VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY. REKONSTRUKCE MOSTU Reconstruction of the road bridge

Transkript

1 BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES REKONSTRUKCE MOSTU Reconstruction of the road bridge DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. JAN ROLENC doc. Ing. LADISLAV KLUSÁČEK, CSc. BRNO 2012

2 Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště N3607 Stavební inženýrství Navazující magisterský studijní program s prezenční formou studia 3607T009 Konstrukce a dopravní stavby Ústav betonových a zděných konstrukcí ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Diplomant Bc. Jan Rolenc Název Vedoucí diplomové práce Datum zadání diplomové práce Datum odevzdání diplomové práce Rekonstrukce mostu doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc V termínech určených časovým harmonogramem akademického roku, nejpozději do jednoho roku od data zadání diplomové práce V Brně dne prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT

3 Podklady a literatura 1. Diagnostika a stavební průzkum 2. Mostní list 3. Geometrické zaměření původní konstrukce a terénu 4. Literatura doporučená vedoucím práce. Zásady pro vypracování 1. Návrh mostu v alternativách. 2. Předběžný návrh zvolené konstrukce. 3. Statický výpočet s použitím deskového nebo skořepinového modelu a s ověřením na modelu prutovém 4. Výkresová dokumentace mostu, návrh předpínací a betonářské výztuže v rozsahu stanoveném vedoucím práce. Předepsané přílohy A) Textová část B) Přílohy textové části B1) Použité podklady B2) Statický výpočet s průvodní zprávou B3) Výkresová dokumentace Diplomová práce bude odevzdána 1 x v listinné podobě a 2 x v elektronické podobě na CD s formální úpravou podle směrnice rektora č. 9/2007 (včetně dodatku č.1) a 2/2009 a směrnice děkana č. 12/2009. Licenční smlouva poskytovaná k výkonu práva užít školní dílo (3x) Popisný soubor závěrečné práce... doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc. Vedoucí diplomové práce

4 Abstrakt: Diplomová práce se zabývá rekonstrukcí mostu a stanovením jeho zatížitelnosti před a po rekonstrukci. Abstract: Content of this master's thesis is reconstruction of road brigre and determination of its load capacity before and after reconstruction. Klíčová slova: Rekonstrukce, železobeton, obloukový most, ČSN , Zatížitelnost Keywords: Reconstruction, reinfroced concrete, arch bridge, ČSN , Load capacity. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 1

5 Bibliografická citace VŠKP ROLENC, Jan. Rekonstrukce mostu. Brno, s., 119 s. příl. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí. Vedoucí práce doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc.. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 2

6 FAKULTAA STAVEBNÍ Prohlášení: Prohlašuji, zdroje. že jsem diplomovou práci zpracoval samostatně, a že jsem uvedl(a) všechny použité informační V Brně dne podpis autora Vypracoval: Jan Rolenc Str. 3

7 Poděkování: Pro vedoucího práce doc. Ing. Ladislava Klusáčka, CSc. za cenné rady a pomoc při zpracování této práce, dále rodině a přátelům za podporu po celou dobu studia a psaní této práce. Bez podpory všech těchto osob by práce nikdy nevznikla děkuji. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 4

8 Obsah: Úvod: Identifikace mostu Základní údaje mostní konstrukce: Podklady pro rekonstrukci: Diagnostika materiálů a dimenzí: 07 Charakteristiky betonu 07 Zjištění množství a způsobu vyztužení nosné konstrukce.07 oblouk na patou..07 mostovka v polovině rozpětí mezi stojkami 07 stojka 07 Skladba vozovky: 08 2.Zjištěné závady:...08 Vrchní stavba:...08 Spodní stavba: Popis stávajícího stavu konstrukce: Všeobecně..08 Hlavní nosná konstrukce..08 Římsy a vozovka.08 Mostní příslušenství.09 Spodní stavba Popis stavu konstrukce po rekonstrukci:.. 09 Hlavní nosná konstrukce.09 Římsy a vozovka 09 Mostní příslušenství 09 Spodní stavba Popis postupu rekonstrukce:..09 Obecně: Podrobně:..10 Materiály použité pro rekonstrukci:. 10 Letopočet Závěr: Seznam použitých zdrojů Seznam příloh..13 Vypracoval: Jan Rolenc Str. 5

9 Úvod: Cílem práce je stanovit zatížitelnost mostu s evidenčním číslem ve stávajícím stavu, navrhnou opatření na zvýšení jeho únosnosti a zjistit únosnost zesílené konstrukce. Práce je dělena do dvou celků, cílem prvního je stanovit zatížitelnost mostu ve stávajícím stavu u druhého navrhnou opatření, která jeho únosnost zvýší. První část V první části práce je stanovena zatížitelnost mostu v původním stavu, pro výpočet únosnosti byli použity všechny dostupné materiály, jmenovitě se jedná o částečně dochovanou původní dokumentaci mostu, která sloužila jako podklad pro geometrické uspořádání a podala informaci o použité výztuži v konstrukci, geometrie byla ověřena pomocí zaměření mostu, vyztužení konstrukce zjištěné diagnostickým průzkumem se shoduje s původním vyztužením a odpovídá tak dokumentaci a výkresům. Zatížitelnost je počítaná pro ČSN zatížitelnost pozemních komunikací. Druhá část Druhá část práce má za cíl využít výsledky první části a zvýšení únosnosti konstrukce zesílením nejslabšího místa konstrukce. Předpokládá se, že nejslabším místem konstrukce je mostovka a její zesílení bude provedeno pomocí spřažené desky, výpočet účinků smrštění spřažené desky byl proveden na prutovém model a to tak že vypočítané přetvoření od smrštění v čase 100 let bylo pomocí fyzikálních vztahů převedeno na ochlazení fiktivního prutu spojeného s prutovým modelem konstrukce pomocí tuhých vazeb. Účinky od smrštění se přičítají k účinkům stálého zatížení a jsou uvažovány pouze pro mostovku pro ostatní části mostu jsou zanedbány. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 6

10 1) Identifikace mostu Stavba: Rekonstrukce mostu ev. č Katastrální území: Přibyslav Obec: Přibyslav Okres: Havlíčkuv Brod 2) Základní údaje mostní konstrukce: Délka mostu: 45,2m Šikmost mostu: most se nachází v přímé úhel křížení 70,29g Šířka vozovky mezi obrubami: 8,0m 3ířka chodníků: konstrukce bez chodníků Rok postavení: 1949 Převáděná překážka: dvojkolejná železniční trať 3) Podklady pro rekonstrukci: Diagnostický průzkum provedl doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc. Průzkum rozdělen do dvou částí první popisuje použité materiály a dimenze konstrukce, druhá popisuje závady. 1.Diagnostika materiálů a dimenzí: Charakteristiky betonu Pevnost betonu byla zjišťována pomocí tvrdoměrných zkoušek nedestruktivní schmidtovou odrazovou metodou s ověřením na kontrolních vývrtech. Pevnost betonu byla stanovena na 22,51 MPa a vyhovuje tak třídě C16/20 nebo také pevnostní značce 250. Pevnost byla ověřena pro oblouk, mostovku a stojky. Pevnost povrchových vrstev v tahu na nosné konstrukci byla zjišťována pomocí terčů nalepených na odebrané vývrty. Stanovená pevnost v tahu činí 2,16 MPa. Hodnoty jsou dostatečné a pro opravy povrchu umožní použití sanačních souvrstvím kotveným pouze chemickou vazbou. Zjištění množství a způsobu vyztužení nosné konstrukce oblouk na patou Sonda do betonu pro zjištění výztuže oblouku byla provedena nad jeho patou, byla provedená odhalením krytí u OP1. Sonda potvrdila, že oblouk je vyztužen hlavní výztuží ROXOR 14mm à 180 mm s příčnou výztuží φroxor 10mm à 360 mm. Toto vyztužení oblouku odpovídá dochované původnímu dokumentaci. mostovka v polovině rozpětí mezi stojkami Sonda do betonu pro zjištění výztuže mostovky byla provedena mezi stojkami 3 a 4. Sonda byla provedena odhalením betonového krytí. Zastižené vyztužení hlavní nosné výztuže ROXOR 16mm à 120 mm, příčná výztuž je φroxor 12mm à 470 mm. Toto vyztužení odpovídá dochované původnímu dokumentaci. stojka Sonda do betonu pro zjištění výztužení stojky byla provedena na stojce 2. Zastiženo vyztužení hlavní výztuží ROXOR 16mm à 90 mm, příčná výztuž v sondě zastižena nebyla. Toto vyztužení odpovídá dochované původnímu dokumentaci. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 7

11 Skladba vozovky: REKONSTRUKCE MOSTU Sonda pro zjištění skladby vozovky a určení tloušťky mostovky byla provedena uprostřed pole 1 a 10 mostovky. Sonda byla provedena vývrtem, který zjistil že, železobetonová deska má tloušťku 320 mm v sondě SV1 a 335 mm v sondě SV2, hodnoty se liší od 300mm uváděných původní dokumentací, patrně byly způsobeny prohnutím bednění v poli. Výška skladby vozovky je 265 mm. Zastižená skladby vozovky: mm žulová kostka mm pískové lože mm ochrana izolace cementovou maltou mm hydroizolace mm spádový beton 2.Zjištěné závady: Vrchní stavba: Silně narušené původní hydroizolační souvrství umožňující zatékání do konstrukce mostovky a na okraje oblouku, kde způsobuje korozi betonu a výztuže bez podstatného vlivu na statické chování konstrukce. Další závadou je nenormové zábradlí. Spodní stavba: Nebyla zjištěna žádná závada, pouze zatékání přes původní dilatační závěry 4) Popis stávajícího stavu konstrukce: Všeobecně Most postavený v roce 1949, původní dokumentace se částečně dochovala a poskytla tak základ pro průzkum, který potvrdil původní rozměry i vyztužení. Důvodem rekonstrukce mostu jsou závady zjištěné v průzkumu a také neznámá zatížitelnost mostu. Hlavní nosná konstrukce Jedná se monolitickou železobetonovou konstrukci tvořenou obloukem s doplněním o vzepřenou mostovku, mostovka má šířku 9,40m, tloušťku 0,30m podporovanou stojkami po 3,45m. Rozpětí oblouku je 28,00m, vzepětí oblouku je 5,60m, šířka oblouku je 8,00m, tloušťka průřezu je po délce proměnná od 0,55m v patě do 0,35m ve vrcholu. Poloměr oblouku je 19,44m. Podpory oblouku se nacházejí v rozdílných výškových úrovních, rozdíl činí 1,96m. Celková délka NK je 44m. Římsy a vozovka Most je na obou krajích opatřen monolitickými římsami spojených s železobetonovou deskou, šířka římsy je 500m doplněná o obrubník šířky 350mm. Šířka mostu mezi obrubami činí 8,0 m. Na konstrukci je dlážděná vozovka ze žulových kostek. Most je bez chodníků opatřen oboustranným nenormovým betonovým zábradlím. Skladba vozovky byla zjištěna průzkumem Skladba vozovky mm žulová kostka mm pískové lože mm ochrana izolace cementovou maltou mm hydroizolace mm spádový beton Vypracoval: Jan Rolenc Str. 8

12 Mostní příslušenství Most je opatřen čtyřmi původními odvodňovači a dvěma dilatačními závěry. Spodní stavba Založení konstrukce provedeno na masivních základech. Most je nesen dvěma krajními opěrami z prostého betonu, a dvěma mohutnými patkami do kterých je kotven oblouk a čtyři z celkových osmi stojek podporujících mostovku, na každé straně jsou dvě stojky uložené do masivní patky, a dvě stojky vycházející z oblouku. Podloží je tvořeno poloskalní horninou. 5) Popis stavu konstrukce po rekonstrukci: Hlavní nosná konstrukce Původní nosná konstrukce bude doplněna o nově nadbetonovanou desku, s níž je spřažena pomocí prutů tvaru L vlepených do předem vyvrtaných vývrtů průměru 35mm a hlouby 200mm.nová deska má stejnou šířku jako původní tedy 9,4m v nejtenčím místě v ose odvodnění má tloušťku 125mm, tloušťka se rozšiřuje směrem ke středu konstrukce ve sklonu 2,5% až na hodnotu 195mm, a směrem k okraji konstrukce na hodnotu 153mm ve sklonu 4%. Celý povrch nosné konstrukce bude reprofilován sanační vrstvou a povrch bude ošetřen nátěrem. Římsy a vozovka Most bude opatřen novými římsami tvaru L kotvené do přažené desky, šířka římsy 900mm ve spádu 4% směrem do středu konstrukce. Římsa bude opatřena odraznou hranou výšky 50mm. Na mostě bude zhotovena nová vozovka z asfaltobetonu o celkové tloušťce 100mm, spára mezi vozovkou a římsou bude upravena těsnící z álivkou. Mostní příslušenství Most bude opatřen čtyřmi novými odvodňovači a dvěma dilatačními závěry. Stávající nenormové betonové zábradlí bude nahrazeno zábradelním svodidlem výšky 1100mm Spodní stavba Spodní stavba bude pouze reprofilována a ošetřena ochranným nátěrem. 6) Popis postupu rekonstrukce: Obecně: Most bude opravován za úplného vyloučení provozu, Mostní svršek bude odstraněn až na nosnou konstrukci, vyvrtají se otvory pro spřahující výztuž, provede se betonáž desky, provede se nová celoplošná izolace nosné konstrukce, římsy, zábradlí a konstrukce vozovky, spodní stavba a nosná konstrukce bude reprofilována a ošetřena ochranným nátěrem. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 9

13 Podrobně: Uzavření mostu a označení dopravním značením, odstranění vozovky po celé ploše mostu a na krátkém úseku před a za kvůli napojení. Odstranění stávajícího betonového zábradlí a říms, odstranění spádové vrstvy betonu a odstranění původní izolace a dilatačních závěrů a původních odvodňovačů. Mostovka bude otrýskána vysokotlakým proudem vody. Do mostovky budou vyvrtány otvory průměru 35mm a hloubky 200mm pro spřahující výztuž. Následně bude provedeno osazení zpřahujících prvků a jejich fixace chemickou zálivkou, následuje zhotovení armokoše, ten je tvořen hlavní podélnou výztuži R12 po 120mm u obou povrchů a příčnou výztuží R8 po 200mm. Betonáž desky beton C30/37 XF3, konzistence S3. Šířka nové a původní konstrukce je shodná 9,4m. Položení celoplošné izolace v tloušťce 10mm, osazení odvodňovačů, spádování desky od osy odvodnění ke středu vozovky 2,5% od osy odvodnění k okraji konstrukce 4%. Uložení výztuže říms, osazení kotvících prostředků, betonáž římsy, beton C30/37 XF4. Spád Římsy 4% do středu konstrukce. Hrany jsou zkoseny 20 mm x 20mm pod úhlem 45 stupňů. Šířka římsy 900mm, výška 260mm. Povrch římsy ošetřen ochranným hydrofobním nátěrem. Římsa je dělena na dilatační celky po kterých bude betonována. Osazení zábradelních svodidel. Pokládka vrstev vozovky, ACO 11 tloušťky 50mm a ochrana izolace ACP 16 tloušťky 50mm spojení provedeno spojovacím postřikem 0,20 kg/m 2.Osazení nových mostních závěrů. Zhotovení vodorovného dopravního značení. Po celém povrchu původní nosné konstrukce budou ošetřena místa o odpadeným betonem a konstrukce bude neprofilována, celá konstrukce bude ošetřena ochranným nátěrem. Materiály použité pro rekonstrukci: spřažená deska C30/37 XF3, konzistence S3 římsy C30/37 XF3, konzistence S3 veškerá použitá betonářská výztuž Ocel B500 B (R) nátěry musí mít alkalickou reakci, být odolný vůči mrazu, vodě a chemickým rozmrazovacím prostředkům. Sanační malty pro reprofilaci musí mít alkalickou schopnost, být odolný vůči mrazu, vodě a chemickým rozmrazovacím prostředkům. Vozovka: o ACO 11 50mm o Spojovací postřik 0,20 kg/m 2. o ACP 16 50mm Izolace je tvořena natavovanými pásy celkové tloušťky 10mm Letopočet Konstrukce bude označena tabulkou s rokem ukončení rekonstrukce mostu. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 10

14 7) Závěr: Cílem práce bylo stanovit zatížitelnost mostu s evidenčním číslem ve stávajícím stavu, pro určení bylo použito všech dostupných podkladů jmenovitě se jedná o částečně dochovanou původní dokumentaci mostu, která sloužila jako podklad pro geometrické uspořádání a podala informaci o použité výztuži v konstrukci, geometrie byla ověřena pomocí zaměření mostu, vyztužení konstrukce zjištěné diagnostickým průzkumem se shoduje s původním vyztužením a odpovídá tak dokumentaci a výkresům. Samotná zatížitelnost byla stanovena dle normy ČSN zatížitelnost pozemních komunikací a to v hodnotách: normální zatížitelnost V n = 24 tun. výhradní zatížitelnost V r = 38 tun. výjimečná zatížitelnost V e = 158 tun. Druhá část práce má za cíl využít výsledky první části a zvýšení únosnosti konstrukce zesílením nejslabšího místa konstrukce. Předpoklad že nejslabším místem konstrukce je mostovka se potvrdil a její zesílení bude provedeno pomocí spřažené desky, výpočet účinků smrštění spřažené desky byl proveden na prutovém model a to tak že vypočítané přetvoření od smrštění v čase 100 let bylo pomocí fyzikálních vztahů převedeno na ochlazení fiktivního prutu spojeného s prutovým modelem konstrukce pomocí tuhých vazeb. Účinky od smrštění se přičítají k účinkům stálého zatížení a jsou uvažovány pouze pro mostovku pro ostatní části mostu jsou zanedbány, zjištěné hodnoty jsou vypsány níže. normální zatížitelnost V n = 32 tun. výhradní zatížitelnost Vr = 75 tun. výhradní zatížitelnost V e = 201 tun. Z výsledků je patrné že rekonstrukce zvýší zatížitelnost v průměru o 30%. Velký nárůst u výhradní zatížitelností je způsoben změnou zatěžovacího modelu, pro stanovení původní zatížitelnosti byl použit model třínápravový jehož přední náprava je relativně těžká a dotyková plocha je malá na rozdíl od čtyřnápravového modelu požitého pro stanovení nové zatížitelnosti. Vypracoval: Jan Rolenc Str. 11

15 Seznam použitých zdrojů: Normy: ČSN : Zatížitelnost mostů pozemních komunikací. ČSN EN : Navrhování betonových konstrukcí. Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Skripta: Navrátil J. Předpjaté betonové konstrukce Vypracoval: Jan Rolenc Str. 12

16 Seznam příloh: REKONSTRUKCE MOSTU B1 Použité podklady B2 Statický výpočet s průvodní zprávou B3 výkresová dokumentace: B3.1 PŘÍČNÝ ŘEZ PŮVODNÍ STAV B3.2 PŘÍČNÝ ŘEZ NOVÝ STAV B3.3 SCHÉMA VYZTUŽENÍ DESKY ŘEZ B3.4 SCHÉMA VYZTUŽENÍ DESKY PŮDORYS B3.5 PŘEHLEDNÉ VÝKRESY PŮVODNÍ STAV B4 Iterační výpočty C Vizualizace Vypracoval: Jan Rolenc Str. 13