1 TECHNICKÁ ZPRÁVA KE STATICKÉMU VÝPOČTU

Transkript

1

2 1 TECHNICKÁ ZPRÁVA KE STATICKÉMU VÝPOČTU 1.1 Celkový obsah s uvedením čísel stran jednotlivých částí 1 Technická zpráva ke statickému výpočtu Celkový obsah s uvedením čísel stran jednotlivých částí Základní údaje Technický popis jednotlivých samostatných konstrukcí Výpočetní model Výpočetní pomůcky Přehled použité literatury, využívaných norem a vzorových listů Podklady pro zpracování statického výpočtu Grafické přílohy ke statickému výpočtu Vlastní výpočet Stanovení průřezových a geometrických charakteristik základové desky Stanovení zatížení jednotlivých částí a prvků mostního objektu (propustku) Návrh konstrukčních částí Stanovení vnitřních, event. vnějších sil, napětí a deformací Posouzení konstrukčních částí a sestavených celků Posouzení základové spáry Sestavení přehledných výsledků zatížitelnosti Základní údaje železniční trať: Chrást u Plzně - Radnice traťový úsek: TÚ 0271 Chrást u Plzně - Stupno definiční úsek: DU 02 Chrást - Stupno počet převáděných železničních kolejí 1 přemosťovaná překážka občasná vodoteč počet otvorů 1 Členění samostatných konstrukcí objektu: - nosnou konstrukci tvoří železobetonové prefabrikované rámy obdélníkového profilu - spodní stavbu tvoří železobetonová deska pod prefabrikáty se zesíleným základovým pásem na výtoku, římsa nad výtokovým rámem a železobetonová vtoková jímka pomocné související části stavby mostního objektu kamenná dlažba dna uvnitř otvoru, na dnu a svazích části koryta vodoteče, odláždění svahů zemního tělesa. 1

3 . 2 geometrická poloha koleje: přímá, niveleta stoupá +16,27 %o max. navrhovaná traťová rychlost: 60 km/h návrhové zatížení pro 3. třídu podle kategorizace trati z hlediska mostů podle Předpisu 18/ PMR zveřejněném ve Věstníku dopravy č. 6/1987: model zatížení LM71 charakteristická hodnota svislé síly Qvk = 250 kn (odpovídá původnímu zatěž.vlaku UIC-71), klasifikační součinitel a = 1,1, tzn. nápravové síly charakteristické 4 x Qk = 275 kn (ČSN EN ) prostorová úprava na mostním objektu: VMP 2,5 členění statického výpočtu dle částí mostního objektu: a) nová nosná rámová konstrukce bez vlastního výpočtu b) základová deska (podkladní základová deska) Stávající propustek: nosná konstrukce z betonových trub a betonová čela se vybourají Rozsah průzkumu: Geotechnický průzkum provedený WALTEC GDS, s.r.o. (06/2015) Výstavba PZS Chrást u Plzně Stupno, km 17,904: kopaná sonda KS-2 v km 17,901 vpravo hluboká 1,2 m od nivelety koleje (NK). Vrstvy do hl. 0,56 m železniční štěrk znečištěný, do 1,20 m (dno) tuhý písčitý jíl se štěrkem a kameny F6/CI. V hl. 1,00 m byla umístěna zatěžovací deska dynamický modul přetvárnosti 16,6 MPa. Zemina nepropustná až velmi nepropustná, nebezpečně namrzavá až vysoce namrzavá hloubka promrzání 1,01 m, vodní režim nepříznivý. 1.3 Technický popis jednotlivých samostatných konstrukcí Nosnou konstrukci tvoří železobetonové prefabrikované rámy - vnitřní průřez je 2000 x 1000 mm. Jednotlivé kusy budou spojované integrovaným gumovým těsněním. Konstrukce bude izolovaná pomocí nátěrů. Uvnitř rámu bude odláždění. Spodní stavbu tvoří monolitická betonová základová deska vyztužená KARI sítí s koncovým základovým pásem z prostého betonu vlevo, vtoková železobetonová jímka vpravo a železobetonová římsa nad koncovým prefabrikátem nosné konstrukce vlevo. Konstrukce bude monolitická jako jeden celek bez dilatací. pevnostní a další požadavky na jednotlivé druhy materiálu: nosná konstrukce z rámů: beton min. pevnostní třídy C30/37 (podle ČSN EN a TKP 18), stupeň vlivu prostředí podle ČSN EN 206-1/Z4 a TKP, kap.18: XD3, XF4 základová deska: beton min. pevnostní třídy C25/30, stupeň vlivu prostředí XF1 vtoková jímka: beton min. pevnostní třídy C30/37, stupeň vlivu prostředí XD3, XF4 lože odláždění a koncové prahy: beton min. třídy C30/37, stupeň vlivu prostředí XD3, XF4 vyztužení základové desky, jímky: betonářská ocel B500B pro výztužné sítě a jednotlivé pruty Návrhová životnost konstrukce: kategorie roků (ČSN EN čl.na.2.1) Podmínky pro výrobek (prefabrikované rámy): Požadovaná minimální zatížitelnost nosné konstrukce (prefabrikovaných rámů): 1,1 UIC Předpokládáná minimální zatížitelnost nosné konstrukce (prefabrikovaných rámů): 1,21 UIC

4 1.4 Výpočetní model popis výpočetního modelu: Nosná konstrukce: Pro nosnou konstrukci se statický výpočet v projektu neprovádí. Únosnost je určena výpočtem výrobce rámů. Projektant objektu má k dispozici vzorový výpočet prefabrikovaných rámů. Podmínky pro použití rámů: Rámy budou přímo pod kolejovým ložem. Výška přesypávky bude 0,60 m (pod osou koleje), od horní úrovně rámu k horní (úložné) ploše pražce, tzn. 0,45 m ke spodní (ložné) ploše pražce. Základová deska: Základová deska je deska na pružném podkladu s doplňující tuhostí vlivem propojení s vtokovou jímkou vpravo a podkladním základovým prahem vlevo. Geotechnické charakteristiky podloží v základové spáře: Stávající neúnosná zemina F6/CI se nahradí štěrkodrtí G2/GP tl. 0,3 m zhutnění podle čl.12 ze SŽDC S4, příl.4 na min. ID = 0,80. Geotechnické charakteristiky materiálu zemního tělesa a zásypového materiálu objektu: U rámového propustku se navrhuje ZKPP podle SŽDC, příloha 24. Konstrukční vrstva bude tl. 0,5 m ze štěrkodrti hutněná na min. ID = 0,80. Na pláni tělesa železničního spodku se docílí min. Epl = 50 MPa. Přechodový klín se zasype štěrkodrtí hutněnou na min. ID = 0,95 (max. sednutí 0,4 mm) - obr. 4. Zemina z výkopů (F6/CI ve stávajícím zemním tělese) je nevhodná pro úpravu do přechodové oblasti. Způsob přenosu zatížení na výpočetní model: Na nosnou konstrukci působí stálé zatížení: zemní tlak násypového zemního tělesa (zemní tlak na zasypanou konstrukci podle ČSN čl. 124 objekt uložený v násypu z nesoudržné zeminy), který způsobuje vrcholový a obvodový tlak. Dále působí proměnné dlouhodobé svislé zatížení (kolejové lože, kolejnice s upevňovadly a pražce). Na mostním objektu bude bezstyková kolej. Na zasypaný objekt bude působit přitížení proměnným rovnoměrným zatížením od pohyblivého zatížení železniční dopravou. Vlastní tíha nosné konstrukce (rámů) působí na základovou desku. způsob stabilního uložení v prostoru: Nosná konstrukce je uvažována v pružném prostředí zemního tělesa s podložením základovou deskou. Základová deska je na pružném podloží se zajištěním příčných okrajů (rovnoběžných s kolejí) jímkou a hlubším pásem proti vodorovným silám a proti promrzání. 1.5 Výpočetní pomůcky výpočetní technika: pro dimenzování výztuže základové desky vlastní autorský program, deska na pružném podloží dimenze rozměrů jímky byla stanovena empiricky, dimenze výztuže byla provedena podle konstrukčních zásad pro betonové konstrukce. Vzdálenosti prutů jsou omezeny s ohledem proti vzniku trhlinek. 3

5 1.6 Přehled použité literatury, využívaných norem a vzorových listů ČSN Zemní tlak na stavební konstrukce ČSN Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí (vč. Změny A1 04/2007, Opravy 1-11/2007, Opravy 2 08/2008, Opravy 3 02/2010, Změny Z1 02/2001, Změny Z2 03/2010) ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-1: Obecná zatížení - Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb (vč. Opravy 1 02/2001, Změny Z1 02/2001, Změny Z2 03/2010) ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-6: Obecná zatížení - Zatížení během provádění ČSN EN Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 2: Zatížení mostů dopravou (vč. Změny Z1 02/2010, Změny Z2 03/2010) ČSN EN Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby (vč. Opravy 1 07/2009, Změny Z1 03/2010) ČSN EN Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí - Část 2: Betonové mosty - Navrhování a konstrukční zásady (vč. Opravy 1 10/2009, Změny Z1 03/2010) ČSN EN Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí - Část 1: Obecná pravidla ČSN EN Beton - Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda SŽDC SR 5 (S) Určování zatížitelnosti železničních mostů 1.7 Podklady pro zpracování statického výpočtu Projektová dokumentace přestavby objektu Prohlídka místa stavby projektantem (11/2014) 1.8 Úplná identifikace autora statického výpočtu jméno a příjmení: Ing. Zdeněk Zeman firma: PROGI spol. s r.o. Žukovova 79/60, Ústí nad Labem firma: PROGI spol. s r.o. Žukovova 79/60, Ústí nad Labem Odpovědný projektant: Ing. Miroslav Novák, ČKAIT dopravní stavby (ID00) uložení originálu: u autora statického výpočtu doba uložení min. 10 roků celkový počet stran: 7 datum zpracování: podpis a razítko 2 GRAFICKÉ PŘÍLOHY KE STATICKÉMU VÝPOČTU V tomto výpočtu nejsou použity. Prostorové a rozměrové údaje jsou ve výkresech objektu.. 4

6 3 VLASTNÍ VÝPOČET. 5 Vyhodnocení prefabrikovaných rámů viz bod 1.4 Základová deska: základní charakteristika výpočet je podle teorie I. řádu posuzování účinků v základové desce a základové spáře je podle mezního stavu 1. skupiny mezního stavu únosnosti dodržení zásady vzorců: zkoumaná veličina - obecné dosazení - konkrétní dosazení výsledek. 3.1 Stanovení průřezových a geometrických charakteristik základové desky Základová deska: výška (tloušťka) hd = 0,25 m, šířka Bd = 2,8 m, délka Ld = 8,84 m (bez dilatací) 3.2 Stanovení zatížení jednotlivých částí a prvků mostního objektu (propustku) Stálé zatížení: a) Zemní tlak na zasypané konstrukce (podle ČSN ) Rovnoměrné svislé zatížení na povrchu objektu od kolejového lože: fad = g. h. gg = 20. 0,6. 1,35 = 16,2 kn/m 2 b) Vlastní tíha rámů: gad1 = (2,4.1,4-2,0.1,0+2.0,2.0,2). 25,0. 1,35 = 36,0. 1,35 = 48,6 kn/m plošné: gad = 48,6 / 1,8 = 19,5 kn/m 2 c) Odláždění uvnitř rámu: gbd1 = 2,0. 0,3. 24,0. 1,35 = 19,4 kn/m plošné: gbd = 19,4 / 2,8 = 6,9 kn/m 2 d) Přídatné účinky: od železničního svršku (kolejnice, pražce, upevňovadla) gk = 5,1 kn/m, gd = gk. gq = 5,1. 1,35 = 6,9 kn/m Rozložení na desku roznesení od ložné plochy pražce na základovou desku: (roznesení pod úhlem 30 - lra = 2, ,86.tg30 = 4,57 m): g1d = gd / lra = 6,9 / 4,57 = 1,5 kn/m 2 e) Vlastní tíha základové desky: g2k = 0,25.25 = 6,25 kn/m 2, g2d = g2k.gg = 6,25.1,35 = 8,4 kn/m 2 e) Proměnné krátkodobé zatížení železniční dopravou: Model zatížení LM71 Charakteristické nápravové zatížení Qvk = 250 kn (4 nápravy ve vzájemných vzdálenostech 1,6 m) Na každou stranu navazuje rovnoměrné zatížení qvk = 80 kn/m Charakteristický (klasifikační) součinitel a = 1,1 trať 3.třídy z hlediska mostů Qsk = Qvk.a = ,1 = 275 kn, go =1,45, Qd = Qsk. go = ,45 = 398,75 kn Ekvivalentní účinky na zemním tělese: hl. 0,7 m pod TK (0,35 m pod ložnou plochou pražce), šířka pásu 3,0 m (čl ) qd = Qd / a1.bp = 398,75 / 1,6.3 = 83,1 kn/m 2 (návrhové rovnoměr.zatížení v referenční rovině) Dynamický součinitel: podle ČSN EN , čl pro standardně udržovanou kolej Náhradní délka (čl ): viz. tab. 6.2 případ 5.3 odkaz na 5.2 (jako třípolový nosník): L F = Ld = k. Lm = 1,3. 2,2 = 2,86 m Φ = ( 2,16 /( L d 0,2)) + 0,73= 2, Omezení na maximum: F = d = 2,0 Celkové návrhové zatížení: (= kontaktní napětí v základové spáře při předpokladu rovnoměrného rozložení) qcd = (fad + gad + gbd + g1d + g2d ) + qd1 = (16,2+19,5+6,9+1,5+8,4) + 83,1 = 52,5 + 83,1 = 135,6 kn/m2

7 3.3 Návrh konstrukčních částí Základová deska: empiricky viz. výše bod Stanovení vnitřních, event. vnějších sil, napětí a deformací Působení zatížení na železobetonovou desku: Překonzolování v podélném řezu (od okrajů patky trouby): Moh = 0,5. (qcd - g1d). lkon 2 = 0,5. (135,6 8,4). 0,2 2 = 2,55 knm/m 3.5 Posouzení konstrukčních částí a sestavených celků Dimenze vyztužené betonové konstrukce: základová deska beton C25/30 -- fcd,b = fbk / gb = 25 / 1,4 = 17,85 Mpa (návrhová hodnota pevnosti betonu) ocel B500B -- fcd,oc = fyk / ga = 500 / 1,1 = 454,5 Mpa (návrhová hodnota pevnosti oceli) tloušťka betonové desky: d = 0,25 m, krytí: t = 0,045 m účinná tloušťka: he = 0,19 m (pro oba směry desky) výztuž: SZ sítě pruty průměru 8 mm, oka 150 x 150 mm, plocha nosných prutů Fa = 3, m 2 stupeň vyztužení: m = 0,22 % určení vnitřních sil: x = Fa. fcd,oc / b. fcd,b = 3, ,5 / 1,0. 17,85 = 0,0085 m zb = he-0,5.x = 0,19 0,5. 0,0085 = 0,185 m Moment únosnosti: Mu = Fa. fcd,oc. zb2 = 3, ,5. 0,185 = 0,0281 MNm/m = 28,1 knm/m je větší než Moh = 2,55 knm/m vyhovuje 1. mezní stav 3.6 Posouzení základové spáry Návrhová únosnost základové půdy: Geotechnické charakteristiky podloží v základové spáře: písčitý jíl se štěrkem a kameny tuhé konzistence - F6/CI. Tabulková výpočtová únosnost Rdt = 100 kpa nedostatečná (qcd = 135,6 kn/m 2 ) - podle zrušené původní ČSN v Eurocodu 7 zatím není odpovídající příloha vydána. Hloubka založení (spodek podkladního betonu) pod NK bude - 2,35 m, hloubka založení pod dnem vodoteče 0,8 m. Během realizace objektu se musí skutečná základová zemina v místě základové spáry ověřit (geotechnický a autorský dozor), protože hloubka sondy je pouze 1,2 m od NK (nedosahuje do základové spáry) a nejsou přesně určeny parametry. Zlepšení základové půdy se zajistí výměnou jílu za štěrkodrť v tl. 0,30 m - štěrk špatně zrněný G2/GP (ČSN ), tabulková únosnost = 830 kpa, ID = 0,8. Ve výsledné hloubce založení 1,1 m pod dnem vodoteče se tak může uvažovat minimální odvozená návrhová únosnost základové spáry v hodnotě Rdt = 150 kpa. - je větší než kontaktní napětí v základové spáře qcd = 135,6 kn/m 2 vyhovuje 1. mezní stav Posouzení podle 2. mezního stavu použitelnosti. Charakter stavby: Jedná se o přestavbu propustku v místě stávajícího propustku. Zemní těleso je již konsolidované. Sedání podloží se tedy již nemusí uvažovat. Stanovení zatížitelnosti základové spáry: Stálé a dlouhodobé zatížení: sv1g = 52,5 kn/m 2 Proměnné zatížení dopravou: sv1q = 83,1 kn/m 2 Zatížitelnost základu pod opěrou: Zuic4 = (Rp - sv1g) / sv1q = (150 52,5) / 83,1 = 1,17 V Ústí nad Labem, Ing. Zdeněk Zeman. 6

8 4 SESTAVENÍ PŘEHLEDNÝCH VÝSLEDKŮ ZATÍŽITELNOSTI Tabulka zatížitelnosti pro části mostního objektu (propustek) podle SŽDC SR (5) Přehled zatížitelnosti A. Identifikace mostního objektu (propustku) TÚ (číslo, název): 0271 Chrást u Plzně - Stupno DÚ: 02 km: 17,902 B. Identifikace části mostního objektu (propustku) část mostu: nosná konstrukce / základová spára pod kolejí č. 1 C. Doplňující data pro část mostního objektu (propustku) Nosná konstrukce: Kategorie zatížitelnosti: C Výpočetní model: obdélníkový průřez Spodní stavba: Kategorie zatížitelnosti: C Výpočetní model: deska / plošný základ Geometrie koleje, uvažovaná v přepočtu pro část mostního objektu v jejím profilu (ve směru staničení) na začátku uprostřed na konci číslo koleje č.1 poloměr oblouku - - [m] přímá - - [m] převýšení koleje -- [mm] 0 [mm] -- [mm] excentricita vůči ose mostního objektu -- [m] 0,04 [m] -- [m] Popis závad uvažovaných ve výpočtu: Zatížitelnost vychází z projektovaného stavu a nezohledňuje proto žádné závady. Datum zjištění zapracovaného stavu propustku - orgány SŽDC: --- / / - zpracovatelem přepočtu: -- / / Poznámky k části propustku: Excentricita zatížení u přesypaného propustku není rozhodující. Poř. č. Prvek (vč. umístění) DETAIL NAMÁHÁNÍ ki typ Lp δ LD viz. str. Poznámky ZUIC Rám Spodní příčle Tlak a ohyb ve vyztuženém betonu 2 Základová deska Plošná Tlak v základové spáře Dne: 31/07/2015 zatížitelnost určil: Ing. Zdeněk Zeman 1,0-2,2 2,0 2,86 2 prefabrikát 1,21 1, ,0-6 Polštář ze štěrkodrti Dne:.../.../. do databáze zadal: 1,17. 7