VMK 10 [režim kompatibility] - vsb.cz

1

VŠB-TUO Technická univerzita Ostrava 1

M. Rosmanit B [email protected]

VÝSTAVBA MOSTŮ(2018 / 2019)

ŽB trámové mosty 2VŠB-TUO

Charakteristika a oblast použití- charakteristický příčný řez vznikne vylehčováním desek a

odstraňováním převážné části taženého (nenosného) betonu

- původně rovnoměrně uspořádaná výztuž se soustředí do relativně úzkého prostoru, spolupůsobení s tlačeným betonemzajišťují jednotlivé trámy

- základním nosným prvkem je tedy soustava trámů (min. 2 ks),vzájemně spojených deskou mostovky a příčnými ztužidly

- uspořádání v příčném a podélném směru závisí na dopravních požadavcích

běžná rozpětí:10 – 20 m (max. 35 m) - prosté trámy20 – 40 m (max. 50 m) - spojité trámy

2


Charakteristika a oblast použití- v minulosti pokrývaly ŽB trámové mosty oblast rozpětí, na které

se v současnosti navrhují mosty z předpjatého betonu- navrhují se pouze vyjímečně

hlavní důvody změny:- konstrukční – větší konstrukční výška (více materiálu, prostor)- technologické – realizace převážně monolitická, částečně prefa- provozní – trhlinky hlavně v oblasti podpor - trvanlivost

vhodnost použití:- dostatečná stavební výška- vhodné podmínky pro realizaci (časové, prostorové)

realizace monolitickým způsobem na skruži

- časem se vyvinulo více konstrukčních a statických systémů


Charakteristika a oblast použitíkonstrukční výška trámů:

(1/10 – 1/15) L - prosté trámové nosníky – PK(1/7 – 1/10) L - prosté trámy (2 trámy) – železnice

(1/14 – 1/25) L - spojité trámové nosníky (konst. výška) – PK(1/14 – 1/22) L - spojité trámy (2 trámy) – železnice

(1/20 – 1/35) L - spojité tr. nosníky (proměnná výška) – střed – PK(1/11 – 1/14) L - spojité tr. nosníky (proměnná výška) – podpora – PK

3


Základní prvky trámové nosné konstrukcetrám:

- příčný řeztrámu má nejčastěji tvar T nebo I- poměr šířky a výšky žebra bývá b/h = (1/3 – 1/7)

- co největší snížení hmotnosti trámu

- štíhlé trámy se v podporových oblastech rozšiřují- zmenšení smykových napětí a také hlavních napětí


Základní prvky trámové nosné konstrukcepříčná ztužidla - příčník:

- ztužidla zajišťují svislou polohu trámů a roznos zatížení(příčná ohybová tuhost mostu)- spolu s deskou a trámy tvoří tzv. nosníkový rošt

- nejúčinnější spojení trámů zajišťují podporová ztužidlaa ztužidlo uprostřed rozpětí – lichý počet ztužidel

4


Základní prvky trámové nosné konstrukcepříčná ztužidla - příčník:

- výška podporových ztužidel se volí – obyčejně výška hlavního trámu, mezilehlá ztužidla mají výšku (0,5 – 0,75) trámu

- tvary příčných ztužidel mívají často různé tvary – v závislosti na konstrukčních a provozních podmínek


Základní prvky trámové nosné konstrukcedeska mostovky:

- většinou je deska uložená na hlavních trámech, spojená monol.- tloušťka by neměla být menší než 150 mm

- u větších rozpětí desky (nad 6,0 m) je hospodárné předepnutí- vyztužení a tvar desky musí respektovat statické namáhání,

ale také lokáln účinky kolových tlaků

5


Základní prvky trámové nosné konstrukcekomorový průřez:

- vzniká spojením všech tří základních prvků (spodní deska)- komorový průřez je častý pro předpjatou alternativu pro

větší rozpětí- nejčastěji se vytváří u podpor

základní tvar- výška ku šířce: 1:1 – 1:2,5- stěny komory: min. 250 mm, kolmé nebo šikmé- spodní deska: min. 150 mm


Charakteristické příčné a podélné řezypozemní komunikace: (horní mostovka)- existuje více typů v závislosti na rozpětí, šířkovém uspořádání

na mostě a potřebné volné výšce pod ním- dělí se hlavně na mosty s horní nebo dolní mostovkou

6


Charakteristické příčné a podélné řezyželezniční mosty: (horní mostovka)

- jednodušší uspořádání příčného řezu- pro každou kolej se navrhuje samostatný dvojtrám,

vylehčený uprostřed


Charakteristické příčné a podélné řezymosty s dolní mostovkou:- používaly se hlavně při přemostění překážek s nedostatečnou

stavební výškou- hlavní nosný trám bývá plnostěnný nosník tvaru I, vylehčení lze

dosáhnout příhradovým nebo Vierendelovým nosníkem- nevýhodou je velká pracnost a výška hlavních nosníků (vzhled),

malá šířka vozovky a složité připojení mostovky k hl. trámu

7


Charakteristické příčné a podélné řezymosty s dolní mostovkou:

- tvary parapetních trámových mostů v podélném směru


Statické působenístatický systém:

- prosté nosníky- spojité nosníky- gerberovy nosníky- vetknuté nosníky- nosníky s převislými konci

- většinou se jedná o staticky neurčité soustavy – namáhání ohybovými momenty My, posouvajícími silami Vz, případněkroutícími momenty Mx

- spolupůsobení v příčném směru zajišťují ztužidla a částečnětaké deska mostovky

- trámy uvažujeme jako T průřezy (spolupůsobící šířka desky)spolu s příčnými ztužidly vytváří rovinnou konstrukci- roštová soustava

8


Statické působenístatický systém:

- u ŽB roštových soustav je spojení hlavního trámu a příčníku v bodech křížení uvažováno jako „tuhý uzel”

- pruty obou soustav mají společný průhub a společné pootočení okolo os obou prutů

- roštové systémy je možné řešit - silová metoda (klasická metoda)- deformační metoda (klasická metoda)- přibližné metody (nekonečně tuhé ztužidlo, pružné ztužidlo)- numericky (komplexní numerické řešení MKP)


Statické působenísilová metoda:

- stupeň statické neurčitosti se rovná trojnásobku počtu uzlů

- v kadém uzlu je nutné zavedení 3 neznámých vazbových sil X1, X2 a X3 zajišťujících chování roštové konstrukce

- uvolněním vazeb v uzlech se neznámé veličiny X1 – Xn

vypočítají ze soustavy n- podmínek rovnováhy spojitosti

9


Statické působenídeformační metoda:

- v tomto případě jsou neznámými veličiny 3 složky uzlových přemístění – svislý posun (w), pootočení prutu (φx) (hlavního nosníku), pootočení prutu (φy) (příčníku)

- řeší se základní prvek (jako oboustranně vetknutý prut), zatíženýv uzlech od vnějšího zat. a silami a momenty z okolních prutů

- v běžné praxi se využívají přibližné a numerické metody (MKP) - FEAT- NEXIS- SCIA.ESA- ANSYS


Statické působenípřibližné metody řešení roštů:

- zjednodušení se dosáhne idealizací výpočetního modelu (zanedbání vlivu kroucení – torzní tuhost trámů a ztuženía zavedením „fiktivního” ideálního příčníku ve středu rozpětí,který nahrazuje všechna mezilehlá ztužidla)

- pro ŽB žebrové konstrukce lze tyto předpoklady popsat tzv.roštovou tuhostí (Leonhardt):

L - rozpětí [m]a - osová vzdálenost hlavních trámů [m]IHT - moment setrvačnosti hlavního trámu [m4] μ = 1 pro 1-2 ztužidlaIPR - moment setrvačnosti příčníku [m4] μ = 1,6 pro 3-4 ztuž.μ - součinitel závisející na počtu ztužidel μ = 2 pro 1-2 ztužidla

10


Statické působenípřibližné metody řešení roštů:

- všechny přibližné způsoby výpočtu jsou založeny na určenípříčného roznosu na jednotlivé trámy při dané poloze zatížení

- průběh čar příčného roznosu závisí na velikosti roštové tuhosti ρ, resp. tuhosti příčných ztužidel


Statické působenípřibližné metody řešení roštů:- čára příčného roznosu je zároveň příčinkovou čarou př. roznosu

(určuje jaký podíl statického zatížení působícího v místě (postupně) a, b, c, d připadá na zkoumaný (zatížený) trám)

- každému nosnému prvku odpovídá 1 příč. čára příčného roznosu - nejčastěji se využívají tyto metody řešení (dle tuhosti ztužidla):

- metoda nekonečně tuhého ztužidla

- metoda pružného ztužidla

- příčný roznos podle jiných metod

(Guyon-Massonnet)

11


Statické působenímetoda nekonečně tuhého ztužidla:- princip – náhrada všech mezilehlých příčníků jedním ohybově

nekonečně tuhým příčníkem umístěným ve středu rozpětí

- pořadnice příčinkové čáry příčného roznosu zatížení pro vybraný trám stanovíme tak, že ho zatížíme jednotkovou siloua určíme podíly této síly připadající na jednotlivé prvky

- existuje více způsobů výpočtu pořadnic příčinkové čáry:- jednoduchý je výpočet pořadnic založený na analogii výpočtu napětí v průřezu namáhaném mimostředným tlakem


Statické působenímetoda nekonečně tuhého ztužidla:

P - síla P = 1M - moment M = P.ee - vzdálenost trámu, pro který příčinkovou čáru příčného roznosu

počítáme (resp. působiště síly F) od středu I - moment setrvačnosti trámu ke středu příčného řezu (uvažuje se

pouze druhý člen (Steinerův doplněk) se vzdáleností zj a jednotkovou plochou

zi - vzdálenost místa, ve kterém počítáme ... od středuhodnoty jsou kladné na straně působící síly P = 1

po úpravě:

12


Statické působenímetoda nekonečně tuhého ztužidla:- další postup může

být např. dle obr.:


Statické působenímetoda pružného ztužidla:- princip metody je podobný

- lepší výstižnost této metody je v tom, že zohledňuje skutečnouohybovou tuhost příčného ztužidla

- ztužidlo uvažujeme jako nosník na pružných podporách (trámy)

- velikost neznámých sil Fi (zároveň tvoří pořadnice příčinkových čar příčného roznosu) se určí z podmínek spojitosti deformací příčného ztužidla a podmínek rovnováhy sil a momentů

- pořadnice mohou být tabelovány – viz literatura

13


Statické působenímetoda pružného ztužidla:- princip metody je podobný

- lepší výstižnost této metody je v tom, že zohledňuje skutečnouohybovou tuhost příčného ztužidla

- ztužidlo uvažujeme jako nosník na pružných podporách (trámy)

- velikost neznámých sil Fi (zároveň tvoří pořadnice příčinkových čar příčného roznosu) se určí z podmínek spojitosti deformací příčného ztužidla a podmínek rovnováhy sil a momentů

- pořadnice mohou být tabelovány – viz literatura


Statické působenínumerické metody řešení roštů:- MKP umožňuje komplexní prostorové řešení roštových soustav

(kolmých i šikmých)

- využitím 1D prvků (BEAM) modelujeme hlavní trámy a mezilehlé příčníky jako T průřezy (trám + spolupůsobící šířka desky) – s těžištěm prvku

14




- modernější přístupy využívají kombinaci 1D a 2D prvků, spolupůsobící šířka bývá počítána automaticky

- skutečné spolupůsobení desky mostovky s žebrem trámu je ve skutečnosti složitější než podle normových přístupů (pevněstanovená hodnota)

- spolupůsobení vyplývá z průběhu smykového toku mezi žebrem rámu a deskou – průběh hlavních tlakových napětí)




- modernější přístupy využívají kombinaci 1D a 2D prvků, spolupůsobící šířka bývá počítána automaticky

- skutečné spolupůsobení desky mostovky s žebrem trámu je ve skutečnosti složitější než podle normových přístupů (pevněstanovená hodnota)

- spolupůsobení vyplývá z průběhu smykového toku mezi žebrem rámu a deskou – průběh hlavních tlakových napětí)

15




- při vyhodnocení vnitřních sil a napětí na „kombinovaném“ modelu (trám, deska) je zapotřebí uvážit tzv. „superponované“účinky vnitřních sil z desky a trámu (těžiště ideálního průřezu)

Mdim=MT+mD.b+NT.eT+nD.b.eD

MT - moment na trámu [kN]md - moment na desce [kN/m]

NT - normálová síla v trámu [kN]nD - normálová síla v desce [kN/m]


Statické působenínumerické metody řešení roštů:- některé výpočetní systémy jsou schopny provést „superpozici”

automaticky

MKP model -prostorová deformace

vybraný T průřez-síly v žebru trámu N+ a M+

výsledný moment na T-průřezu

16




- při vyhodnocení vnitřních sil a napětí na „kombinovaném“ modelu (trám, deska) je zapotřebí uvážit tzv. „superponované“účinky vnitřních sil z desky a trámu (těžiště ideálního průřezu)

Mdim=MT+mD.b+NT.eT+nD.b.eD

MT - moment na trámu [kN]md - moment na desce [kN/m]

NT - normálová síla v trámu [kN]nD - normálová síla v desce [kN/m]


Statické působeníposouzení únosnosti:- při dimenzování trámového prvku spolupůsobí část desky beff

(T-průřez)- pokud prochází N.O. deskou, posuzujeme průřez jako

obdélníkový, jinak jako T-průřez

- podmínka spolehlivosti – celková odolnost průřezuMRd = MRfd + MRbd ≥ MSd

17


Statické působenívyztužení T průřezu:- výztuž rozmisťujeme v trámu dle statického posouzení- konstrukční uspořádání a zásady jsou stejné jako u desky


Statické působeníkomorový průřez:- hlavní výztuž se koncentruje pod stěny komory – převedení

výztuže u spodních vláken do horní desky u nadpodporovýchprůřezů

- v této oblasti bývá deska a stěny zesílené

- stejným způsobem bývá zesílená také smyková výztuž - ohyby, zhuštění třmínků, větší počet střižných ploch

18


Trámové mosty s převislými konci- vyložením konzol se na prostém nosníku se na prostém

nosníku s převislými konci vlivem nadpodporových momentůzmenšují mezipodporové momenty=> menší konstrukční výška, nebo větší rozpětí

- vhodným vyložením konzoly můžeme dosáhnout vyrovnánímomentů nad podporou a ve středu rozpětí – vyložení cca 0,4 L

- omezení vyložení je většinou omezeno průhybem – Lvylož. / 500nevýhody:- zvětšení reakcí – nároky na ložiska a pilíře- zvýšené dynamické účinky (δ ≈ 2,0) – je nutné použití

přechodové desky mezi volným koncem desky a terénem


Trámové mosty vetknuté- vetknutím trámů do „nepootočitelné“ podpory se ohybové

momenty přesouvají od středu rozpětí k podporám- při využití náběhů (přímkové, parabol.) je tento jev výraznější- je možné dosažení malé výšky mezipodporových průřezů, nebo

zvýšení rozpětí

- používají se při požadavku velmi štíhlé konstrukce- založení je poměrně náročné – masivní, „nepootočitelné“ podp.- vyžadují se také další konstrukční úpravy (dilatace)

- zamezení vzniku normálové síly – reakce v opěře v závislostina podélném posunu od reologických účinků betonu (smršťování) a při změnách teploty

- řešení – v jedné opěře se umožní „posuvné vetknutí“změna statické neurčitosti (z 3x na 2x a méně), typ úpravyzávisí na konstrukčních možnostech a vlastnostech zeminy

- při použití náběhů se snižuje smykové namáhání (větší průřez)- tento typ mostů je konstrukčně složitý – ztrácí na aktuálnosti

19


Trámové mosty vetknuté


Spojité trámové konstrukce- používají se pro větší délku přemostění, pro více polí- staticky je příznivé rozdělení ohybových momentů (po délce)

- umožňuje návrh štíhlejších konstrukcí

- jsou nejvíce využívané současnou praxí – rozpětí 30 – 300 m

- spojitý nosník je staticky neurčitá konstrukce - je velmi citlivána rozdíly v poklesech podpor (roste s ohybovou tuhostí)

- navrhují se s konstantní výškou průřezu nebo s náběhy, výhodné jsou komorové průřezy nebo klasické trámové soustavy(spojené nad podporou ve spodní části deskou – zvětšenípotřebné plochy tlačeného betonu)

- deska ve spodní části příznivě ovlivňuje tlakové namáhání průřezu a zvětšuje tuhost trámů v kroucení

20


Spojité trámové konstrukce

- náběhy se navrhují do 1/3 – 1/2 rozpětí (většinou konstantní)

- nejčastěji se používá nosník o třech polích, souměrný okolosvé délky

- pro dosažení nejmenších rozdílů momentů je vhodné volitrozpětí krajních polí cca (0,75 – 0,85) rozpětí středního pole


Spojité trámové konstrukce- eliminace nerovnoměrného sedání podpor a objemových změn

betonu nosné konstrukce lze zajistit rozdělením do dilatačníchcelků:

21


Spojité trámové konstrukce- u velkých rozdílů zatlačení podpor je vhodné využití

Gerberova nosníku:


Spojité trámové konstrukce- nevýhodou těchto systémů je přítomnost dilatační spáry

v místech kloubů – použití mostních závěrů (složitost, poruchy - průnik vody k ložiskům, znehodnocení důležité části kce.)

realizace ŽB trámových mostů

- betonáž na podpěrné skruži- použití jiných postupů (letmá betonáž, ...) není používána

- složitost a ekonomická náročnost

22


Účinky pohyblivého zatíženíparciální (postupné) řešení- využívá se teorie příčinkových čar- rozdělení výpočtu v příčném a podélném směru

postup výpočtu:- stanovení příčinkové čáry příčného roznosu, určení velikosti

náhradních břemen- určení rozhodujících kritických poloh pohyblivého zatížení

(pro kritické průřezy – x1, x2 ...), pomocí příčinkových čar pro jednotlivé statické veličiny (ηM, ηV, ...)

- dimenzování průřezů (T, I, ... průřezy)


Účinky pohyblivého zatíženíkomplexní prostorové řešení- pouze s využitím MKP- výsledkem analýzy je obalová křivka kladných a záporných

extrémů vnitřních sil – dimenzování průřezů

23

Literatura45VŠB-TUO

1. Rotter, T.: Ocelové mosty, ČVUT Praha, 2006, ISBN 80-01-03410-02. Moravčík, M., Zemko, Š.: Betónové mosty 1 – Všeobecná časť,

Mosty zo železobetónu, Žilinská univerzita v Žiline, Žilina, Slovensko, 2004, ISBN 80-8070-258-6

3. kolektiv autorů: Navrhování mostních konstrukcí podle eurokódů, IC ČKAIT, 2010

4. Kvočák, V., Vičan, J., a kol.: Navrhovanie oceľových mostov podľa európskych noriem, TUKE Košice, 2013, ISBN: 978-80-553-1614-7

5. Schindler, A., Bureš, J.: SNTL – Nakladatelství technické literatury, n. p., Praha 1975, 04-707-75

Date post:	20-Dec-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	9 times
Download:	0 times

VMK 10 [režim kompatibility] - vsb.cz

Documents