VÝSTAVBA MOSTŮ (2018 / 2019) M. Rosmanit B 304 ŽB rámové mosty

Transkript

1 Technická univerzita Ostrava 1 VÝSTAVBA MOSTŮ (2018 / 2019) M. Rosmanit B 304 miroslav.rosmanit@vsb.cz Charakteristika a oblast použití - vzniká zmonolitněním konstrukce deskového nebo trámového mostu se spodní stavbou - vhodným konstrukčním uspořádáním, volbou tuhosti příčle a stojek, mírou vyztužení, úpravou základů a spojením příčle se stojkami lze ovlivnit výpočetní model konstrukce - vetknutí vodorovné nosné konstrukce do spodní staby zpravidla zmenšuje namáhání v oblasti kladných momentů střed příčle 2 tuhá rámová stojka (malý moment v poli) tuhá příčel (velký moment v poli) 1

2 3 - jednoduché rámy jeden otvor - sdružené rámy několik mostních otvorů - statické působení rámové soustavy je zapotřebí vystihnout vhodnou statickou soustavou zohlednění tuhostí jednotlivých prvků a jejich vzájemné spolupůsobení - pro zajištění správné funkce mají důležitou funkci základové patky a jejich spojení s rámovou stojkou (musí přenést šikmý tlak působící na základ) 4 - pokud je základová půda málo stlačitelná nenastane pootočení základu navrhují se stojky vetknuté - u stačitelné základové půdy se stojky navrhují kloubové - zakládní rámových mostů se realizuje jako plošné nebo hlubinné (piloty), zaručující dokonalé vetknutí - navrhují se tradičně pro malá a střední rozpětí, pro větší rozpětí se upltňují mosty z předpjatého betonu - výhodou jejich využití je hlavně jejich statická výhodnost a jednoduchost - nevýhodou je tradiční způsob montáže monolitický na podpěrné skruži 2

3 5 Trojkloubový rám - staticky určitá soustava (vhodná pouze v omezené míře) - využití pouze u nevhodných základových podmínek (velmi stlačitelné podloží, poddolované území) - vzhledem ke statické určitosti soustavy konstrukce lépe odolává účinkům teploty, objemovým a reologickým změnám betonu (dotvarování, smršťování) nastává redistribuce napětí - nevýhodné je použití kloubu uprostřed konstrukční a provozní problémy (průhyb uprostřed) - rámová příčel není většinou hospodárně využitá - vodorovné účinky sil se mohou eliminovat táhlem ve spod. části 6 Dvojkloubový rám - 1 x staticky neurčitá kce - rámové stojky jsou se základy spojeny kloubově - konstrukce je vhodná tam, kde se objevují vedlejší účinky - nerovnoměrný pokles podpor, pootočení základů, změna teploty nebo reologické účinky betonu - rámová příčel může být využita hospodárněji 3

4 7 Vetknutý rám - 3 x staticky neurčitá kce - nejčastěji používaná kce - konstrukce je velmi citlivá na změny napětí vlivem působení teplot a reologie betonu - tyto konstrukce vyžadují únosné podloží, resp. vhodné konstrukční uspořádání základů 8 Uzavřený rám - 3 x staticky neurčitá kce - vzniká spojením rámových stojek, příčle a základové desky - vhodné je použití v případech mimořádně málo únosného podloží (např. poddolované území) - běžně se tato konstrukce využívá do rozpětí 4,0 m také jako propustek 4

5 9 Rám se systémem táhlo - vzpěra - 5 x staticky neurčitá kce - stojka je kloubově připojena k nosné konstrukci a k základu - šikmé táhlo je rovněž připojeno kloubově - trojúhelníkový podpěrný systém zajišťuje vetknutí rámové příčle - odpadají masivní plné krajní podpěry 10 Združené rámy - pro větší rozpětí a více polí se nevrhují rámy sdružené - jsou to konstrukce vícekrát neurčité, mají podobné výhody a nevýhody jako jednoduché rámové konstrukce - o velikosti a umístění dilatačních celků rozhodují především napjatostní stavy od teploty, dotvarování a smršťování betonu 5

6 11 - pro zmírnění účinků vodorovných sil se u rámových konstrukcí mostů používají táhla umístěná ve spodní části konstrukce, nebo speciální úpravy základů (konstrukčně náročnější) obr. - velikost a průběh výslednice zatížení R, tedy i vodorovnou sílu H můžeme ovlivnit buď změnou sklonu základové spáry nebo změnou polohy těžiska rámové stojky a základu 12 Statické řešení - jednotlivé prvky nosného systému (příčel, stojky) jsou namáhané stálým i pohyblivým zatížením, které způsobují namáhání ohybovým momentem, tlakovými a smykovými silami - všechny extrémní hodnoty vnitřních sil jsou v obecném případě v různých kritických průřezech a vznikají při různých polohách pohyblivé soustavy zatížení - vhodný způsob řešení je aplikace příčinkových čar, nebo využití tzv. statické řezové metody (extrémy jednotlivých vnitřních sil se určí pro daná statická zatížení pohybující se po konstrukci určeným (malým) krokem) získáme obalové křivky vnitř. sil - většinou rozhodují kombinace M max a N př., resp. N max a M př. 6

7 Statické řešení aplikace příčinkových čar 13 obalové křivky - příčel (momenty), stojka (normálové síly), reakce 14 Stanovení únosnosti průřezů - hlavní výztuž prvků rámové konstrukce dimenzujeme na kombinaci mometů a normálové síly (resp. průřez namáhaný excentrickým tlakem) - podle ČSN EN 1992 využíváme metodu mezních přetvoření (přetvoření vymezují několik typických oblastí namáhání průřezu na mezi únosnosti) - porušení průřezu nastává, pokud je dosaženo mezní přetvoření alespoň v jednom z materiálů bodů A, B, C 7

8 15 Stanovení únosnosti průřezů Oblast 1 centrický tlak nebo tah (malá výstřednost) Oblast 2 ohyb + případná normálová síla při využití výztuže Oblast 3 ohyb + případná normálová síla při využití výztuže a betonu Oblast 4 ohyb + případná normálová síla při využití betonu Oblast 5 tlak s malou výstředností a centrický tlak 16 Stanovení únosnosti průřezů - hodnoty mezní únosnosnosti průřezu namáhaného N Rd a M Rd je možné vyjádřit pomocí interakčního diagramu (je jasné využití jednotlivých prvků průřezu) - A c tlačený beton - A s2 tlačená výztuž - A s1 tažená výztuž v MSÚ platí: prakticky rozlišujeme: - převládající ohyb (velká excentricita) průřezy rámové příčle A s2 = 0, případně A s2 < A s1 - převládající tlak (malá excentricita) průřezy rámové stojky A s1 = 0, případně A s2 > A s1 8

9 Stanovení únosnosti průřezů - převládající ohyb (velká excentricita) 17 - převládající tlak (malá excentricita) N Sd - návrhová hodnota norm. síly od extrémní kombinace zatížení ξ lim - poměrná vzdálenost neutrální osy ξ lim = x lim /d b - šířka průřezu d - účinná výška průřezu α - součinitel (dlouhodobé nepříznivé vlivy na pevnost betonu v tlaku) - návrhová pevnost betonu v tlaku f cd Stanovení únosnosti průřezů - při posuzování kritických průřezů namáhaných tlakem je je zapotřebí uvážit účinky vzpěru 18 - převážně tlačené části by neměly mít štíhlost větší než 100, už od štíhlosti větší než 70 je zapotřebí provedení přesnějšího stabilitního výpočtu, případně uvážení fyzikální a geometrické nelinearity (výpočet II. řádu) (vliv větší než 10 % musí být uvážen, norma doporučuje také některé zjednodušené metody zvětšení celkové excentricity) - metoda modelovéh sloupu 9

10 19 Vyztužování - rámová příčel (trámový nebo deska systém) se vyztužuje podle běžných konstrukčních zásad pro příslušné prvky důležité oblasti: - rámový roh (vetknutí rámové příčle do stojky) 20 Vyztužování - rámová příčel (trámový nebo deska systém) se vyztužuje podle běžných konstrukčních zásad pro příslušné prvky důležité oblasti: - rámový roh (vetknutí rámové příčle do stojky) 10

11 21 Vyztužování - rámová příčel (trámový nebo deska systém) se vyztužuje podle běžných konstrukčních zásad pro příslušné prvky důležité oblasti: - napojení stojky do základu vetknutí kloub vrubový kloub Literatura Rotter, T.: Ocelové mosty, ČVUT Praha, 2006, ISBN Moravčík, M., Zemko, Š.: Betónové mosty 1 Všeobecná časť, Mosty zo železobetónu, Žilinská univerzita v Žiline, Žilina, Slovensko, 2004, ISBN kolektiv autorů: Navrhování mostních konstrukcí podle eurokódů, IC ČKAIT, Kvočák, V., Vičan, J., a kol.: Navrhovanie oceľových mostov podľa európskych noriem, TUKE Košice, 2013, ISBN: Schindler, A., Bureš, J.: SNTL Nakladatelství technické literatury, n. p., Praha 1975,