρα ρ =576- Συντελεστής έρµατος C =3γ) Χαρακτηριστικά φορτίου- Το µέγιστο φορτίο είναι το βάρος της µηχανήςκατανεµηµένο σε 4 άξονες =88Η µέγιστη υποχώρηση είναι ymax =0,4kp/mmkp/cm 3MpcmΗ τάση κάµψης της σιδηροτροχιάςΖητούνται:Q E.I.lM 4max= .2 2 ρ3Q ly 4max= .32 2 E.I.ρRmax3Q l . ρ= . 42 2 Ε.ΙΟταν η ακαµψία Ε.Ι της σιδηροτροχιάςαυξάνεται, δηλ. όταν αυξάνεται το βάρος τηςσιδηροτροχιάς,το Μ αυξάνειτα y και R ελαττώνονται1)2)3)4)5)Η Απόσταση των στρωτήρωνΟδείκτηςk της σιδηροδροµικής γραµµήςη µέγιστη κατακόρυφη αντίδραση Rmax ενός στρωτήρα ανάσειρά σιδηροδροµικής γραµµήςη µέγιστη κατακόρυφη καµπτική ροπή Μmax τηςσιδηροτροχιάςη µέγιστη καµπτική τάση σmax της σιδηροτροχιάςΗ τάση κάµψης της σιδηροτροχιάς προκύπτει µε εφαρµογή της σχέσηςσ⇒VΜI= όπουσmaxQ.V= .2. 24E.l3I . ρV : η µέγιστη απόσταση από τοκέντρο βάρους της σιδηροτροχιάς(δηλ. της ακρότατης ίνας της διατοµής)Ι/V : ηροπήαντίστασηςΑύξηση της ροπής αδράνειας Ι της σιδηροτροχιάς επηρεάζει τις τάσειςστην σιδηροτροχιά πολύ περισσότερο από ότι την οριζοντίωση τηςγραµµήςΓι αυτό και η αύξηση της τιµής του φορτίου ανάάξονα τα τελευταία χρόνια οδήγησε και σε σηµαντικήαύξηση της διατοµής της σιδηροτροχιάς.Λύση:Υπολογίζεται το φορτίο ανά τροχό του σιδηροδροµικού οχήµατος. Το όχηµαέχει 4 άξονες εποµένως το φορτίο ανά τροχό είναι:88Q = = 11Mp4 × 2Εφαρµόζουµε τους τύπους υπολογισµού των χαρακτηριστικών µεγεθών,κάνοντας τις απαραίτητες µετατροπές µονάδων.⇒ ρ = 5760 kp/cm, Q=11000 kp1) Η απόσταση των στρωτήρων l υπολογίζεται από την σχέσηυπολογισµού της µέγιστης βύθισης y max :ymax34max4Q l64 . y= . 4 ⇒ l = ρ . 332 2 E . I . ρQ⇒ l = 44,33 cm. E . I

2) ο δείκτης k υπολογίζεται από την σχέσηρρ = k . l ⇒ k =⇒ ρ = 129,93l3) Η µέγιστη κατακόρυφη αντίδραση του στρωτήραRmax3Q l . ρ= . 4⇒ R max = 23042 2 E . I4) Η µέγιστη καµπτική ροπή:Q E . I . l.2 2 ρM max = 4⇒ Μ max = 291022 kp.cmΗ αµφίδεση πρέπει να ικανοποιεί τις παρακάτω συνθήκες• Να εµποδίζει τις κατακόρυφες και πλευρικές κινήσεις τωνάκρων της σιδηροτροχιάς, αφήνοντας ελεύθερη την διαστολήτους• Να συνδέει τις σιδηροτροχιές κατά τρόπο ώστε νασυµπεριφέρονται σαν συνεχής δοκός ευθυγραµισµένη και στοίδιο επίπεδο• Η αντίσταση στην παραµόρφωση να είναι όσο το δυνατόίδια µε αυτή των σιδηροτροχιών που συνδέειΣτις κανονικού εύρους γραµµές του ελληνικού δικτύου οισιδηροτροχιές των 18 µ συγκολλούνται ανά δύο ή τρεις και οιαµφίδεση γίνεται ανά 36 ή 54 µ.4.4.5 Συνεχώς Συγκολληµένες Σιδηροτροχιές (Σ.Σ.Σ.)5) Η µέγιστη καµπτική τάση:vQ.vE.lσ = Μ ⇒ σ4max=.3I2. 2 I . ρΓενικά Οι Σ.Σ.Σ. είναι σιδηροτροχιές που συνδέονται µεταξύ τους µεσυγκολλήσεις και όχι µε αµφιδέσεις.vσ = ΜI⇒σM=I / vmaxmax =219022257 Υπάρχει λοιπόν το κεντρικό τµήµα τους, όπου υπάρχει κατάστασηπλήρους παρεµπόδισης της διαστολής και τα δύο ακραίατµήµατα, τα οποία λειτουργούν ως γραµµή µε αρµούς. Ακριβώς επειδή το κεντρικό τµήµα των Σ.Σ.Σ. πρέπει να έχειπλήρως παρεµποδιζόµενη παραµόρφωση, αναπτύχθηκαν οιΣ.Σ.Σ. µε την εµφάνιση των διπλά ελαστικών συνδέσµων, πουεξασφαλίζουν µια σύσφιξη επαρκή και σταθερή στο χρόνο.4.4.4 ΑµφιδέτεςΗ στρώση των σιδηροτροχιών γινόταν αφήνοντας αρµούς ανάµεσα σεδιαδοχικές σιδηροτροχιές. Οι αρµοί αυτοί αναλαµβάνουν την µεταβολήτου µήκους λόγων θερµοκρασιακών µεταβολώνΓια να λειτουργεί η σιδηροτροχιά σαν συνεχής δοκός χρειάζεται νατοποθετηθούν εκατέρωθεν του αρµού και σε επαφή µε τιςσιδηροτροχιές δύο ειδικά τεµάχια που ονοµάζονται αµφιδέτες. Οιαµφιδέτες συσφίγγονται µε ειδικά βλήτρα Η Σ.Σ.Σ. δεν υφίσταται καµία µεταβολή µήκους. Αυτόεξασφαλίζεται από :• τις δυνάµεις τριβής Στρωτήρα – Έρµατοςπουπροκύπτουν από τον εγκιβωτισµό του στρωτήρα εντόςτου έρµατος• τις δυνάµεις τριβής Σιδηροτροχιάς –Στρωτήρα πουµπορούν να διασφαλισθούν µόνο εφόσον υπάρχει µόνιµηκαι αλληλέγγυα σύνδεση σιδηροτροχιάς – στρωτήρα, πουεξασφαλίζεται µε τους διπλά ελαστικούς συνδέσµους

Τα σιδηροδροµικά δίκτυα οδηγήθηκαν στην εφαρµογή των Σ.Σ.Σ. επειδήη γραµµή µε αρµούς παρουσιάζει πολλά µειονεκτήµατα:• Με την ασυνέχεια της ροπής αδράνειας και της επιφάνειαςκύλισης στους αρµούς δηµιουργούνται συνθήκες, πουπροκαλούν χειροτέρευση της γεωµετρίας της γραµµής, µεαποτέλεσµα να αυξάνονται σηµαντικά οι δαπάνεςσυντήρησης.• Προκαλείται µείωση της άνεσης των επιβατών, µεαποτέλεσµα να µην είναι δυνατή η ανάπτυξη υψηλώνταχυτήτων.• Λόγω κρουστικών φαινοµένων στους αρµούς,δηµιουργείται φθορά των τροχών, µε αποτέλεσµα αύξηση τωνδαπανών συντήρησης τους. Με τις Σ.Σ.Σ., επειδή δεν µεσολαβεί καµία ασυνέχεια, όλα ταπροβλήµατα που δηµιουργούνται από τους αρµούςκαταργούνται.⇒ η συνεπαγόµενη µεταβολή µήκουςF LL F .∆ =E.SΕποµένως από την επαλληλία των δύο προηγούµενωνκαταστάσεων η συνολική διαφορά µήκους είναι:∆ *L = ∆L∆θF− ∆LF . L= a.L.∆θ−E.SΓια να εξασφαλισθεί µηδενική µεταβολή µήκους θα πρέπει:F . La. L.∆ θ − = 0 ⇒ F = a.E.S.∆θE.S4.4.5.1 ∆ιαστολή και µηχανική συµπεριφορά των Σ.Σ.Σ.Παραδοχή:• Τα υλικά έχουν ελαστική συµπεριφορά• Η αντίσταση του έρµατος είναι οµοιόµορφη και σταθερήFFF = a. E.S.∆θηδύναµηείναι ανεξάρτητη από το µήκος της σιδηροτροχιάς και ανάλογη µετο εµβαδόν διατοµήςL Η µεταβολή µήκους της ∆L ∆θ της σιδηροτροχιάς µήκους L,λόγω διαφοράς θερµοκρασίας ∆θ είναι:∆L ∆θ = α . L . ∆θΌπου α ο συντελεστής θερµικής διαστολής του χάλυβαΗ αναπτυσσόµενες τάσεις εξαρτώνται από τον τύπο τηςσιδηροτροχιάςFL Στην µεταβολή του µήκους λόγω ∆θ, αντιτίθεται το έρµα µεµια δύναµη F. Από τον νόµο του HookF∆LF =L. E.SF4.4.5.2 ∆ιανοµή δυνάµεων στη Σ.Σ.Σ.Οι δυνάµεις που προκαλούνται στην ΣΣΣ λόγω θερµικών µεταβολώνµεταβιβάζονται µέσω των συνδέσµων και των στρωτήρων στο έρµα.Η αντίσταση του έρµατος, r,είναι 0,5 – 1,0 t/mΗ αντίσταση είναι µηδενική στο άκρο της ΣΣΣ, και αυξανόµενηαθροιστικά σε ένα µήκος L A δηµιουργεί µια δύναµη ίση µε FFa. E.S.∆θ∆ιάγραµµααναπτυσσόµενωνδυνάµεων στην ΣΣΣΌπουΕSτο µέτρο ελαστικότητας της σιδηροτροχιάςτο εµβαδόν της διατοµής της σιδηροτροχιάςr.LL AA= F = a.E.S.∆θ⇒LAL Aa.E.S.∆θ=r

4.4.5.3 ∆ιαστολή των Σ.Σ.Σ.To µήκος L A αναφέρεται σαν το µήκος εκτόνωσης.Πέρα από το µήκος αυτό η δύναµη λόγω αντίστασης του έρµατοςεξισορροπεί πλήρως την δύναµη που αναπτύσσεται λόγω θερµικώνµεταβολών.πέρα από το µήκος L A δεν έχουµε µετακίνηση σηµείων στην ΣΣΣ. µε εφαρµογή της εξίσωσης υπολογισµού του µήκους εκτόνωσης L Aπροκύπτει ότι το µήκος αυτό µπορεί να φθάσει οριακά στην τιµή των150µ. Εποµένως αφού το µήκος της ΣΣΣ δεν µπορεί να είναι µικρότερο από2.L A προκύπτει ότι το ελάχιστο µήκος της ΣΣΣ είναι 300µ.Για να εξισορροπηθούν πλήρως οι αναπτυσσόµενες τάσεις, λόγωθερµοκρασιακής µεταβολής από τη δύναµη τριβής στρωτήρα - έρµατος,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 ορισµό των Σ.Σ.Σ., το µικρότερο µήκος τους είναι 2 x 150 =300 m.Για την εκτόνωση των Σ.Σ.Σ.υπάρχουν σε κάθε άκρο τµηµάτωνγραµµής στρωµένων µε Σ.Σ.Σ.συσκευές διαστολής (Σ.∆.).Αρµός διαστολήςHook :4.4.5.3. Υπολογισµός µεταβολής µήκους στην ζώνη εκτόνωσηςΗ ΣΣΣ υφίσταται µεταβολή µήκους λόγω θερµοκρασιακών µεταβολώνµόνο στo µήκος L A . Πέρα από αυτό το µήκος κάθε σηµείο της ΣΣΣπαραµένει αµετακίνητο.Η µεταβολή µήκους της ζώνης εκτόνωσης λόγω θερµοκρασιακώνµεταβολών είναι:22θa.E.S.∆θα . E.S.∆θ∆L∆ Α = a.LA.∆θ= a.. ∆θ=rrΗ µεταβολή µήκους λόγω αντίστασης έρµατος.Η αντίσταση έρµατος είναι 0 στο άκρο της ΣΣΣ και r στο σηµείο L A .Εποµένως η συνισταµένη δύναµη είναι (r.L A )/2 και η µεταβολή µήκουςF∆LF = . E.SL⇒r F . L r.LALA∆L A = = . =E.S 2 E.S 2.rE2A. L. S4.4.5.5 Απελευθέρωση των τάσεων στις Σ.Σ.Σ.Η συγκόλληση και τοποθέτηση Σ.Σ.Σ. είναι επιθυµητό να γίνονται σεθερµοκρασία ενδιάµεση ως προς τις ακραίες µέγιστες και ελάχιστες,για να επιπονείται η Σ.Σ.Σ. όσο γίνεται λιγότερο.Ως τέτοιες ενδιάµεσες θερµοκρασίες θεωρούνται για τις ελληνικέςσυνθήκες αυτές που περιλαµβάνονται στο εύρος 23 -35 o C. Ανεξάρτητα όµως από τη θερµοκρασία στην οποία τοποθετείται η Σ.Σ.Σ.,επιδιώκεται να γίνει ανακούφιση των τάσεων λόγω θερµικώνφαινοµένων, πράγµα που κατορθώνεται µε την απελευθέρωση τους καιαποσκοπεί στον µηδενισµό των εσωτερικών τάσεων, στη µέσηθερµοκρασία που είναι για τις ελληνικές συνθήκες 23 -35 o C, µεδηµιουργία συνθηκών ελεύθερης διαστολής (ή συστολής).r r 2∆LA = . LA2. E.Sa.E.S.∆θLA=r⇒2a E SL r . . . ∆θ∆ =2.r2Η απελευθέρωση τάσεων γίνεται µετά από παρέλευση ενός ορισµένουχρονικού διαστήµατος µετά την τοποθέτηση της Σ.Σ.Σ., το οποίοεξαρτάται από τον κυκλοφοριακό φόρτο που είναι απαραίτητος γιατη σταθεροποίηση της γραµµής.Ο φόρτος αυτός είναι 100.000 t στην περίπτωση ξύλινων στρωτήρων και20.000 t στην περίπτωση στρωτήρων από σκυρόδεµα.Η αντίσταση έρµατος είναι 0 στο άκρο της ΣΣΣ και r στο σηµείο L A .Εποµένως η συνισταµένη δύναµη είναι (r.L A )/2 και η µεταβολή µήκουςΗ απελευθέρωση τάσεων πρέπει να γίνεται διαδοχικά σε µήκη γραµµήςαπό 300 m και µέχρι 1200 m. Η µεθοδολογία που εφαρµόζεται ακολουθεί τα παρακάτω στάδια22 22 22* θ∆θr a . E.S.∆θa . E.S.∆θa . E.S.∆⇒ ∆L= ∆LA − ∆LA =−=r2. r2.r

4.4.6.1 Τύποι στρωτήρων Εφόσον η ΣΣΣ έχει µήκος > 1200 µ., η απελευθέρωση γίνεται κατάτµήµατα. Κόβουµε την σιδηροτροχιά στο άκρο κάθε τµήµατος, το οποίοεκτρέπουµε ώστε να µπορεί η σιδηροτροχιά να κινηθεί ελεύθερα Χαλαρώνουµε την σύσφιξη των συνδέσµων Τοποθετούµε την σιδηροτροχιά πάνω στα κύλιστρα (κοµµάτια οπλισµούΦ20 που τοποθετούνται ανά 8-10 στρωτήρες) για να µειωθούν όσο τοδυνατό οι τριβές Περαιτέρω µείωση των τριβών επιτυγχάνεται µε εγκάρσιες κρούσεις τηςσιδηροτροχιάς µε ξύλινες ή πλαστικές βαρειές Αν η θερµοκρασία είναι χαµηλότερη των 23 ο C θερµαίνουµε τησιδηροτροχιά στην ιδανική θερµοκρασία των 28-30 ο C που είναι επιθυµητήγια την µικρότερη επιπόνηση στις ακραίες θερµοκρασίες. Αν ηθερµοκρασία είναι µεγαλύτερη από 23οC δεν θερµαίνουµε την σιδηροτρ. Αφαιρούµε τα κύλιστρα και συσφίγγουµε τους συνδέσµους Η απελευθέρωση τάσεων πρέπει να γίνεται και στις δύο τροχιοσειρές.α. . Ξύλινοι ΣτρωτήρεςΤο ξύλο επιβλήθηκε γρήγορα ως το πιο κατάλληλο υλικό για ναανταποκριθεί στις απαιτήσεις που επιβάλλει η λειτουργία τωνστρωτήρων.Η σπανιότητα του ξύλου όµως, σε ορισµένες χώρες ή σεορισµένες εποχές, οδήγησε τελικά τα σιδηροδροµικά δίκτυα ναχρησιµοποιήσουν υποκατάστατά του.β. Μεταλλικοί ΣτρωτήρεςΕτσι το 1880 στη Γερµανία γεννήθηκε ο µεταλλικόςστρωτήρας και αποτέλεσε µια διέξοδο για τησιδηροβιοµηχανία στο τέλος του περασµένου αιώνα.4.4.5.6 Πλεονεκτήµατα της Σ.Σ.Σ. Υψηλότερο επίπεδο άνεσης Πολύ πιο αργή εξέλιξη των σφαλµάτων γραµµής Πολύ µικρότερη κόπωση του υλικού επιδοµής Πολύ µικρότερη επιπόνηση των τροχών και του τροχαίου υλικούγενικώτεραγ. Στρωτήρες από ΣκυρόδεµαΠιο πρόσφατα στη Γαλλία αλλά και σε άλλες χώρες τηςΕυρώπης εµφανίστηκαν και διαδόθηκαν οι στρωτήρες απόσκυρόδεµα (οπλισµένο ή προεντεταµένο).Αυτή τη στιγµή ο στρωτήρας από σκυρόδεµα αποτελεί τηνκαλύτερη τεχνικά και οικονοµικά λύση.Η χρησιµοποίηση των ΣΣΣ στα δυτικοευρωπαϊκάδίκτυα τα τελευταία 30 χρόνια είχε σαν συνέπεια τηνµείωση του κόστους συντήρησης κατά 30% περίπου.Τυπική διάταξη ολόσωµωνστρωτήρων από σκυρόδεµα∆ιµερής στρωτήρας από σκυρόδεµα4.4.6 ΣτρωτήρεςΗ µεταβίβαση των δυνάµεων µεταξύ σιδηροτροχιάς και σκύρου γίνεται απότους στρωτήρες οι οποίοι εξασφαλίζουν ταυτόχρονα τη διατήρηση τουεύρους της γραµµής.Οι στρωτήρες παίζουν τριπλό ρόλο:(α) Μεταβίβαση φορτίων από τη σιδηροτροχιά στο σκύρο.(β) ∆ιατήρηση του εύρους της γραµµής.(γ) ∆ιατήρηση της επίκλισης της σιδηροτροχιάς στο 1:20.Μηχανικά οι στρωτήρες καταπονούνται από το φορτίο που τουςµεταβιβάζουν οι σιδηροτροχιές. Το φορτίο αυτό είναι γενικά έκκεντρολόγω:• των πλευρικών δυνάµεων που εξασκούνται από τα οχήµατα πουκινούνται στη γραµµή και• της αντίδρασης του σκύρου, που εξαρτάται πολύ από τιςσυνθήκες έδρασης των στρωτήρων.4.4.6.2. Αναπτυσσόµενες τάσεις στο στρωτήραΟι ροπές κάµψης που αναπτύσσονται στον στρωτήρα µπορούν νααναλυθούν θεωρώντας τις ακόλουθες απλοποιητικές παραδοχές:• Ο στρωτήρας θεωρείται σαν αµφιπροέχουσα δοκός• Το φορτίο του τροχού θεωρείται συγκεντρωµένο• Η αντίδραση του έρµατος θεωρείται ότι ασκείται οµοιόµορφα σεµήκος 2Lexc κάτω από την σιδηροτροχιάLexcQ2LexcQ2Lexc

Αναπτυσσόµενες τάσεις στο στρωτήρααπό µετρήσειςτάσεων επιτόπουπροέκυψε η διανοµήτων τάσεων πουπαρουσιάζεται στοσχήµα, µε µέγιστητάσηPσ1=⎞⎜⎛ L 3Lexcα.+ ⎟⎝ 2 2 ⎠Όπουα: το πλάτος του στρωτήραL: το µήκος του στρωτήραLexc: η απόσταση µεταξύ τουπέρατος του στρωτήρα και τουσηµείου εφαρµογής τουφορτίουP = 2Q4.4.6.3.β. Στρωτήρες από ΣκυρόδεµαΧρησιµοποιήθηκαν για πρώτη φορά µετά το 1920, αλλά παρουσίασανστο ξεκίνηµα τους σοβαρές αδυναµίες:• Τάση προς ψαθυρή θραύση υπό την επήρεια των δυναµικώνφορτίων• Πολύ µικρή αντίσταση σε κόπωση που µεταφράζεαι στοκεντρικό τµήµα του σε υψηλές εφελκυστικές τάσεις που ανξεπεράσουν τις αντοχές σε εφελκυσµό οδηγούν σε ολίσθησητων οπλισµώνΓια να αντιµετωπισθούν αυτές οι αδυναµίες• Η σιδηροτροχιά δεν εδράζεται απ΄ ευθείας επί του στρωτήρααλλά παρεµβάλλεται ειδικό ελαστικό υπόθεµα καουτσούκπου αµβλύνει τον κρουστικό χαρακτήρα των φορτίων. Τοελαστικό υπόθεµα απαιτεί την ύπαρξη ελαστικών συνδέσµων• Οι χρησιµοποιούµενοι οπλισµοί έχουν την ίδια διάρκεια ζωής µετο σκυρόδεµα4.4.6.3 Εκλογή τύπου στρωτήρα – χαρακτηριστικά – πλεονεκτήµαταΗ εκλογή του τύπου του στρωτήρα είναι πρόβληµα οικονοµικό, που µπορεί ναεπιλυθεί µε συνεκτίµηση των εξής παραµέτρων:• Κόστος αγοράς στρωτήρα των συνδέσεών του και των ειδικώνµονωτικών στοιχείων που απαιτούνται.• ∆ιάρκεια ζωής.• Τιµή αντικατάστασης.• Έξοδα συντήρησης αναθεωρηµένα για όλη τη διάρκεια ζωής του.Από αυτή την άποψη στην Ελλάδα, οι ξύλινοι στρωτήρες, όταν έχουνπροσήλωση Κ είναι ακριβότεροι από τους στρωτήρες οπλισµένουσκυροδέµατος περίπου κατά 100%.Οι στρωτήρες που χρησιµοποιούνται σήµερα σε νέες χαράξεις ή σεανακαινίσεις είναι συνήθως από σκυρόδεµα. Σε αρκετές περιπτώσειςχρησιµοποιούνται και ξύλινοι στρωτήρες. Οι µεταλλικοί στρωτήρες δενχρησιµοποιούνται πλέον.Τύποι Στρωτήρων από ΣκυρόδεµαΈχουν αναπτυχθεί δύο τύποι στρωτήρων από σκυρόδεµα• Ο διµερής στρωτήραςπου αποτελείται από δύο τραπεζοειδήτµήµατα από οπλισµένο σκυρόδεµα που συνδέονται µεταξύ τους µεσυνδετήρια ράβδο• Ο ολόσωµος στρωτήρας από προεντεταµένο σκυρόδεµαΕπειδή στο κεντρικό τµήµα οι αναπτυσσόµενες διατµητικές τάσεις είναιµικρές στο τµήµα αυτό µπορεί να γίνει µείωση του υλικού του στρωτήρα. Γι αυτότον λόγο:• Στον διµερή στρωτήρας το κεντρικότµήµα αντικατάστάθηκε το υλικό από τηνσυνδετήρια ράβδο (που χρησιµεύει γιατην διατήρηση του εύρους της γραµµής• Στο προεντεταµένο στρωτήρα µειώνεταιη διατοµή στο κεντρικό τµήµα.Ξύλινοι στρωτήρες Προκαλούν καλύτερη κατανοµή των φορτίων σε σύγκριση µε άλλουςτύπους στρωτήρων και εποµένως η χρησιµοποίησή τους ενδείκνυται σεπεριπτώσεις γραµµών που εδράζονται σε έδαφος µέτριας ή κακήςποιότητας, για το οποίο η χρησιµοποίηση στρωτήρων από σκυρόδεµαθα απαιτούσε συγκριτικά µεγαλύτερο πάχος έρµατος. Λόγω του υψηλού κόστους και µικρής διάρκειας ζωήςχρησιµοποιούνται µόνο εφόσον η χρήση στρωτήρων από σκυρόδεµααντενδείκνυται Κατασκευάζονται κυρίως από τροπική ξυλεία υψηλών µηχανικώναντοχών που υπόκειται σε ειδική κατεργασία εµποτισµού σε ειδικάυγρά για την αύξηση διάρκειας ζωής. Για να αποφευχθεί η ολίσθηση του ξύλινου στρωτήρα επί του έρµατος ήη απόσχιση τµήµατος του είναι απαραίτητος ο εγκιβωτισµός τωνινών του ξύλου µέσα στο έρµα∆ιµερής στρωτήρας από οπλισµένο σκυρόδεµα Υπάρχουν διάφοροι τύποι που διαφέρουν ως προς τις διαστάσεις/ διατοµέςτων επιµέρους τµηµάτων, ανάλογα µε τις απαιτήσεις της γραµµής Ο διµερής στρωτήρας που χρησιµοποιείται από τον ΟΣΕ προέκυψε από τοντύπο U31 των Γαλλικών σιδηροδρόµων που χρησιµοποιείται σε γραµµέςκατηγορίας UIC 3,4,5.• Έχει βάρος 180 χλγ, ποιότητα σκυροδέµατος Β450 και χάλυβα St III..• Επιτρέπει µέγιστες ταχύτητες 200 χλµ/ωρα. Ο διµερής στρωτήρας απαιτεί πάχος και µηχανικές αντοχές έρµατοςµεγαλύτερες σε σχέση µε τον ξύλινο. Εποµένως ιδιαίτερη προσοχήαπαιτείται στην περίπτωση που ο διµερής εδράζεται σε υποδοµή κακήςποιότητας, οπότε το πάχος του έρµατος πρέπει να ενισχύεται περισσότερο Για γραµµές κατηγορίας UIC 1,2,3 και ταχύτητες > 200 χλµ/ώραχρησιµοποιείται τύπος µεγαλύτερων διαστάσεων. Ο τύπος αυτός είναι οU41.∆ιµερής στρωτήρας από σκυρόδεµα

Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα του διµερή στρωτήρα σε σχέση µε τονξύλινοΠλεονεκτήµατα• Λόγω του µεγάλου βάρους του, εξασφαλίζει στη γραµµή ικανοποιητικήεγκάρσια αντίσταση και δυνατότητα ανάπτυξης υψηλών ταχυτήτων.• ∆ιατηρεί ικανοποιητικά το εύρος γραµµής.• Έχει µεγάλη διάρκεια ζωής.• Κατασκευάζεται στην Ελλάδα και είναι 30% οικονοµικότερος από τονξύλινο στρωτήρα.Μειονεκτήµατα• Η συµπεριφορά του διµερή είναι λιγότερο ικανοποιητική όταν δεντοποθετείται έρµα κατάλληλο πάχους και µηχανικών χαρακτηριστικών.• Η διανοµή φορτίων και η ευκαµψία είναι λιγότερο ικανοποιητικές.• Απαιτεί ελαστικούς συνδέσµους.• Λόγω του µεγάλου βάρους δηµιουργούνται δυσκολίες στον χειρισµό του.• Απαιτεί ειδικά εξαρτήµατα που εξασφαλίζουν την απαραίτητη µόνωση γιατην λειτουργία της φωτεινής σηµατοδότησης.4.4.7.1 Σύνδεσµοι για ξύλινους στρωτήρες Η σύνδεση της σιδηροτροχιάς µε τους ξύλινους στρωτήρες γίνεται είτε µεπλάκες έδρασης είτε χωρίς. Χωρίς πλάκες έδρασης τοποθετείται ησιδηροτροχιά απ' ευθείας στην κατάλληληθέση του στρωτήρα, η οποία έχει πελεκηθείσ' εκείνο το σηµείο ώστε να δοθεί στοπέλµα της σιδηροτροχιάς η απαιτούµενηεπίκλιση. Στη συνέχεια, είτε µε τιρφώνια είτε µεελατηριωτούς ήλους, απλούς ή διπλούς,στερεώνεται η σιδηροτροχιά.Η στερέωση έγκειται στην εξάσκηση µιαςδύναµης πίεσης στο πέλµα τηςσιδηροτροχιάς που την καθηλώνει στοστρωτήρα.Ολόσωµος Στρωτήρας από προεντεταµένο Σκυρόδεµα Ο ολόσωµος στρωτήρας έχει γεωµετρικά χαρακτηριστικά αντίστοιχα µετον ξύλινο στρωτήρα και µηχανικές αντοχές αντίστοιχες µε τον διµερή. Υπάρχει ποικιλία των γεωµετρικών χαρακτηριστικών, όλοι όµωςχαρακτηρίζονται από µείωση της διατοµής στην κεντρική περιοχή Ο ολόσωµος στρωτήρας επιτρέπει καλύτερη αντίσταση στιςεναλλασσόµενες δυνάµεις αφού το σκυρόδεµα εργάζεται πάντοτε σεθλίψη Έχει µικρότερο ύψος από τον διµερή αφού οι οπλισµοί δεν είναιαπαραίτητο να τοποθετούνται όσο το δυνατό πιο µακριά από τονουδέτερο άξονα της διατοµής Απαιτεί λιγότερη ποσότητα χάλυβα (7 χλγ) σε σχέση µε τον διµερή (21χλγ) Έχει µικρότερο βάρος (140 χλγ) γεγονός που οδηγεί σε µικρότερηεγκάρσια αντίστασηΣύνδεσµοι τύπου ΚΚαλύτερος τύπος συνδέσµου είναι αυτός µε πλάκα έδρασης(τύπος σύνδεσης Κ), που εφαρµόζεται επίσης και στα άλλαείδη στρωτήρων. Περιλαµβάνει πλάκα έδρασης από ελατό χάλυβα, πουστηρίζεται στους ξύλινους στρωτήρες µε τιρφώνια.Σε ειδική υποδοχή της πλάκας τοποθετείται το πέλµα τηςσιδηροτροχιάς, η οποία στερεώνεται µε αγκύριο Κ και βλήτρα(µπουλόνια) Κ µε διπλό ελατηριωτό δακτύλιο.Μειονέκτηµα της σύνδεσης Κ είναι το κόστος. Είναι τουλάχιστον100% ακριβότερη από τα άλλα συστήµατα σύνδεσης.4.4.7.2 Σύνδεσµοι για µεταλλικούς στρωτήρες4.4.7. ΣύνδεσµοιΕισαγωγήΣύνδεσµοι αποκαλούνται όλα εκείνα τα υλικά, που έχουν σανλειτουργία τους τη σύνδεση της σιδηροτροχιάς µε τον στρωτήρα. Στους µεταλλικούς στρωτήρες η σιδηροτροχιά στερεώνεται µεειδικά αγκύρια, που στηρίζονται σε τρύπα του στρωτήρα καιεξασκούν πίεση στο πέλµα της σιδηροτροχιάς µέσω βλήτρωνµε δακτύλιο Grover.Μεταξύ πέλµατος σιδηροτροχιάς και µεταλλικού στρωτήραπαρεµβάλλεται ξύλινο ή ελαστικό υπόθεµα.Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατή και η στρώση ΣυνεχώςΣυγκολληµένης Σιδηροτροχιάς πάνω σε µεταλλικούςστρωτήρες.

4.4.7.3 Σύνδεσµοι για στρωτήρες από σκυρόδεµαΓια τους στρωτήρες από σκυρόδεµα χρησιµοποιούνται ελαστικοίσύνδεσµοι.Οι ελαστικοί σύνδεσµοι αποτελούν διπλά ελαστικό µέσο µεταξύσιδηροτροχιάς και στρωτήρα, δηλαδή εµφανίζουν ελαστικήαντίσταση στις σχετικές κινήσεις στην κατακόρυφη έννοια, την ίδιακαι προς τα πάνω και προς τα κάτω.Για να απορροφηθούν οι κατακόρυφες δυνάµεις που κατευθύνονταιπρος τα κάτω, ενδείκνυται να χρησιµοποιηθεί καουτσούκ.Όµως το καουτσούκ δεν µπορεί να συµπιέζεται κατά τον ένα άξοναπαρά µόνο αν η παραµόρφωση του είναι ελεύθερη στον ένα ή στονάλλο από τους δύο υπόλοιπους άξονες (Χ, Υ , Ζ τριαξονικό σύστηµα).4.4.7. Έρµα (ή σκύρο)Είναι η στρώση της επιδοµής που βρίσκεται κάτω από του στρωτήρες καιαποτελείται συνήθως από θραυστά σκύρα και κατ' εξαίρεση από αµµοχάλικο,φερτές ύλες και σκωρία υψικαµίνου. Το έρµα καταλαµβάνει και το διάστηµαµεταξύ των στρωτήρων καθώς ένα τµήµα πέραν των κεφαλών τωνστρωτήρων.4.4.7.1 Ο ρόλος του έρµατοςΟ ρόλος του έρµατος είναι πολλαπλός:• ∆ιανέµει και µεταδίδει τα φορτίακυκλοφορίας στο έδαφος.• Εξασφαλίζει την αποστράγγισητων νερών της βροχής καιπροστατεύει τη γραµµή στηνπερίπτωση παγετών.• Βοηθά στην απόσβεση των κρούσεων και στη σταθεροποίηση τηςγραµµής.• Αντιστέκεται στην µετατόπιση της γραµµής (εγκάρσια και κατά µήκος) Σε αντίθετη περίπτωση η παρεµποδιζόµενηδιαστολή µεταφράζεται σε θέρµανση πουείναι ιδιαίτερα δυσµενής για την καλήδιατήρηση του καουτσούκ. Για το λόγο αυτό τα ελαστικά υποθέµαταπου χρησιµοποιούνται µεταξύ πέλµατος καιστρωτήρα έχουν «κανάλια». Το «παίξιµο» σιδηροτροχιάς - στρωτήρα ήστρωτήρα - σκύρου αποσταθεροποιεί τηγραµµή και εξασκεί κρούσεις σε κάθεπέρασµα τροχού. Επιπλέον, οι ταλαντώσεις τηςσιδηροτροχιάς, που οφείλονται στην κύλιση,τείνουν να οδηγήσουν σε όδευση τησιδηροτροχιά σε περίπτωση µη ελαστικώνσυνδέσµων και επιφέρουν γρήγορηαποδιοργάνωση της επιφάνειας στήριξηςτου στρωτήρα.4.4.7.2 Χαρακτηριστικά του έρµατος Τα σκύρα θα πρέπει να είναι κυβικής µορφής, πολυεδρικά καιγωνιώδη Στους ελληνικούς σιδηρόδροµους χρησιµοποιείται έρµαδιαβάθµισης 25 – 63 mm. Σκύρα µεγαλύτερα από 63 mm γίνονταιαποδεκτά σε ποσοστό 3% και µικρότερα από 25 mm σε ποσοστό2%. Το έρµα πρέπει να έχει ικανοποιητική σκληρότητα, διότι σεαντίθετη περίπτωση αποσαθρώνεται. Η σκληρότητα του έρµατοςδιαπιστώνεται µε βάση τις εργαστηριακές δοκιµές Deval και LosAngelesΣύνδεσµοι για στρωτήρες από σκυρόδεµα Επιπλέον, οι ταλαντώσεις της σιδηροτροχιάς, πουοφείλονται στην κύλιση, τείνουν να οδηγήσουν σεόδευση τη σιδηροτροχιά σε περίπτωση µηελαστικών συνδέσµων και επιφέρουν γρήγορηαποδιοργάνωση της επιφάνειας στήριξης τουστρωτήρα. Μόνο ένας ισχυρός διπλά ελαστικός σύνδεσµοςµπορεί να διατηρήσει τη σιδηροτροχιά, τοελαστικό υπόθεµα και το στρωτήρα σταθεράσυνδεδεµένους (σε επαφή), µέσω συνεχούςδύναµης πίεσης. Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά του ελαστικούσυνδέσµου πρέπει να είναι ακριβώςπροσαρµοσµένα προς τα χαρακτηριστικά τουυποθέµατος, ώστε να επιτρέπεται στο υπόθεµα ηµέγιστη αποτελεσµατικότητα στο ρόλο του σαναποσβεστήρας Στο σύνολο των διπλών ελαστικών συνδέσµων που χρησιµοποιεί ο ΟΣΕ, ησιδηροτροχιά συγκρατείται σταθερά µεταξύ του ελαστικού υποθέµατος από κάτωκαι δύο χαλύβδινων αγκυρίων που λειτουργούν σαν ελατήρια προς τα επάνω4.4.7.3 ∆ιαστασιολόγηση ΈρµατοςΤο πάχος της στρώσης του έρµατος επηρεάζεται από τις διάφορεςπαραµέτρους της επιδοµής, δηλ• τον φόρτο γραµµής• το υλικό και το µήκος στρωτήρα• την τιµή φορτίου ανά άξονα• τον όγκο των εργασιών συντήρησηςΤο πάχος της έδρασης e (e= έρµα + υπόστρωµα) υπολογίζεται από τηνσχέση (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 παραµέτρους που υπολογίζονται από τουακόλουθους πίνακες

4.4.8 Υπόστρωµα-Είναι µια στρώση αµµοχάλικου που τοποθετείται κάτω από την στρώσητου έρµατος και εξασφαλίζει :• την προστασία της πάνω επιφάνειας της υποδοµής από τηνδιείσδυση των σκύρων του έρµατος• την περαιτέρω διανοµή των τάσεων• την περαιτέρω αποστράγγιση των όµβριωνκαι έχει εγκάρσια κλίση ίση µε αυτή της πάνω επιφάνειας τηςυποδοµής για την σωστή απορροή των νερών.+-+4.4.7.4 Γεωµετρικά χαρακτηριστικά της διατοµής του έρµατοςκαι εγκάρσια αντίσταση γραµµήςΗ εγκάρσια αντίσταση της γραµµής πρέπει να εξισορροπεί τις εγκάρσιες δυνάµειςπου προκαλούνται από την κίνηση των συρµών. Υπέρβαση της εγκάρσιαςαντίστασης της γραµµής µπορεί να προκαλέσει εκτροπή της γραµµής µεενδεχόµενο τον εκτροχιασµό.Η εγκάρσια αντίσταση της γραµµής οφείλεταια) στις δυνάµεις τριβής στην κάτω επιφάνεια του στρωτήρα που είναι ανάλογεςµε το βάρος του στρωτήραβ) στις δυνάµεις τριβής ανάµεσα στις πλευρικές επιφάνειες του στρωτήρα και τοέρµα που βρίσκεται µεταξύ των διαδοχικών στρωτήρων. Οι δυνάµεις αυτέςεξαρτώνται από τον βαθµό πληρότητας µε έρµα στο µεσοδιάστηµα µεταξύστρωτήρων καθώς και από τον βαθµό συµπύκνωσης του έρµατος, καιαντιπροσωπεύουν το40% - 50% της συνολικής αντίστασης στην περίπτωση των ξύλινων στρωτήρων15 – 25% στην περίπτωση των διµερών από οπλισµένο σκυρόδεµα30% στην περίπτωση των ολόσωµων στρωτήρων από προεντεταµένοσκυρόδεµα4.4.9 Περιτύπωµα γραµµήςΤο περιτύπωµα της γραµµής ορίζεται σαν το µέγιστο περίγραµµα το οποίοπρέπει να είναι ελεύθερο γύρο από το τροχαίο υλικό. Το περιτύπωµαδιακρίνεται σε:• Στατικό περιτύπωµα, πού είναι το µέγιστο περιτύπωµα πουπρέπει να έιναι ελεύθερο όταν ο συρµός βρίσκεται σε στάση.• ∆υναµικό περιτύπωµα, πού είναι το µέγιστο περιτύπωµα πουπρέπει να είναι ελεύθερο όταν ο συρµός βρίσκεται σε κίνηση.Το περιτύπωµα εξαρτάται από:• Το πλάτος του τροχαίου υλικού• Την απόσταση µεταξύ των δυο γραµµών.Η ∆ιεθνής Ένωση Σιδηροδρόµων έχει προδιαγράψει τις διαστάσεις τωνπεριτυπωµάτων. Η απόσταση µεταξύ των αξόνων δύο γραµµών µπορεί ναποικίλει µεταξύ 3,57 και 3,67 ανάλογα µε την µέγιστη ταχύτητα κίνησης.Στο ΟΣΕ η απόσταση αυτή έχει ορισθεί στα 4,20 µ.γ) στις δυνάµεις τριβής πουαναπτύσσονται στις δύο κεφαλές τουστρωτήρα και εξαρτάται από τοπλάτος κατάληψης c µε έρµα, όσο καιαπό την υπερύψωση h του έρµατοςστα όρια του πλάτους κατάληψης.Το ποσοστό αύξησης της εγκάρσιαςαντίστασης σαν συνάρτηση α) τηςµεταβολής του πλάτους κατάληψηςc πέρα από το άκρο του στρωτήρακαι β) της υπερύψωσης h τηςδιατοµής του έρµατος απεικονίζεταιστο διάγραµµα.Προκύπτει ότι ενίσχυση τηςδιατοµής του έρµατος µεπαράλληλη υπερύψωσησυνεπάγεται µεγαλύτερη αύξησητης εγκάρσιας αντίστασης απόαυτή που αυτή που προκύπτειαπό την χρησιµοποίησηµεγαλύτερου πλάτους κατάληψης.Περιτύπωµα για συρµούς υψηλών ταχυτήτων

Τυπικές διατοµές∆ιατοµή διπλής γραµµής µε διµερείς στρωτήρες - ευθυγραµµία∆ιατοµή διπλής γραµµής µε ξύλινους στρωτήρες∆ιατοµή µονής γραµµής µε µεταλλικούς στρωτήρες∆ιατοµή διπλής γραµµής µε διµερείς στρωτήρες - καµπύλη4.4.10. Γραµµές πάνω σε έρµα ή πλάκα σκυροδέµατος(άκαµπτη έδραση ή σταθερή επιδοµή)Η συνήθης περίπτωση είναι η γραµµή να εδράζεται πάνω σε έρµα,οπότε έχουµε την περίπτωση εύκαµπτης έδρασης της γραµµής.∆ιατοµή µονής γραµµής µε διµερείς στρωτήρες - ευθυγραµµίαΕίναι δυνατόν όµως η γραµµή να εδράζεται πάνω σε πλάκασκυροδέµατος, οπότε έχουµε την περίπτωση άκαµπτης έδρασης, ήσταθερής επιδοµής.∆ιακρίνονται δύο µορφές άκαµπτης έδρασης• έδραση της σιδηροτροχιάς στην πλάκα σκυροδέµατος µε τηνπαρεµβολή στρωτήρων• Έδραση της σιδηροτροχιάς απευθείας στην πλάκα σκυροδέµατος∆ιατοµή µονής γραµµής µε διµερείς στρωτήρες - καµπύλη

Η πλάκα σκυροδέµατος µπορεί να είναι:• από οπλισµένο σκυρόδεµα, περίπτωση για την οποίαεµφανίζονται συχνά ρηγµατώσεις• Από προεντεταµένο σκυρόδεµα, που εµφανίζει καλύτερηµηχανική συµπεριφορά και διανοµή φορτίωνΣε περίπτωση καθιζήσεων η αποκατάσταση της γεωµετρίας τηςγραµµής δεν είναι δυνατή. Εποµένως η άκαµπτη έδραση δενενδείκνυται στην περίπτωση υποδοµής µέσης ή κακής ποιότητας.Σταθερή ΕπιδοµήΠλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της άκαµπτης έδρασηςΤο βασικό πλεονέκτηµα της άκαµπτης έδρασης είναι ότι εξασφαλίζειικανοποιητική εγκάρσια αντίσταση, γεγονός που επιτρέπει πολύ µεγάλεςταχύτητεςΤο κόστος συντήρησης είναι σχεδόν µηδενικό αλλά το κόστοςκατασκευής πολύ υψηλό που την καθιστά απαγορευτική για τιςπερισσότερες εφαρµογέςΗ χρήση της άκαµπτης έδρασης σε σήραγγες οδηγεί σε µείωση τηςδιατοµής της σήραγγας και συνεπώς µείωση του κόστους, πρέπει όµωςνα αποφεύγεται στην περίπτωση µέσης και κακής ποιότητας υποδοµής.∆εν πρέπει να αγνοείται και το πρόβληµα των θορύβων που είναι πολύεντονότεροι στην έδραση πάνω σε σταθερή επιδοµή από ότι στηνέδραση πάνω σε στρώµα έρµατος.Στην περίπτωση πάντως που χρησιµοποιηθεί σταθερή επιδοµή, θαπρέπει να αντιµετωπισθεί η απότοµη µεταβολή της ακαµψίας τηςγραµµής, που γίνεται αισθητή στον επιβάτη µε τίναγµα, τοποθετώνταςστην είσοδο και έξοδο από την περιοχή της σταθερής επιδοµής ελαστικάυποθέµατα κατάλληλου πάχους και χαρακτηριστικών ελαστικότητας.