Betonové pražce jsou klíčovou součástí železničního svršku. Jsou to konstrukční prvky, roznášející tlak koleje, uložené kolmo k ose koleje, z předpjatého betonu. Jsou nezbytnou součástí železniční infrastruktury. Dnes nejvíce používané betonové pražce nahrazují dřevěné i ocelové pražce nejen z důvodu nedostatku vhodného tvrdého dřeva a elektrické vodivosti pražců ocelových, ale také díky své vyšší hmotnosti a delší životnosti.
Historie a vývoj betonových pražců
Betonové pražce prošly dlouhým vývojem. Prvními pražci u nás byly kamenné bloky použité na koněspřežné dráze České Budějovice - Linec. Dalším materiálem pro výrobu pražců se stala ocel. S ocelovými pražci ve tvaru obráceného koryta lze snadno manipulovat vzhledem k jejich nízké hmotnosti. Betonové pražce se vyrábějí z předpjatého betonu. Beton začíná předčit dřevo. V osmdesátých letech se pražce z různých materiálů kombinovaly. Druhá fáze zavádění betonových pražců přichází v devadesátých letech. Snaha o zvyšování rychlosti si žádá vyšší přesnost geometrie koleje.
Vlastnosti a využití
Betonové pražce jsou navrženy tak, aby odolávaly mrazu a UV záření, což zajišťuje jejich dlouhou životnost. Vyšší hmotnost betonových pražců sama o sobě zvyšuje odpor kolejového roštu proti případnému vybočení. Při rekonstrukcích mostů se dává přednost průběžnému štěrkovému loži. Pražce se impregnují. Na koncích jsou pražce různým způsobem zpevněny proti praskání.
S budováním bezstykové koleje vystoupila do popředí nutnost zajištění dostatečné tuhosti kolejového roštu. Vyšší hmotnost betonových pražců sama o sobě zvyšuje odpor kolejového roštu proti případnému vybočení.
Typy betonových pražců
Existuje mnoho typů betonových pražců, které se často obtížně rozlišují. Nyní podrobněji k jednotlivým typům pražců, které se používají u nás:
Čtěte také: Chodníky z betonu: tipy a triky
Pražec SB 8P
- Pro podkladnicové upevnění se používá pražec SB 8P o délce 2,40 metru s hmotností 280 kg.
- Tento pražec se vyrábí na starších linkách maďarské výroby.
- Výztuž tvoří 42 drátů o průměru 3 mm.
- Předem předpjaté dráty jsou zvlněné a kotvené soudržností.
- Celý pražec je rovněž vybaven třmínkovou výztuží a kolem hmoždinek se osazují spirály.
- Úložná plocha pražce se nachází ve sklonu 1:20.
- Při výrobě pražce SB 8P se do ocelové formy nejprve uchytí hmoždinky pro upevnění podkladnic. Hmoždinky se uchycují speciálními šrouby nebo trny. Do formy se natáhne předpínací a třmínková výztuž a usadí spirály kolem hmoždinek. Po důkladném zhutnění betonu vibrátorem se pražce ve formách uloží v propařovacích komorách, kde dochází k urychlování tvrdnutí betonu. Teprve po dosažení cca 70% pevnosti betonu je uvolněna předpínací výztuž z čel forem. Pražce se vyklápí z forem a uskladňují na venkovních skládkách, kde musí před expedicí zrát ještě nejméně sedm dní.
Pražec B 91S
- Pro bezpodkladnicové upevnění se používají pražce B 91S o délce 2,60 m s hmotností 320 kg.
- Tyto pražce jsou vyráběny na upravených linkách původně produkujících pražce SB obdobnou technologií.
- Výztuž tvoří 10 profilovaných drátů o průměru 6 mm, třmínková výztuž se nachází pouze v oblasti úložných ploch.
- Stejně jako v případě pražce SB 8P se používají spirály kolem hmoždinek.
- Úložná plocha pražců je upravena v úklonu 1:40.
- Pražce B 91S vyrábí firma ŽPSV Uherský Ostroh v závodech Doloplazy, Uherský Ostroh a Nové Hrady.
- Pražec B 91S se vyrábí ve dvou variantách, a to B 91S/1 pro kolejnici 60 E1, 60 E2 (soustava UIC 60) a B 91S/2 pro kolejnici 49 E1 (soustava S 49), v obou případech s upevněním W 14.
- Vzorem pro vývoj pražců B 91S se staly německé pražce řady B 70. U tohoto pražce je závazný jeho vnější tvar. Každý z výrobců však používá jiný způsob vyztužení pražce.
Pražec U 94
- Výsledkem vlastního vývoje firmy BERON Čerčany se staly pražce U 94.
- Délka pražce je 2,60 m a hmotnost 330 kg.
- Vyráběly se jak v modifikacích pro podkladnicové upevnění s úložnou plochou v úkolonu 1:20, tak pro bezpodkladnicové upevnění s úložnou plochou v úklonu 1:40.
Betonové výhybkové pražce
Zcela odlišně se konstruují betonové výhybkové pražce, které se používají hromadně teprve od roku 1995. Tyto pražce jsou vyráběny v ŽPSV Uherský Ostrov - závod Doloplazy na lince italské firmy STIARM. Vyrábějí se rovněž technologií předem předpjatého betonu, ale výztuž není kotvena soudržností. Využívá se zde princip tzv. přikotvování. U všech příčných pražců se používají převážně otevřené hmoždinky.
Rozměry a váha
Běžný betonový pražec má rozměry cca 150 x 260 x 2600 mm a váží kolem 80 kg. Nicméně, existují i menší varianty, například pražec 60x15x5 cm váží 11 kg. Následující tabulka shrnuje rozměry a váhy některých typů pražců:
| Typ pražce | Délka (m) | Hmotnost (kg) |
|---|---|---|
| SB 8P | 2,40 | 280 |
| B 91S | 2,60 | 320 |
| U 94 | 2,60 | 330 |
| Běžný pražec | 2,60 | 80 |
| Malý pražec | 0,60 | 11 |
Moderní technologie a inovace
Rektifikační železobetonové pražce
K jedné z nejprogresivnějších pražcových technologií patří konstrukce s použitím rektifikačních železobetonových pražců. Kolejnice nejsou přímo připevněny k pražcům, ale jsou k nim připevněny pomocí železničních pražců. Dřevěné pražce obvykle používají ocelové železniční pražce, zatímco betonové pražce obvykle používají kompozitní materiál.
Tato součást, která je obvykle přesně kovaná ze speciální pružinové oceli nebo kompozitních materiálů, má svou hlavní funkci inteligentně vést a tlumit energii. Když na kolejnici dopadnou desítky nebo dokonce stovky tun kolového zatížení, destička se díky své pečlivě navržené elasticitě okamžitě promění v účinný „rozptylovač síly“, který změkčí a rozloží masivní koncentrovanou nárazovou sílu a rovnoměrně ji přenese na širší povrch pražce níže. Tím se výrazně snižuje koncentrace napětí na pražci a účinně se zabraňuje závažným škodám, jako jsou praskliny a poklesy. Zároveň to funguje jako přesný „tlumič nárazů“, který absorbuje vysokofrekvenční vibrace a energii nárazu mezi kolem a kolejnicí, čímž se výrazně snižuje hluk a výrazně se zlepšuje plynulost provozu vlaku a pohodlí cestujících.
Konstrukce spojovacích desek
Konstrukce spojovacích desek je plná důmyslných inženýrských nápadů. Jejich povrchy jsou těsně připevněny ke spodní části kolejnic a často mají protiskluzové vzory nebo vyvýšené drážky, které zajišťují, že se kolejnice neposouvají vlivem obrovských bočních sil (například při otáčení vlaku) a pevně se „zajistí“ na kolejnicích. Spodní část je tvarována podle různých typů pražců (plochý povrch betonových pražců nebo drážky dřevěných pražců), aby se dosáhlo stabilní opory. Mnoho základních desek také integruje nebo je spárováno s vysoce výkonnými elastickými podložkami, například vložením vrstvy „gumové pružiny“ mezi ocel a beton/dřevo, což dále zvyšuje tlumicí a izolační vlastnosti.
Čtěte také: Vlastnosti betonových podlah
Funkce spojovacích desek
- Ochrana kolejnice před opotřebením: Protože kontaktní tlak mezi kolejnicí a pražcem je velmi vysoký, je nutné tento tlak snížit, aby byl pražec chráněn. U dřevěných pražců je nutné zvětšit kontaktní plochu, aby se napětí rozložilo. Na obrázku kovové podložky červený rámeček vyznačuje výstupek paty kolejnice a žlutý rámeček výstupek podložky. Plocha žlutého rámečku je větší než plocha červeného rámečku. Se zvětšením plochy se přirozeně snižuje napětí rozložené na pražci. U betonových pražců je požadavek na rozptyl napětí relativně menší, protože beton vydrží větší napětí než dřevo. Během provozu vlaku však v důsledku nerovností kolejnice, kruhovitosti kol a změn pevnosti koleje může dynamický náraz dosáhnout až dvojnásobku hmotnosti vlaku. I takový silný náraz může betonové pražce poškodit.
- Rovná kontaktní plocha pro patku kolejnice: Horní plocha pražce není absolutní rovina. Původně není plocha projekce patky kolejnice na pražci velká. Pokud kontaktní plocha není rovná, bude kontaktní plocha ještě menší.
- Prevence posuvu kolejnice: Na straně paty kolejnice, která je v kontaktu s pražcem na kovové podložce, jsou dva „stupně“ (které se shodují s okraji červeného rámečku na obrázku), takže tato podložka se nazývá dvojitá ramenní podpěra. Tyto dva „stupně“ mohou zabránit bočnímu pohybu kolejnice. Pokud se kovová podložka použije v kombinaci s hroty, nemůže poskytnout dostatečné podélné uchycení kolejnice, proto je nutné společně použít protiskluzové zařízení, které bude vysvětleno později. Součinitel tření mezi kompozitní kolejnicovou podpěrou a železnice je větší než mezi betonovým pražcem a kolejnicí.
- Zajištění úhlu sklonu kolejnice: Kovová podložka kolejnice má také funkci zajištění úhlu sklonu kolejnice. Kolejnice není umístěna kolmo k pražci, ale je nakloněna dovnitř (na straně rozchodu) o určitý úhel, což může zajistit lepší kontaktní plochu mezi kolem a kolejnicí. Úhel sklonu kolejnic v severoamerických železnicích je 1:40.
Antivibrační pryžové mříže a ochrana proti bludným proudům
V moderních pražcových technologiích se používají železobetonové pražce s různými způsoby upevnění žlábkové kolejnice (Vossloh, Ortec, Sedra) v kombinaci s antivibračními pryžovými mřížemi. Současným cílem je zajištění maximální izolace celého průřezu tramvajového tělesa a kolejnice s důrazem na snížení nepříznivého vlivu bludných elektrických proudů na inženýrské sítě, ležící pod tramvajovým tělesem.
Výroba betonových pražců v KŠ PREFA
Firma KŠ PREFA vybudovala novou halu, jejíž dominantou je linka na betonové železniční pražce. Závod KŠ PREFA ve Štětí se věnuje většinou přípravě zakázek „na klíč“ - atypických betonových výrobků podle konkrétních požadavků zákazníka, jako jsou třeba části lávek z vysokopevnostního betonu. Díky nové automatizované lince na železniční pražce teď máme možnost vytvářet produkt, jenž lze vyrábět průběžně.
Rozhodnutí o výrobě pražců vzniklo v době, kdy společnost Skanska, její divize zabývající se dopravními stavbami, byla zavázána spolupracovat s českými dodavateli. Ve chvíli, kdy Prefu převzal současný majitel, bylo rozhodnuto v tomto plánu pokračovat.
Technologie výroby a kapacita
Na lince KŠ PREFA se pražce vyrábějí a přepínají na dlouhé dráze v řadách za sebou. Celá délka se najednou zabetonuje a po vyzrání betonu se pražce rozřezávají na jednotlivé kusy. Linka má poměrně velkou míru automatizace a robotizace, to vždy odpovídá finančním možnostem a se smysluplnou návratností: máme automatizovanou dopravu betonu z betonárny do haly, máme automatizovanou pilu, která pražce řeže. Mají i nadstandardní způsob sledování geometrie: zařízení, které s vysokou přesností skenuje povrch výrobků.
Firma je schopna vyrábět téměř čtyři sta pražců denně, je to tedy téměř sto tisíc pražců za rok. V tuto chvíli je hlavním zákazníkem Správa železnic. Výrobu je možné ještě rozšířit o další typy pražců nebo tyto pražce připravit na jiný typ upevnění. Většina linky při úpravách zůstane stejná, protože rozchod kolejí bude stejný i délka pražce. Technicky je linka připravená.
Čtěte také: Betonové květináče pro dům i zahradu
Materiály a udržitelnost
Používá se beton jedné z vyšších tříd pevnosti, ale standardní kvality. Technických řešení, jak vyrábět pražce, je více. Výběr technologie závisí také na tom, jak velkou výrobní kapacitu vlastně potřebujete. Budou se používat nějaké směsné cementy, které nemají tak rychlý nástup pevnosti. Pak bude potřeba beton prohřívat, na což je linka již připravena.
V rámci ekologických iniciativ se voda z chlazení přesouvá do sedimentačních nádrží, z nichž se voda přesouvá přes kalolis, kde se odstřeďuje vzniklý prach. Vodu takto čistí a potom ji přečerpávají zpět do nádrží a vracejí ji do oběhu celého procesu.
Energetická účinnost
V portfoliu výrobků KŠ PREFA je tzv. „hala systém“, jenž se skládá ze stěnových zateplených nosných prvků a betonových střech, jež byly použity na stavbu nové haly. Díky tomu, že je střecha i celý plášť budovy dobře izolovaný, šetří se spousta energie jak v létě, tak v zimě. V halách tedy nemohou být teploty, které by výrazně kolísaly. Proto se investovalo více do budovy, aby měla stabilnější klima. Technologická linka má v sobě navíc zabudován systém předehřívání a ohřívání forem, který se používá v Holandsku, Švédsku či v Německu.
Normy a technické specifikace
Na provádění, měření a kvalitu prací se vztahují příslušné ČSN, obecně závazné předpisy nebo normy výrobců v plném znění. Jsou to zejména:
- ČSN EN 13230-1 Železniční aplikace - Trať - Betonové příčné a výhybkové pražce - Část 1: Všeobecné požadavky
- ČSN EN 13230-2 Železniční aplikace - Trať - Betonové příčné a výhybkové pražce - Část 2: Předpjaté monoblokové pražce
- ČSN EN 13230-3 Železniční aplikace - Trať - Betonové příčné a výhybkové pražce - Část 3: Dvojité železobetonové pražce
- ČSN EN 13230-4 Železniční aplikace - Trať - Betonové příčné a výhybkové pražce - Část 4: Předpjaté pražce pro výhybky a křižovatky
- ČSN EN 13230-5 Železniční aplikace - Trať - Betonové příčné a výhybkové pražce - Část 5: Zvláštní prvky
- ČSN 73 6301 Projektování železničních drah
Na dodávky materiálů požadovaných k provedení koleje se vztahují příslušné certifikáty jakosti ISO a dále zejména ČSN EN 13145 Železniční aplikace - Tratě - Dřevěné příční a výhybkové pražce.
Konstrukce a práce
Kolej stykovaná je z mechanicky spojených kolejnicových pásů. Obsahem standardu je přivezení kolejových polí, uložení na kolejové lože a směrová a výšková úprava podbitím každého pražce podbíječkou.
Kolej stykovaná z kolejnic je mechanicky spojená z kolejnic. Obsahem standardu je příprava a přísun veškerého materiálu (kolejnic, pražců, podkladnic, můstkových desek, spojek, svěrek a kolejnicových upevňovadel, polyetylenových podložek pod podkladnice, pryžových podložek mezi patou kolejnice a podkladnicemi, těsnících zátek do vložek pražců z předpjatého betonu), manipulace pomocí autojeřábu, rozdělení pražců, montáž pomocí vrtačky pražců a utahováku, osazení kotevních šroubů včetně zalití u koleje na podkladu z betonu, směrovou a výškovou úpravu koleje s podbitím každého pražce třemi záběry podbíječkou včetně dotažení, očištění a naolejování spojkových a svěrkových šroubů před zahájením provozu.
Vnitrostaveništní přesun a technologická manipulace
Vnitrostaveništním přesunem se rozumí veškerá manipulace s materiálem nezbytným ke zhotovení požadované konstrukce (práce) v rámci staveniště ze skládky po jeho zabudování.
- Pro dráhy kolejové normální a širokorozchodné do 50 m.
- Pro dráhy kolejové úzkorozchodné pro kolejnice a pražce do 3 m, ostatní do 10 m.
- Pro metro vodorovně do 50 m, svisle do 3 m.
- Pro dráhy kolejové městské do 30 m.
- Pro montáže kolejových polí na montážní základně do 600 m.
- Pro zřízení mostnic vodorovně po celém mostě do 20 m od vnějšího líce závěrné zídky.
Způsob měření
Množství měrných jednotek pro příplatek k ceně za ztížení prací se určuje v m jako součet délek jednotlivých překážek na každé straně koleje nebo výhybky. Délka pro výpočet množství měrných jednotek příplatků za ztížení práce se určuje:
- u překážek jejich délkou v m v pásmu vedle koleje nebo kolejového rozvětvení,
- v tunelu délkou osy koleje v m mezi svislými rovinami proloženými oběma portály tunelu,
- při rekonstrukcích koleje v m měřeno v ose koleje,
- u kolejových rozvětveních v m jejich rozvinuté délky.
Měrnou jednotkou kolejnicového pásu je 1 m. Délka prozatímního přípojného pole se měří v m délky přípojného pole násobené počtem jeho vložení. Délka koleje přímé i v oblouku se určí v m její osy. Do celkové délky se nezapočítává délka kolejového rozvětvení.
tags: #betonove #prazcove #pole #informace