تتعرض السكك إلى مجموعة من الأحمال والإجهادات، وعند تصميمها يتم حساب هذه الأحمال لمعرفة المواد والمكونات المناسبة لوضعها في مقطع السكة ليتحمل سعة الإجهادات المعرض لها ومن تلك الإجهادات المؤثرة “إجهادات الحرارة”.
الإجهادات الحرارية المؤثرة على السكك
- مع تذبذب درجات الحرارة من درجة الحرارة المنخفضة إلى درجة الحرارة العالية تتعرض قضبان السكك الطويلة الملحومة للضغوط الحرارية.
- مثال على ذلك الهند؛ حيث أن قيمة مدى ارتفاع درجة الحرارة (76°)، والحد الأقصى للاختلاف في درجات الحرارة (43°) في الشتاء و(38°) في الصيف، فتكون درجة الحرارة التي تسبب الإجهاد ما بين ™ و(tm+5)، حيث أن ™ هي متوسط درجة الحرارة السنوية للسكك الحديدية.
- يمكن أن يؤدي هذا الاختلاف إلى حدوث إجهاد طولي أقصى قدره (10.75 كجم/مم²) في الشتاء القارس وإجهاد ضغط بحوالي (9.5 كجم/مم²) في الصيف.
- مبدئيًا، يقرر أن الضغط الطولي بسبب الحمل الرأسي، وفرق الإجهاد بفعل انحراف الأحمال الرأسية عن خط مركز القضيب (eccentricity)؛ وقوة الحافة الرأسية للقضيب (top flange) والإجهادات الحرارية.
- كلها مشتركة لا يجب أن تتعدى (36 كجم/مم²) للسكة المستخدم فيها صفائح التثبيت (fishplate) على طولها، وهذا للسماح بهامش معين لبعض أنواع الإجهادات التي يصعب تقييم قيمتها.
- وتلك الإجهادات تعتبر إجهادات متبقية بعد عملية تصنيع القضبان، وبالنسبة للإجهادات الناتجة عن ثني القضبان على المنحنيات، وإشعاع الشمس على جانب واحد من السكة، وتسطح العجلات، وارتخاء العوارض الافقية، يتم الاحتفاظ بهامش (10%) من إجهاد الخضوع، وقُرر زيادة هذا الهامش إلى (25%).
- يتم أخذ إجهاد الخضوع لفولاذ السكك بنسبة (52%) من أقصى قوة لتحمل الشد (UTS)، على سبيل المثال؛ إذا كانت (UTS) تساوي (77.5 كغ/مم²)، فإن إجهاد الخضوع يساوي (40.3 كغ/مم²).
- والإجهاد المسموح به (10%) أقل منه لذلك يكون الناتج (36 كغ/مم²)، أما بالنسبة للقضبان الملحومة يتم إنقاص هذه القيم أكثر فالحد المسموح للإجهاد على القضبان الطويلة الملحومة (LWR) يساوي (40.3 كغ/مم²).
- وكذلك القضبان القصيرة الملحومة (SWR)بمقدار (25.25 كغ/مم²) يتم أخذ الهامش (25%) بعدها لهذه الضغوط على الترتيب (33) و(24) و(25) و(19.25) كغ/مم².
