A DV-SILENT TÍPUSÚ RUGALMAS REZGÉSCSILLAPÍTÓ LEMEZEK TÖMEG-RUGÓ RENDSZERŰ VASÚTI PÁLYASZERKEZETEKBEN TÖRTÉNŐ ALKALMAZÁSÁVAL KAPCSOLATBAN Budapest, 2011. november 28.
TARTALOMJEGYZÉK 1. BEVEZETÉS...3 2. ELŐZMÉNYEK...5 3. A TÖMEG-RUGÓ RENDSZERŰ VASÚTI PÁLYASZERKEZETEK KIALAKÍTÁSÁNAK ELMÉLETI ALAPJAI...8 3.1. KÖZELÍTŐ ELMÉLET (EGY SZABADSÁGFOKÚ ELMÉLET)...8 3.2. A VALÓSÁGOT JÓL MODELLEZŐ ELMÉLET (TÖBB SZABADSÁGFOKÚ ELMÉLET)...10 4. AZ ALKALMASSÁGI VIZSGÁLATHOZ FELHASZNÁLT DOKUMENTUMOK... 12 TERMÉKISMERTETŐ...12 ELVÉGZETT ELMÉLETI ÉS GYAKORLATI VIZSGÁLATOK... 12 MEGFELELŐSÉGI NYILATKOZAT...13 MŰSZAKI KÖVETELMÉNYEK... 13 SZABVÁNYOK, SZABÁLYZATOK, ELŐÍRÁSOK...13 5. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ LEMEZEK MŰSZAKI ISMERTETÉSE...15 6. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ GUMILEMEZZEKKEL KAPCSOLATBAN KORÁBBAN ELVÉGZETT VIZSGÁLATOK... 19 6.1. ALKALMASSÁGI VIZSGÁLATI JEGYZŐKÖNYV ÉPÍTŐIPARI MŰSZAKI ENGEDÉLY KIADÁSÁHOZ...19 6.2. VIZSGÁLATI JEGYZŐKÖNYV... 71 7. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ GUMILEMEZEK LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATA A BME TANSZÉKEIN...95 7.1. A GUMILEMEZEK STATIKUS RUGALMASSÁGI JELLEMZŐINEK VIZSGÁLATA...95 7.2. A GUMILEMEZEK VÍZFELVEVŐ KÉPESSÉGE...105 7.3. A GUMILEMEZEK ELEKTROMOS-ELLENÁLLÁSÁNAK VIZSGÁLATA...106 8. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ GUMILEMEZEK TÖMEG-RUGÓ RENDSZERŰ VASÚTI PÁLYA-SZERKEZETEKBE TÖRTÉNŐ BEÉPÍTÉSÉNEK FELTÉTELEI...107 9. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ GUMILEMEZEK TÖMEG-RUGÓ RENDSZERŰ VASÚTI PÁLYA-SZERKEZETEKBEN TÖRTÉNŐ ALKALMAZÁSÁRA VONATKOZÓ MŰSZAKI MEGFELELŐSÉGI IGAZOLÁS...109 2
1. BEVEZETÉS A KARIATIDA STÚDIÓ Épülettervező és Kivitelező Kft. (2330 Dunaharaszti, Rónai György u 24.) felkérte a -t (1118 Budapest, Kelenhegyi lépcső 6.) az általa gyártott és forgalmazott DV-SILENT rezgéscsillapító lemezek Műszaki Megfelelőségi Vizsgálatára - a vasúti pályaszerkezetekben történő felhasználás céljából. Megfelelő vizsgálati eredmények esetén a felkérés a Műszaki Megfelelőségi Igazolás kiállítására is vonatkozott. E kutató-fejlesztő munkát a KARIATIDA STÚDIÓ Épülettervező és Kivitelező Kft., valamint a között létrejött szerződés alapján elvégeztük. A kutatási munka végrehajtásának körülményeit, a kutatás megállapításait ebben a jelentésben foglaljuk össze. E kutatási munka 2. fejezetében röviden ismertetjük a vizsgálattal kapcsolatos előzményeket. A tömeg-rugó rendszerű vasúti pályaszerkezetek kialakításának elméleti hátterére a 3. fejezetben térünk ki. A vizsgálat során felhasznált, illetve figyelembe vett dokumentumokat a 4. fejezetben soroljuk fel. Jelen vizsgálat tárgyát képező DV-SILENT típusú rezgéscsillapító lemezek részletes műszaki leírását az 5. fejezet tartalmazza. A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító lemezekkel kapcsolatban korábban elvégzett vizsgálatok szempontunkból leglényegesebb eredményeit a 6. fejezetben közöljük. A BME Út és Vasútépítési Tanszék Vasúti Felépítményszerkezeti Laboratóriumában e kutatási munka keretében elvégzett rugalmassági (merevségi) vizsgálatokat a mérési eredmények feldolgozásával a 7. fejezetben részletezzük. A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító lemezek beépítésének feltételeit a budapesti és a vidéki nagyvárosok városi-, elővárosi kötöttpályás vasúti hálózatainak tömeg-rugó rendszerű felépítményeibe a 8. fejezetben határozzuk meg. 3
A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító lemezek végső alkalmassági minősítése, annak Műszaki Megfelelőségi Igazolása a 9. fejezetben található. Budapest, 2011. november 28. (Dr. Kazinczy László PhD.) Műszaki szakértő, témavezető 4
2. ELŐZMÉNYEK A környezetünk védelme iránti igények felerősödése a XX. század utolsó két évtizedében a vasúti közlekedést valamennyi ágazatban új megoldások alkalmazására késztette (a pályák és a járművek tekintetében egyaránt). Ennek egyik markáns területe a vasúti pálya pályaszerkezetekben megjelenő különböző zaj-, és rezgéscsillapító elemek, rendszerek. Így például nem csak a vasúti vágányok sínszálai, és sínleerősítései részesedtek egyre markánsabb rugalmas megfogásokban (szorítókengyelek, rugalmas közbetétek, rugalmas kiöntőanyagok, stb.), hanem a merev pályaszerkezetek is rugalmas alátámasztást, ágyazást kaptak. E megoldásokat a szakma tömeg-rugó rendszerű pályaszerkezeteknek nevezi. 2.1. ábra: A budapesti 4. számú földalatti gyorsvasúti vonal fokozott zaj-, és rezgésérzékenységű szakaszainak mintakeresztszelvénye állomások közötti pályaszakaszokon 5
A betonlemezek gumipaplanokkal történő ágyazása a hazai városi vasutaknál is megjelent az elmúlt években. A budapesti földalatti gyorsvasúti hálózat 4. számú vonalán a fokozott zaj-, és rezgésérzékenységű szakaszokon az elvárt rezgés csillapítás alapján tervezett méretekkel, és rugalmassági jellemzőkkel alakították ki a pályaszerkezetet alagúti- (2.1. ábra), és állomási szakaszokon (2.2. ábra) egyaránt. 1.1. ábra: A budapesti 4. számú földalatti gyorsvasúti vonal fokozott zaj-, és rezgésérzékenységű szakaszainak mintakeresztszelvénye állomások közötti pályaszakaszokon 6
Minthogy a vasúti kitérők zaj-, és rezgéskeltés szempontjából a folyóvágányokhoz képest kellemetlenebbek lehetnek a környezet számára, ezért a fővárosi, valamint a vidéki közlekedési vállalatok egyaránt a kitérők betonlemezei alá rugalmas gumiszőnyegeket helyeznek. E tömeg-rugó rendszerű pályaszerkezeti megoldást a BKV ZRt. építési és fenntartási előírásában is megjelentette (2.3. ábra) 2.3. ábra: Betonlemezes közúti vasúti kitérők pályaszerkezeti kialakításának keresztszelvénye a BKB ZRt. előírása alapján ( Közúti vasúti pályaépítési és fenntartási műszaki adatok és előírások ) 7
3. A TÖMEG-RUGÓ RENDSZERŰ VASÚTI PÁLYASZERKEZETEK KIALAKÍTÁSÁNAK ELMÉLETI ALAPJAI 3.1. Közelítő elmélet (egy szabadságfokú elmélet) Első közelítésben a szigetelt vágányrendszer egy szabadságfokú rendszerként értelmezhető, amelyben az úsztatott tömeg egy K merevségű és C csillapítású rugalmas anyaggal van elválasztva a felépítmény többi részétől (3.1. ábra). 3.1. ábra: Az egy szabadságfokú rendszer mechanikai modellje Ms c Kdin A szigetelt rendszernek a rezonanciafrekvenciája a következő általános képlettel határozható meg: fr = 1 2π K din ms (1) ahol a Kdin a rugalmas elem dinamikai merevsége, és m s a rugózott tömeg (mt rugózott vágánytömeg + az mr gördülőállomány tömeg 10%-a). A szigetelési érték a következőképpen határozható meg (db-ben): F LV = 20 log( átvitt ) = 20 log F 8 1 2 f gerjesztő 1 fr (2)
Ez azt jelenti, hogy a rezonanciafrekvenciának lényegesen alacsonyabbnak kell lennie, mint a gerjesztési spektrum domináns frekvenciáinak (amely 31,5 és 80 Hz között van, 50-63 Hz maximális értékekkel). A statikus teher alatti függőleges sínlehajlás (a vonat nyugalmi állapotában) általában maximum 3 mm lehet. Értéke a Hooke törvénye alapján számítható: δ = P K stat = mr g K stat (3) ahol mr a gördülőállomány tömege, és g = 9,81 m/s2. Mivel fgerjesztő >> fr, a beiktatási veszteség a következőképpen egyszerűsíthető le: f gerjesztő LV 40 log fr f gerjesztő = 40 log 1 K din 2π ms (4) ahol ms = mt + 0,1 * mr. Az r = Kdin/Kstat helyettesítéssel, és az (1) (4) képletek felhasználásával az összefüggés a következőképpen alakítható: m ( 0.1 mr + mt ) LV 40 log( 2π f gerjesztő ) + 20 log s = 40 log( 2π f gerjesztő ) + 20 log rk stat K din (5) vagy: ( 0.1 mr + mt ) δ LV 40 log ( 2π f gerjesztő ) + 20 log r 9,81 mr (6) A gördülőállomány tömege (mr) és a megengedett sínlehajlás általában adott értékek. A szigetelési tulajdonság így a két megmaradó változó körültekintő megválasztásával javítható, ami nem más, mint a rugózott vágánytömeg, és az r = Kdin/Kstat arány. 9
A műszaki megoldás tehát a következő: - Növelni a rugózott tömeget (mt), így minél mélyebbre kerül a vágányban a rugalmas anyag, annál nagyobb a rugózott tömeg, és így az elérhető szigetelés is (ez látható a előző oldalakon lévő ábrákon is); - Olyan rugalmas anyagot választani, amelynél a Kdin/Kstat arány a lehető legkisebb. 3.2. A valóságot jól modellező elmélet (több szabadságfokú elmélet) A valósághoz jobban hasonlító megközelítés alapján a felépítmény több szabadságfokú rendszerként modellezhető, amely minden vágányszerkezeti elem merevségét és a csillapítását figyelembe veszi. A vasúti vágány 3.2. ábrán vázolt rendszerrel modellezhető. 3.2. ábra: A több szabadságfokú rendszer mechanikai modellje Mu ksín csín Mkeresztalj kkeresztalj ckeresztalj Mágyazat kágyazat cágyazat Mtalaj ktalaj ctalaj A több szabadságfokú modell rugók és csillapítók bonyolult hálózatához vezethet. Az elektromos hálózatok dinamikus elemzéséhez hasonlóan, a tömeg-, merevségi és csillapítási adatok komplex mobilitásokká alakíthatóak. Egy konkrét pontban a mobilitás az M = v / F képlettel határozható meg, ahol v a pont sebessége, míg F a pontban mérhető erő, azaz az impedancia reciprok értéke. A mobilitások hálózata ezután Kirchhoff törvényeivel már számolható: 10
- az I áramerősség megegyezik az F erővel; - az U feszültség megegyezik a v sebességgel; - a Z impedancia megegyezik az M mobilitással. A vasúti pályatest mechanikai modellje a 3.3. ábrán látható elektromos hálózattá alakítható át, az ábra jelölései a következők: - - Tömeg mobilitások: MrM (sín tömeg); MsM (keresztalj tömeg); MbM (ágyazattömeg); MgM (talajtömeg). Merevségi mobilitások: 3.3. ábra: MrK (sínmerevség); MsK (keresztalj paplan merevség); MbK (ágyazati merevség); MbamK MgK (ágyazati paplan merevség); (talajmerevség). A vasúti pályatest mechanikai modelljének elektromos hálózati modellje F MsK MbK MsM MbamK MbM MgK MgM A modell lehetővé teszi az F erő folyásának kiszámítását a hálózat minden csomópontjában, és így a sebesség meghatározását is (v = F * M). A szigetelési tulajdonság ez alapján: LV = 20 log( Fátvitt ) = f (M ) F A mobilitások megválasztásával (pl. a rugalmas elemek merevsége és csillapítása) a rendszer szigetelési tulajdonsága befolyásolható. 11
4. AZ ALKALMASSÁGI DOKUMENTUMOK VIZSGÁLATHOZ FELHASZNÁLT Kutatómunkánkban a DV-SILENT típusú rugalmas rezgéscsillapító lemezek (termékcsalád) vizsgálatával összefüggő legfontosabb dokumentumok (forrásmunkák): 1. Termékismertető; 2. Elvégzett elméleti és gyakorlati vizsgálatok; 3. Megfelelőségi nyilatkozat; 4. Műszaki követelmények; 5. Szabványok, szabályzatok, előírások; Termékismertető A KARIATIDA Studió Kft. a kutatási munka megkezdése előtt a vizsgálat tárgyát képező rezgéscsillapító lemezekkel kapcsolatban egy termékismertetőt bocsájtott rendelkezésünkre: 1. DV-SILENT lépéshangszigetelő termékcsalád, KARIATIDA Stúdió Kft.; Elvégzett elméleti és gyakorlati vizsgálatok A KARIATIDA Stúdió Kft. által gyártott rezgéscsillapító lemezekkel (DV SILENT), kapcsolatban korábban már több hazai vizsgálatot végeztek. E vizsgálatokkal kapcsolatos jelentések: 1. Alkalmassági Vizsgálati Jegyzőkönyv Építőipari Műszaki Engedély Kiadásához, ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft., Budapest, 2010.03.18., A-192/2009; 2. Vizsgálati Jegyzőkönyv, ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft., Budapest, 2010.08.10., M-3156/2010; 12
Megfelelőségi nyilatkozat ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft. által a DV-SILENT típusú rugalmas rezgéscsillapító lemezekkel kapcsolatban elvégzett vizsgálatok eredményei alapján ÉME engedélyt állított ki: 1. Építőipari Műszaki Engedély Dokumentuma, ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft., Budapest, 2010.03.18., A-192/2009; Műszaki követelmények Minthogy jelen vizsgálat időpontjában folyamatban van a budapesti földalatti gyorsvasúti hálózat 4. számú vonalának építése, ezért az ott építendő felépítményi rendszerekre vonatkozó műszaki követelményeket is figyelembe vesszük kutatási munkánk során: 1. MŰSZAKI KÖVETELMÉNYEK A budapesti 4. számú metróvonal I. szakaszán építendő felépítményrendszerekre, BKV Rt. DBR Metró Projekt Igazgatóság, 2007. március. Szabványok, szabályzatok, előírások Az alkalmassági vizsgálat során az ide vonatkozó magyar és külföldi szabványokat, előírásokat egyaránt figyelembe vesszük: Szabványok: 1. DB AG NB 918071-1 Rezgéscsillapító lemezek műszaki szállítási feltételei (DBAG szállítási feltételei), ( Technische Lieferbedingungen Unterschottermatten of DB AG NB 918071-1 [delivery conditions of DB-AG]); 2. DIN-45673-1 (2000. május) Vasútpálya felépítmények rugalmas elemei 1. Rész: Statikus és dinamikus értékek számítása laboratóriumban (DIN-45673-1 [Mai 2000] Elastische Elemente des Oberbaus von Schienenfahrwegen Teil 1: Ermittelung statischer und dynamischer Kennwerte im Labor). 13
Előírások: 1. ORSZÁGOS VASÚTI SZABÁLYZAT I. kötet Országos közforgalmú és saját használatú vasutak, Közlekedési, Hírközlési és Vízügyi Minisztérium, 1994; 2. METRÓ P.1. Pályaépítési és fenntartási műszaki adatok, előírások, Budapesti Közlekedési Részvénytársaság, 2000; 3. Közúti vasúti pályaépítési és fenntartási műszaki adatok és előírások, Budapesti Közlekedési Részvénytársaság, Budapest, 2002. 4. Anforderungs Katalog zum Bau der Festen Fahrbahn, Deutsche Bahn, 1995. 14
5. A DV-SILENT TÍPUSÚ MŰSZAKI ISMERTETÉSE REZGÉSCSILLAPÍTÓ LEMEZEK A DV-SILENT hang-, és rezgésszigetelő termékcsaládot egyedi gyártási technológiával, újrahasznosított alapanyagokból (mértéke eléri a 80-90 %-ot), valamint környezetbarát adalékokból állítja elő a KARIATIDA Stúdió Kft. A cég partnere a Gumi-Chem Kft. által kifejlesztett eljárás lehetővé teszi, hogy az eddig hulladékként kezelt és jórészt égetéssel hasznosított gumiabroncsok, illetve más műszaki gumitermékek gyártása során keletkezett vulkanizált selejtanyagok egy új teljes értékű termékben hasznosuljanak. Ehhez felhasználásra kerülnek a gumikeverő üzemekben keletkező jelenleg deponált, vagy égetésre ítélt vulkanizálatlan gumikeverékek is. Teljessé téve a kört, az egyéb módosító anyagokhoz is gumiipari felhasználásra átalakított újrahasznosított olajat, vagy a kőolaj-feldolgozás maradék anyagait hasznosítják lágyítóként. A Gumi-Chem által kidolgozott technológiával olyan új anyag jön létre, amelynek belső része megőrzi az eredeti, kivulkanizált gumira jellemző egyes tulajdonságokat, és a kapott termék szerkezete pedig térhálós, szivacsos jellegű lesz (5.1. kép). Így körülbelül 20-40 %-kal kisebb a térfogatsűrűsége mint a hagyományos eljárással készült rezgéscsillapító gumiké. Ez teszi lehetővé a kimagasló rezgéscsillapító és hangszigetelő tulajdonságot, amely már néhány mm vastagságban is megmutatkozik. 5.1. kép: A DV-SILENT rezgéscsillapító gumilemez gyártása 15
A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító lemezek gyártását a KARIATIDA Stúdió Kft. saját laboratóriumi háttér és a külső szakértői támogatás segítségével folyamatosan felügyeli. Dokumentált módon, számítógépen rögzítve ellenőrzik a bejövő anyagok minőségét, a gumikeverék rheologiai tulajdonságát (EKTRON EKT-100H típusú berendezéssel), a térfogatsűrűséget analitikai pontosságú mérleggel, a szakítószilárdságot hagyományos gumiipari műszerrel. A DV-SILENT rezgéscsillapító lemezcsaládon belül három egymástól eltérő műszaki paraméterekkel rendelkező termék különböztethető meg: 1. DV-SILENT-A gumilemez (Termék kód: DVS-A 800); 2. DV-SILENT-B gumilemez (Termék kód: DVS-B 900); 3. DV-SILENT-C gumilemez (Termék kód: DVS-C 003). A termékek között alapvető műszaki különbség a testsűrűség tekintetében jelentkezik (5.2. kép): 1. DV-SILENT-A gumilemez: 800 kg/m³ ± 15 %; 2. DV-SILENT-B gumilemez: 900 kg/m³ ± 15 %; 3. DV-SILENT-C gumilemez: 800-900 kg/m³ ± 15 %. 5.2. kép: A DV-SILENT rezgéscsillapító gumilemez család A és B tagja DV-SILENT-A DV-SILENT-B 16
A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító termékcsalád tagjai a magasépítésben és a közlekedésépítésben egyaránt alkalmazhatók: Kontakt úsztatás meleg-, és hidegburkolatok alá helyezve; Úsztatott födémek úsztató rétegeként elhelyezve; Léghangszigetelés javítása (álmennyezet fölötti terekben-, gipszkarton falak közötti hézagokban-, zajvédő falakban elhelyezve); Testhangszigetelés (falak és födémek közé elhelyezve); Telepített gépek rezgéskeltésének csillapítása (gépalapok alá helyezve); Vasúti közlekedés által keltett szerkezeti rezgések csillapítása (tömeg-rugó rendszerű pályaszerkezetben elhelyezve). A DV-SILENT rezgéscsillapító lemezek 80-, 90-, illetve 100 cm széles, feltekercselt hengerekben kerülnek forgalmazásra. A lemezek gyártási vastagsága: 2-, 3-, 6-, 10-, 12 mm. Mindezeken túl a KARIATIDA Stúdió Kft. kívánságra egyedi vastagságban is legyártja a gumilemezeket. A rezgéscsillapító lemezek legfontosabb műszaki jellemzőit az 5.1. táblázat tartalmazza. 5.1. táblázat: A DV-SILLENT típusú rezgéscsillapító gumilemezek legfontosabb műszaki jellemzői Műszaki jellemző Vastagság Vastagsági tűrés Testsűrűség Szakító szilárdság Szakadási nyúlás Egység DV-SILENT-A DV-SILENT-B Vonatkozó szabvány mm 2, 3, 6, 10, 12 2, 3, 6, 10, 12 MSZ EN 12431:2000 % ± 15 ± 15 MSZ EN 12431:2000 kg/m³ 800 ± 15% 900 ± 15 % MSZ EN 1602:1998 N/mm² 0,15 0,30 MSZ EN ISO 527-3:1996 % min. 40 min. 80 MSZ EN ISO 527-3:1996 17
A DV-SILENT rezgéscsillapító gumilemezek dinamikai merevségét az ÉMI vizsgálatok alapján az 5.2. táblázat foglalja össze. 5.2. táblázat: A DV-SILENT rezgéscsillapító gumilemezek dinamikai merevsége [MSZ EN 29052-1:1993] Srsz. A gumilemez vastagsága és típusa Dinamikai merevség [MN/m³] 1. 2-mm vastag A gumilemez 51 2. 6-mm vastag A gumilemez 37 3. 6-mm vastag B gumilemez 71 4. 3+6-mm vastag A gumilemez 25 5. 6+6-mm vastag A gumilemez 19 A DV-SILENT-A típusú gumilemez hővezetési tényezője λ = 0,17 WmK (a vizsgálat 6-mm vastagságú mintán lett elvégezve.. Tűzvédelmi vizsgálatok eredményei alapján a DV-SILENT rezgéscsillapító gumilemezek az MSZ EN 13501-1:2007 szabvány szerint E, E fl tűzvédelmi osztályba sorolhatók A termékek csomagolásán elhelyezett adatlap a legfontosabb műszaki jellemzőket tartalmazza. 18
6. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ GUMILEMEZZEKKEL KAPCSOLATBAN KORÁBBAN ELVÉGZETT VIZSGÁLATOK A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító gumilemezekkel kapcsolatban korábban (2010) az ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft. végzett beható vizsgálatokat. A vizsgálatok eredményeként 3-dokumentum született: 1. Alkalmassági Vizsgálati Jegyzőkönyv Építőipari Műszaki Engedély Kiadásához, ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft., Budapest, 2010.03.18., A-192/2009; 2. Vizsgálati Jegyzőkönyv, ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft., Budapest, 2010.08.10., M-3156/2010; 3. Építőipari Műszaki Engedély Dokumentuma, ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft., Budapest, 2010.03.18., A-192/2009. A továbbiakban e dokumentumok tartalmát ismertetjük eredeti tartalommal, változatlan formában. 6.1. Alkalmassági Vizsgálati Jegyzőkönyv Építőipari Műszaki Engedély Kiadásához Az alkalmassági vizsgálat végrehajtásának körülményeit és eredményeit az ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft. kutatási jelentésben foglalta össze, melynek fő fejezetei: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Adatok; Követelmények és vizsgálati módszerek; Vizsgálatok és vizsgálati eredmények értékelése; Alkalmassági feltételek, ajánlások; Utóellenőrzés és egyéb feltételek; Mellékletek. A kutatási jelentés mellékletek nélküli anyagának másolata a következő oldalakon tekinthető meg. 19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
A kutatási jelentéshez 5-melléklet kapcsolódik: 1. Melléklet: Termékismertető; 2. Melléklet: Tűzveszélyességi vizsgálata; 3. Melléklet: Dinamikai merevség-, lépéshangszigetelés-, és lépéshangszigetelés-javítás vizsgálat 4. Melléklet: Hővezetési tényező meghatározása; 5. Melléklet: Szállítási-, terhelés alatti vastagság-, összenyomhatóság vizsgálat. A 2.-5. Mellékletek másolatait a következő 6.1.1.-6.1.4. fejezetek tartalmazzák. 32
6.1.1. Tűzveszélyességi vizsgálat 33
34
35
36
37
6.1.2. Dinamikai vizsgálat merevség-, lépéshangszigetelés-, 38 és lépéshangszigetelés-javítás
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
6.1.3. Hővezetési tényező meghatározása 55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
6.1.4. Szállítási-, terhelés alatti vastagság-, összenyomhatóság vizsgálat 67
68
69
70
6.2. Vizsgálati Jegyzőkönyv A dokumentum az előző 6.1. fejezetben részletesen ismertetett alkalmassági vizsgálatok körülményeit és eredményeit tartalmazza rövidített-, táblázatos formában a következő fejezetek szerinti bontásban: 1. 2. 3. 4. Adatok; Mintavétel; Vizsgálathoz használt mérőeszközök; Vizsgálati eredmények. A Vizsgálati Jegyzőkönyv anyagának másolata a következő oldalakon található meg. 71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
6.3. Építőipari Műszaki Engedély Dokumentuma A dokumentum az alábbi fejezeteket tartalmazza: I. II. Jogi szabályozás és általános feltételek; Az Építőipari Műszaki Engedélyre vonatkozó különleges feltételek 1. 2. 3. 4. 5. Adatok; Termékjellemzők és vizsgálati módszerek; Megfelelőségi Igazolás; Alkalmassági feltételek, ajánlások; Utóellenőrzés és egyéb feltételek. A dokumentum anyagának másolata a következő oldalakon található meg. 82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
7. A DV-SILENT TÍPUSÚ REZGÉSCSILLAPÍTÓ GUMILEMEZEK LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATA A BME TANSZÉKEIN 7.1. A gumilemezek statikus rugalmassági jellemzőinek vizsgálata A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító gumilemezek függőleges irányú (z-irányú) rugalmassága (merevsége) mechanikai szempontból a Dz [kn/mm] rugóállandóval-, illetve a rugóállandóból a Cz = Dz A [kn/mm³] összefüggés segítségével számítható ágyazási tényezővel [ C z [kn/mm³] jellemezhető (ahol A [mm²] a terhelő felület nagysága). A rugóállandó meghatározását célzó laboratóriumi vizsgálatok során függőleges irányú teher alkalmazása mellett, 2-induktív adó segítségével mértük a merev acéllemezek közé helyezett egyenként A = 250 x 250 mm² alapterületű gumilemezek elmozdulását (besüllyedését). A laboratóriumi méréseket a DV-SILENT-A és a DV-SILENT-B típusú gumilemezekre vonatkozóan egyaránt elvégeztük. Mindkét gumilemez típus esetében a rendelkezésünkre bocsájtott 6-, és 12 mm vastagságú gumilemezekből 30 mm vastagságig terjedően egymásra fektetett rétegrendszereken is végeztünk erő-út méréseket (6 mm, 6+6= 12 mm, 12 mm, 6+12 = 18 mm, 12+12 = 24 mm, 6+12+12 = 30 mm). Minden mérés alkalmával 4 terhelési ciklust (fel-le terhelést) alkalmaztunk. Az eredmények értékelése során az 1.-mérés adatait figyelmen kívül hagytuk. A vizsgálatok végrehajtásának módja a 7.1.-7.4. képeken látható. A táblázatok összetartozó erő-elmozdulás értékei alapján rajzolt diagramok (2-4. terhelési ciklus esetében) a 7.1.-7.12. ábrákon láthatóak. E diagramok nyomán matematikai eljárással szerkesztett lineáris erő-elmozdulás görbék (2-4. terhelési ciklus esetében) szintén a 7.1.-7.12. ábrákon láthatóak. Az erő-elmozdulás görbék vizsgálatakor a 0-10 kn erőérték-intervallum adatait vettük figyelembe tekintettel a betonlemezes pályaszerkezet önsúlyára, valamint az UIC 71 jelű vasúti terhelés nagyságára (görbék egyenleteit az ábrák tartalmazzák). Az egyenes egyenletek független változójának (x-változó) együtthatója matematikai szempontból a görbék meredekségei, fizikai jelentésük a vizsgált gumilemez mért rugóállandói (D z2 [kn/mm]; Dz3 [kn/mm]; Dz4 [kn/mm]). Az elvégzett laboratóriumi mérések alapján a DV-SILENT típusú rezgéscsillapító gumilemezek függőleges irányú rugóállandóit és ágyazási tényezőit a különböző gumilemez vastagságok esetében a 7.1. táblázat tartalmazza (a 2-4. vizsgálatok átlaga). 95
7.1. kép: A vizsgálathoz előkészített 250x250 mm² alapterületű gumilemezek 7.2. kép: A gumilemezek terhelésének körülményei 96
7.3. kép: A terhelőerőt kifejtő hidraulikus sajtó 7.4. kép: A gumilemezek összenyomódását érzékelő induktív adó 97
7.1. ábra: A DV-SILENT-A típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 13,605x - 4,1294 20 y = 16,387x - 7,6051 15 ] N [k rő E y = 15,235x - 6,4663 10 5 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Elmozdulás[mm] 7.2. ábra: A DV-SILENT-A típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (12 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 7,7672x - 3,7108 20 y = 7,2109x - 3,2509 15 ] N [k rő E y = 8,4422x - 4,6792 10 5 0 0 0,5 1 1,5 Elmozdulás[mm] 98 2 2,5 3
7.3. ábra: A DV-SILENT-A típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6 + 6 = 12 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 9,6495x - 7,1829 20 y = 9,4848x - 7,0334 15 ] N [k rő E y = 8,967x - 5,7071 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Elmozdulás[mm] 7.4. ábra: A DV-SILENT-A típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6+12=18 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 5,7548x - 4,135 20 y = 5,8562x - 4,2298 15 ] N [k rő E y = 5,8305x - 4,1108 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 Elmozdulás[mm] 99 2,5 3 3,5 4
7.5. ábra: A DV-SILENT-A típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (12 + 12 = 24 mm vastagság esetén) 25 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) y = 4,4912x - 4,965 20 y = 4,6751x - 5,9616 15 ] N [k rő E y = 4,6271x - 5,5537 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 Elmozdulás[mm] 7.6. ábra: A DV-SILENT-A típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6 + 12 + 12 = 30 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 3,6377x - 4,1391 20 y = 3,4606x - 3,2637 15 k [ rő ]E N y = 3,4497x - 3,168 10 5 0 0 1 2 3 4 Elmozdulás[mm] 100 5 6 7
7.7. ábra: A DV-SILENT-B típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6 mm vastagság esetén) 25 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) y = 19,276x - 8,1954 20 y = 17,298x - 6,0141 15 ] N [k rő E y = 17,94x - 7,0509 10 5 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Elmozdulás[mm] 7.8. ábra: A DV-SILENT-B típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (12 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 7,0148x - 4,5215 20 y = 6,8068x - 3,8929 15 ] N [k rő E y = 6,5865x - 3,325 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 Elmozdulás[mm] 101 2,5 3 3,5
7.9. ábra: A DV-SILENT-B típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6 + 6 = 12 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 10,659x - 7,5156 20 y = 9,977x - 6,8141 15 ] N [k rő E y = 8,4652x - 4,1054 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Elmozdulás[mm] 7.10. ábra: A DV-SILENT-B típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6+12=18 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 5,3813x - 4,4568 20 y = 5,7461x - 4,9401 15 ] N [k rő E y = 5,8445x - 5,1397 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Elmozdulás[mm] 102 3 3,5 4 4,5
7.11. ábra: A DV-SILENT-B típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (12 + 12 = 24 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 3,9067x - 4,6155 20 y = 3,874x - 4,1304 15 ] N [k rő E y = 3,6082x - 3,829 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 Elmozdulás[mm] 7.12. ábra: A DV-SILENT-B típusú gumilemez rugalmasság-vizsgálata során felvett erőelmozdulás diagramok (6 + 12 + 12 = 30 mm vastagság esetén) 2. mérés 3. mérés 4. mérés Lineáris(2. mérés) Lineáris(3. mérés) Lineáris(4. mérés) 25 y = 3,2638x - 3,5489 20 y = 3,5689x - 4,9117 15 ] N [k rő E y = 3,1864x - 3,4128 10 5 0 0 1 2 3 4 Elmozdulás[mm] 103 5 6 7
7.1. táblázat: A DV-SILENT-A és DV-SILENT-B típusú rezgéscsillapító gumilemezek statikus rugalmassági jellemzői (rugóállandók és ágyazási tényezők) DV-SILENT-A A vizsgált minta vastagsága Rugóállandó DV-SILENT-B Rugóállandó D [kn/mm] Ágyazási tényező C [N/mm³] D [kn/mm] Ágyazási tényező C [N/mm³] 6 mm 15,076 0,24 18,171 0,29 12 mm 7,807 0,13 6,803 0,11 6+6 = 12 mm 9,367 0,15 9,700 0,16 6+12 = 18 mm 5,814 0,09 5,657 0,09 12+12 = 24 mm 4,598 0,07 3,796 0,06 6+12+12 = 30 mm 3,516 0,06 3,340 0,05 A DV-SILENT típusú rezgéscsillapító gumilemezekkel kapcsolatban elvégzett rugalmassági mérések eredményei alapján megállapításainkat az alábbiakban összegezzük: 1. Az egymásra helyezett gumilemezek mechanikai szempontból sorba kötött rugókként működnek (2-szeres vastagság esetén 0,5-szörös rugalmasság figyelhető meg); 2. A gumilemezek a vasúti pályaépítésben szokásos (szükséges) értékű rugalmasságot biztosítanak (0,05-0,29 N/mm³); 3. A DV-SILENT-A és A DV SILENT-B típusú gumilemezek rugalmassága között maximálisan 20% eltérés tapasztalható változó előjellel; 104
7.2. A gumilemezek vízfelvevő képessége A DV-SILENT-A és DV-SILENT-B típusú gumilemezek vízfelvevő képességének meghatározása céljából két mérést végeztünk el. Az első vizsgálat során 60-perc időtartamban teljes terjedelmükkel víz alá helyeztük a mintákat. A nedves és száraz állapotban mért tömegkülönbségekből megkaptuk a felvett víz mennyiségét, melynek százalékos értékét a 7.2. táblázat tartalmazza. A második mérés alkalmával 10-terhelési ciklusban víz alatt tartottuk a mintákat, majd ezt követően szintén a nedves és száraz tömeg különbségeként megállapítottuk a felszívott víz tömegét, melynek százalékos értékeit a 7.3. táblázat tartalmazza. 7.2. táblázat: A gumilemezek vízfelvevő képessége a vizsgált minta tömegének százalékában 60-perc időtartamú vízfürdő után A minta vastagsága DV-SILENT-A DV-SILENT-B 6 mm 9,00 % 9,00 % 12mm 6,67 % 5,24 % 7.3. táblázat: A gumilemezek vízfelvevő képessége a vizsgált minta tömegének százalékában 10- terhelési ciklusban eltöltött vízfürdő után A minta vastagsága DV-SILENT-A DV-SILENT-B 6 mm 14,00 % 10,20 % 12mm 14,20 % 9,50 % A gumilemezek vízfelvevő képességének meghatározására irányuló vizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy a DV-SILENT típusú gumilemezek vízfelvevő képessége 514 % között változik terhelési módtól függően, tehát közlekedésépítési területeken történő felhasználásra alkalmasak. 105
7.3. A gumilemezek elektromos-ellenállásának vizsgálata A DV-SILENT típusú gumilemezek elektromos-ellenállásának meghatározása céljából a BME Villamosmérnöki Kar Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék munkatársai végztek méréseket 2010-folyamán. A vizsgálatokat 23 C-on, 35-% relatív páratartalom mellett, XS-típusú szigetelésvizsgálóval hajtották végre. A próbatestek alapterülete 2200 mm², vastagsága 7-mm (DV-SILENT-A), illetve 3-mm (DV-SILENT-B) volt. A laboratóriumi vizsgálatok során először a próbatestek ohmos ellenállását mérték meg különböző feszültségek mellett, majd az eredmények alapján a gumianyagok fajlagos ohmos ellenállását számították ki. Az idevonatkozó eredményeket a 7.4.-7.5. táblázatok foglalják össze. 7.4. táblázat: A DV-SILENT típusú gumilemezek elektromos ellenállásának értékei (R [Ώ]) Mérési pont DV-SILENT-A 100 V 250 V 500 V DV-SILENT-B 1000 V 100 V 250 V 500 V 1000 V 1. 6,00E+08 1,60E+08 7,50E+07 2,40E+07 >2E+9 5,00E+09 3,00E+09 7,00E+08 2. 3,00E+08 1,25E+08 6,20E+07 2,20E+07 >2E+9 5,00E+09 4,50E+09 8,00E+08 3. 2,20E+08 6,50E+07 3,00E+07 1,30E+07 >2E+9 >5E+9 5,00E+09 1,00E+09 7.5. táblázat: A DV-SILENT típusú gumilemezek fajlagos elektromos ellenállásának értékei (ρ [Ώ m²/m)]) Mérési pont DV-SILENT-A 100 V 250 V 500 V DV-SILENT-B 1000 V 100 V 250 V 500 V 1000 V 1. 6,00E+08 1,60E+08 7,50E+07 2,40E+07 >2E+9 5,00E+09 3,00E+09 7,00E+08 2. 3,00E+08 1,25E+08 6,20E+07 2,20E+07 >2E+9 5,00E+09 4,50E+09 8,00E+08 3. 2,20E+08 6,50E+07 3,00E+07 1,30E+07 >2E+9 >5E+9 5,00E+09 1,00E+09 A gumilemezek elektromos ellenállásának meghatározására irányuló vizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy a DV-SILENT típusú gumilemezek kellően nagy értékű ohmikus ellenállással rendelkeznek, tehát vasútépítési területeken történő felhasználásra alkalmasak. 106