Most z predpjateho betonu ve smerovem oblouku

Transkript

1 ng. JA N BLAHOSLAV V~K, Doyravoprojekt Praha, ng. ZDE N~K p. BA:!:ANT, esc. Stavebnl ustav C:VUT Praha, ng. JOSEF STBOR, Stavby silnlc a feleznic, n. p., Praha DT Most z predpjateho betonu ve smerovem oblouku Projekt, provdd~nf a vyzkousenf mostu neobvykje konstrukce. Navrlend nosnd konstrukce. Staticke Fesenf horizontd'n~ zaki'iveneho nosnfku. Prtib~h stavby mostu a provedend mi!i'enf na konstrukci. Technicko-ekonomicke zhodnocenf. Ph moderrum projektovaru silnic je nutno mostni objekty podfidit pozadavku plynu16ho vedeni trasy, a to i za cenu, ze je nutno postavit most ve smerovem oblouku. Ph reseni prelozky mezinarodni silnice Praha-Wroclaw v Krkonosich v Korenove mel projektant vyfesit premosteni hlubokeho a pomerne sirokeho udoll Jizery se strmymi svahy na obou brezich. Ekonomicky nejvhodnej8i a phtom funkcne jeste vyhovujicf se zda,la trasa, ktera. prechazela udoll ve smerovem obiouku s polomerem 80 m. OVSem reseni pudorysne znacne zakfiveneho mostu ph dece pres 80 m a ve rysce 16 m nad dnem balvanimho koryta horske reky bylo dosti obtiznyru ukolem. Pudorysne zakfivenych mostu byo jiz postaveno mooho, ne vsak s tak malfm polomerem kfivosti pfi vetslm rozpeti. Stredove uhy poll s rozpetfm 2 X 42 m byly 2 X 3Q,1, coz byla v roce pokud je znamo z dostupne literatury - vedle mostu v Caracasu ve Venezuele [3] druha rekordnf stavba toho druhu na svete a prvni v Evrope. Volba typu konstrukce S ohledem na pomerne znacnou rysku nivelety nad dnem udoll nebylo vhodne navrhovat vets! pocet kratkych poll, u nichz by bylo mozne i pro konstrukci v ob ouku uzit pfim~~ch typorych prefabrikatu. Bylo by jiste nevhodne navrhnout mostni podpory do balvanimho koryta horske reky s velkjm spa.dem a prutokem stolete velke vody 210 ma/s. Pokus resit objekt se tremi poli, coz by bylo pro danou delku premosteni celkem vhodne, ztroskotal na excentricke poloze koryta reky u praveho svahu udolf. Celkem jednoznacne pak vyplynulo rozvrzeni mostu na dye pole s jedinym pili rem uprostred udoil Pravobfezni opera musela byt pritom Obr.1. Schema mostu L c42,oom ce 3O,1,.,,1,. '.624,72 ~!, N:tENYRSKE STAVBY

2 Obr.2. Stoticky syst~m S abc ~ & A. 42m 42m.1 ROZVNUTO. MER NO V OSE situovana tak, aby nenarusila funkci vodovodniho potrubi velkeho prumeru polozeneho ve svahu a aby zustalo dost mista pro vytvoreni kfizovatky Be silnici probihajfci rovnobezne s rekou. Pro konstrukci byl zvolen spojity nosnik se dvema stejnyroi poli, Be stihlyro strednim pilffem mimo reciste Jizery. Nosnik byl navrzen monolitickj, betonovany na skruzi. Letma betonaz ze strednfuo pilife byla zamitnuta vzhledem na pomerne male rozpetf pro tento zpusob rystavbya pro wzkosti, jez by byly vyvoany smerovyro zakfivenim. Navrfenci nosnci konstrukce Nosnou konstrukci mostu dimenzovaneho na. zatizeni tridy A tvori zakfiveny spojity nosnik z predpjamho betonu zn. 400 (obr. 1), ktej sleduje kruhory oblouk trasy s polomerem 80 m a. ma dye pole rozpetf 2 X 42 m (mereno po oblouku v ose m08tu). Stfedory Uhel je 2 X 30,1, vylozeni osy m08tu od wtivy pole uprostfed rozpeti je 2,74 m. ~ffka mostu mezi zabradlfm je 13,20m, z toho vozovka 10,70 m. Nosnik je ulozen na stfednim pilffi rysky 13 m nad dnem udoli na pevnem lozisku, tvorenem vrubovyro kloubem. Na krajnich operach je ulozen posuvne na ocelolitinorych valeckorych loziskach. Tato loziska vsak nejsou uspof8.dana. v norma]e J.a'~/2:t ~ x1 :~_---c2."c -- --! ----_ i b _-~--- J , b 'X2 xj ~ X 1 a ~'. ~~ A~ b~h:J Obr. 3. Z6kladnf soustava X 2 :~~-b ~~c X J oblouku, nybcl ko]mo na wtivu pole. Most je ted soucasne Be zakfivenim i sikmy. Sikme usporadani opef ma tyto ryhody: Umoznuje vone dilatovani konstrukce od stredniho pilife jako pevneho bodu ve smeru wtiv; zmenauje kroutici momenty, nebot ohyb nosniku. vy.; vozuje kolem os lozisek pootoeeni, ktere ma vzhledern~ k sikmosti opery kroutici slozku; opery se lepe pfirny.~ kaji ke vzajemne rovnobeznyro svahum udoli, cimz 8e!: zmenm zemni prace. Vzhledem k velkyro krouticim momentum vznikaji.l cim u horizontane zaki'iveneho mostu nebylo mozne l provest pi'feny rez jinak nez jako uzavreny prurez, vytvoreny dvojitou komurkou se trerni stenami. Sffka komfuky je 9,20 m a z ni jsou vylozeny chodnikove konzoly 1,70 m. Vyska komfuky je 1,80 m v poi (1/23 rozpeti) a 2,50 m nad stredni podporou, k niz pfechazi dow deska paraboickjmi nabehy od stredu polio Tloustka horm desky je 0,22 m, tloustka dow desky je 0,20 m v poi a 0,30 m nad stredni podporou. Steny maji tloustku promennou od 0,30 m v poli do 0,70 rn nad podporami, nad nimiz jsou phene ztuzujfci steny. Cely pi'feny rez je zkosen shodne s jednostrannyrn pi'fcnyro sklonem v oblouku 6 %. Pfedpinaci ryztuz tvofi kaobely z 24 0 pz 7 mm, uspo. fadane soumerne k ose mostu a kotvene pri napeti kp/cm 2 Vzhledem k zakfiveni, jez sine zvetsuje ztraty trenim, je vhodne navrhovat kabely pode moznosti kratke. Jsou proto kotveny tez v poli a deli se podie puvodniho navrhu do tff sysmmu (obr. 5): a) Zdvihane kabely (a, a') ve stenach v poctu 2x3x X 6 = 36 probihajf od eela nosniku za stredni podporu, kde se kotvf zespodu swn. Napinaji Be oboustranne, protilehle se uprostfed mzl b) Kabely u stredni podpory v horm desce a konzolach (b) v poctu 2 X (11 + 4) = 30, ktere se napinajf jednostro.nne a kotvf na pficnych prazich jednak zevnitr, jednak z docasne vynechanych otvoru v horm desce komfukoveho nosniku. c) Ko.bely v dow desce (c) v poctu 2 X 2 X 14 = 56, napino.ne jednostranne z cel nosniku. Druhe konee se kotvf do prahu. Celkem je podie puvodniho navrhu no.d podporou uprostred mostu 66, v polich 46 ko.belu. Oeelolitinova loziska - nad kazdou operou ctyh - jsou rozlozena nesoumerne k ose mostu, a to po jednom lozisku pod swno.mi uprostfed a. na vnitfni strane oblouku a dye loziska pod swnami no. vnejaf stro.ne oblouku. Duvodem pro nesoumerne unllswnf jsou znacne kroutici momenty, odlehcujici loziska na vnitfni strane oblouku a priwzujfcl loziska na vnejaf strane oblouku..staticke i'ei'eni horizontcilne zaki'iveneho nosnfktl Ve statiokem vjpoctu byl nosnik uvazovan ja.ko ten kostenny prut s tuhfm pncnyro fezem 8 obvyklymi hypotezami stavebni mecho.niky - zachovani rovinnych a ko]mych rezu pfi ohybu. Kroueeni nosniku uzavreneho prufezu bylo uvazovano pode teorie prosteho krouceni, tj. pode Bredtorych vzorcu, kdy se uvazuji pouze smykova napeti od krouceni a vazane kroueeni s deplanaci prurezu a podenymi normanymi napetimi od kroueeni bylo zanedmno stejne jako deformace pi'fcneho rezu. Zjistilo se, ze je mozno zanedbat sikmost ohybu prufezu zpusobenou jejich zkosenim i excentricitu wzisw delkorych elementu nosniku nebo zawzovaci plochy mostu vuci ose nosniku (coo 5 cm), danou tim, ze u zakfiveneho nosniku dvo. sousedni

3 )rutezy nejsou rovnobezne, ale sbfhaji se do stfedu ;blouku. Uzavfeny nosnik se dvema poll je pro svislezatizeni, ttere nevyvolava. Mdne vodorovne slly, prostorove tfikrat staticky neurcity, nebot podepfeni skyta. v kazde podpofe tfi slozky reakci: Svislou a vodorovnou sllu 3. pmcny moment k ose nosniku (obr. 2). Pfitom je tfeba 3i uvmoroit, ze ani predpfnaci kabely nevyvozuji staticky neurcim vodorovne sily, nebot jsou symetricke k ose mostu a predpeti je tedy pudorysne centricke. Kotevni tlaky kabelu se vlivem radialnich sil ve smerovem zakfivenf kabelu vynaseji jako ve vodorovne klenbe tak, ze tlakova Mra jde stale v ose nosniku, az na male odchylky zpusobene trenim kabehi. PUdorysne excentricke kabely jsou vhodne u horizontalne zamveneho ramu [3], aby rushy vodorovne ohybove momenty. (Poznamenavame, ze u zakfiveneho nosniku je treba uvazovat shy i momenty jako vektory v prostoru, ktere maji v kazdem prufezu jiny smer.) Ohybovj moment se prenasi do sousedniho prurezu t6z kroutici slozkou a naopak. Za staticky neurcite veliciny Xl' X' Xs byly zvoleny ohybovj moment nad stfedni podporou a kroutici momenty, pusobici zde na pole ba resp. be (viz obr. 3). Pro urcenf ucinku byly vypocteny pmcinkove cary (viz [1]), a to jako ohybove cary nosniku odpovidajici hodnotam vnitrnich sil, vyvolanych deformaci velikosti - 1 ve smyslu pmslusne staticky neurcite veliciny na soustave (n - 1) krat staticky neurcite. Tyto vnitrni shy byly pocitany silovou metodou. PMcinkove Mry jsou dvojiho druhu - jednak pro zatizenf jednotkovjm bfemenem, jednak pro zatizeni jednotkovjm kroutieim momentem. Na obr. 4: jsou ZDazorneny pmoinkove cary krouticich momentu pro zatizeni svislym bfemenem. Statieky neurcite vnitfni slly od predpeti byly vypocteny primo silovou metodou. (Podrobne o statickem fel!eru viz [1].) Pro predstavu 0 velikosti vnitrnieh sil uvedeme nektere hlavni hodnoty pro dimenzovaru pode puvodnfho vjpootu k zadavacimu projektu: N ejvubi ohyb0'lj8 Hlavni SMJe Druhotne momenty zatizeni zatfzeni ucinky predpeti na.d stfednl pod. porou -8650Mpm -2490Mpm 810Mpm v poli 4330Mpm 1570Mpm 370Mpm N ejf}etm kro'ljtiei Hlavni stale Druhotne momenty zatfzeni zatizeni ucinky pfedpeti nad stfednl podporou 320Mpm 500Mpm -420Mpm nad krajni podporou 760Mpm 570Mpm -190M-pm Hodnoty ohybovjch momentu se pfilis nelisi od pmpadu pfimeho nosniku, ziskaneho rozvinutim osy do pfimky. Z porovnani vidime znacnou velikost krouticieh momentu. Na. kroutici momenty ma pmznivj ucinek predpeti nosniku, nebot vyvolava momenty opacneho znamenka nez vnejsf zatizeni. To je zpusobeno tim, ze pfedpeti pusobi "proti" staemu zatizeni, tj. "zveda" nosnik. Ztraty pfedpeti za provozu v case nekonecno byly vypocteny zhruba na 26 %, twe provozni napeti kabelu je 8500 kp/cm 2. Z toho pfi koeficientu tferu f = 0,30 ow promerne ztraty tfenim 12,2 % nad stredni podporou, reap. 9,0 % v poli, postupne napma.ru qs 0! ~ 24m,.24m Obr.4. Pi'iC!inkove C!6rykrouticich momentu 4,5 %, relaxace 7,5 % a dotvarovani spolu se smrato.' vanim betonu 8 %. NejvetSi podil maji tedy ztraty trenim, k cemuz prispiva hlavne vodorovne zakfiveni kabehl, sledujicieh mvost mostu. Pro nejvetsf zatizeru za provozu v case nekonecno jsou nordalna napetf nad stfedni podporou v hornich vlaknech -18 kp/cm2, vdolruch vlakneeh kp/cm 2 a v poli - 92 kp/cm 2 resp kp/cm 2. Dovoleno je kp/cm2.., Dovolena namaharu nejsou zeela vyuzita, a to v poli proto, ze nelze sruzit pocet kabelu vzhledem na stupen bezpecnosti proti dosazeni meze Unosnosti, ktery je pozadovan 2,0, a nad stredni podporou proto, ze vetsi tlakove napetf je vjhodne pro sruzeni hlavniho napeti v tahu. Napeti bezprostredne po predepnuti konstrukce vyhovuji s rezervou. Smykova napeti jsou souctem napeti od posouvajicich sil a od krouceru. Smykova naph! od posouvajicich sil se snlzuji u podpor redukci vlivem zdvihanych kabelu a u stfedni podpory t6z nabehem, tj. sklonem dolni desky (klenbove vynaseru sklonenou neutra.lnou osou). Diky uzavrenemu prufezu nejsou smykova. na~ti od krouceru pffiis velka.. V poli a nad krajni podporou, kde je krouceru nejvetsi, jsou pribllzne stejne velka. jako ad posouvajieich sil, nad vnitfni podporou jsou mensf. Celkova smykova napetf dosahuji nejvj8e 23 kp/em 2 (nad krajru podporou). Nejvetsi hlavni napet{ je 8,8 kp/em 2 (nad krajni podporou v dow desce). Posouzeru hlavniho napeti v tahu na mezi.unosnosti se ukazalo nejostrejsim krit6riem (nad Pbdporami do sahuje az 39 kp/em ll, dovoleno 40,5 kp/em 2 ) a bylo tfeba zachytit je zvlastru mekkou vjztuzi. V ostatnich misteeh je smykova vjztuz jen konstrukcni povahy. nebot napetf nepfesahuje 27 kp/cm s. Pro bezpecnost proti nadzdvizeru konstrukce. z 10- zisek rozhodovalo zatizeru nesymetricke, tj. rovnomerne zatfzerumostu na polovine na vnejsi stra.ne obiouku. ktere se snazi nadzdvihovat krajni lozisko v ostrem rohu u sikme opery. Pozadovana bezpecnost 1,35 byla sp]nena. VYSKY 10w PREVYSENY b Obr. 5. Schema vedeni kabelu N1ENYRSK~ STAVBY

4 }u'oueeru. Namerene hodnoty pretvoreru byly porovna.ny s hodnotami teoretiekjmi, vypoctenjmi pro dane zatizeru s pouzitim prurezovyeh hodnot a. pffcinkovyeh car ze statiekeho vfpoctu a za predpokladu m6dulu pruznosti Eb = 360 Mpfem 2 podle normy pro heton zn Vysledky porovnaru (obr.14) ukazaly, ze skutecna tuhost konstrukce je az dvojnasobne vets! nez teoretieka. Lze to vysvetlit nizkjm stupnem namaharu po zarezkaci zkousee, vyssi hodnotou modulu pruznosti, podstatne vetsi pevnosti betonu (v den zkousky byla na krychlleh zjisrena pevnost min. 614 kpfem 2 ) a dale Mz spolupusoberum dlazby, izolace, fims s teoretieky uvazovanym nosnym prurezem, jak to potvrdila zmenena poloha neutrane osy vykonstruovane z namerenych deformaei. Velky vliv na zmenseni pretvoreru nad stredni podporou mel i mohutny pncnik a svise tlaky u vruboveho kloubu. PrUhyby konstrukce, merene pri zatezkaei zkousee phi pruhybomery v kazdem poli, dosahly po zatizeru jednoho pole reehto prumernyeh hodnot: V pravem poli oelkovy 7,96 mm trvaly 0,70 rom pruzny 7,26 mm v levem poli oelk0vy 7,91 rom trvaly 0,53 rom pruzny 7,38 mm Teoretieky priihyb pro dane zatizeru je 8,8 mm, tedy vetsi nez priihyby namerene. Z hlediska normovych pozadavku mostni konstrukce po zatezkaci zkousee pine vyhovela, nebof. trvala pretvoreru i priihyby byly zanedbatene male a pruzna pretvoreru, resp. pruhyby byly podstatne menm nez teoretieke. Technicko-ekonomicke xhodnocenf Pro porovnaru s jinymi mostnfmi objekty obdobne kon. eepee uvadime zakladni technieko ekonomieke ukazate e pro popisovany most a zaroven rozpoctove ukazatele pro uvodni projekty z roku 1965: N dlclad na horn' atavbu ns. spodni sts.vbu ns. oely objekt Spotreba oceli na nosnou konstrulcci betonafska vyztuz 64 kg/m a patentovana oce1 36,5 kg/m2 celkem 100,5 kg/m a Beton nosne konstrukce 0,58 ms/m s Popisovany most Ukazatel pro v oblouku UP mostu svetlosti 40 m 2280 Kes/m a 1959 Kes/m a 1480 Kes/m a 3760 Kes/m' 1300 Kes/m s kg/m s kg/m 2 86 kg/m a 0,70 ms/m s Vyssf naklady na nosnou konstrukei byly zpiisobeny vetsi praenosti, drazsim bednenfm, vetsf spotrebou mekke vyztuze pro zaehyeeru napeti v kroueeni a predevsfm naklady na vybudovaru vysoke a komplikovane skruze. Cenu spodnf stavby podstatne ovivnily obtizne podroinky zakladaru na balvanimm podlozi v rezko pfistupnem udoll a v tesne bhzkosti stareho velkoprofiloveho vodovodu a kamenny obklad viditelnyeh ploch obou oper i kfidel. Zciver Uspesne dokonceru stavby tato neobvykle mostni konstrukce, obtizne po stranee projekcni i z hlediska provadeni, dokazuje, ze lze vyhovet zvysenym narokfun modern ho projektovaru silnie i tehdy, vyzaduje-i plynule vederu trasy navrh sikmeho nebo jinak Obr.13. Umisteni tenzometru epqt.kjrne TENZOMEm V kzec~ 0-0 A 6-6) =PRl.OZNE TENZQ1ETRY (V kzec~ A-A A 8-8) slozimho objektu. VZdy vsak jsou s tim spojeny mimoradne naroky na vseehny zucastnene slozky. Nelze take vyuzit vyhod typizaee a prefabrikace a po individualnfm reseru je nutno pocitat s mensi produktivitou prace a vyssimi llliklady, ktere u nas Mzny zpiisob rozpoctovani nemuze pine postihnout. LTERATURA [J Bahnt, Z. P.: PfillinkoV6 cary pudorysl~ zakfivellyoh mostu. Stavebnioky casopis SAY X, 1964, c. 1, [2J Ba~alt, Z. P.: NOlllliform torsiol of thill-wall bars of variable seotiol. Memoires A.. P. C., 1966 [2a] Ba~alt, Z. P.: TelkoB~me pruty promemeho tuheho pl'1irezu. rn~enyrske stavby(v tisku) [2bJ Ba~ant, Z. P.: Prostorove plisobeni mostnioh nosniku. Ueebni texty pro V. roo., katedra bet. konstr., sta.v. fak. CVUT,1965 [3] Johannson J.: Raumlioh gekriimrnte Rs.hmenbriioke ill Caracas. Beton u. Stahlbetonbau 1960, H., 1-6 PRUReZ NAD PODPOROu PRll~EZ V POLl * "'f' <:) y <:) / / / )" ---- PRiLOZNY TENZo::..T~" "-" _!.;. ~,/ l~_-'l 1/,/ 1/ e-+..._ '''KO %0 1 1 MER/7i D Q Obr. 14. Pomernci pi'etvoi'eni