Uložení mostů - ložiska

Transkript

1 Technická univerzita Ostrava 1 VÝSTAVBA MOSTŮ (2018 / 2019) M. Rosmanit B 304 miroslav.rosmanit@vsb.cz Uložení mostů 2 - nosná konstrukce je uložená na opěrách a pilířích prostřednictvím ložisek - jejich úlohou je: - přenášet svislé a vodorovné podporové tlaky na spodní stavbu - umožnit nebo zamezit posunutí a pootočení nosné konstrukce (působící účinky, geometrický tvar, statický systém 1

2 Druhy ložisek 3 - pevná ložiska pootočení okolo přímky nebo bodu - pohyblivá ložiska pootočení nebo posun (v jednom nebo ve všech směrech) - stlačitelná ložiska neformovatelné vlivem působících účinků - nestlačitelná ložiska nepovolují žádné deformace - přímková ložiska podle půdorysného tvaru dotykové plochy s úložnou plochou - bodová ložiska Grafické znázornění plánu rozmístění ložisek 4 2

3 5 Grafické znázornění plánu rozmístění ložisek 6 Druhy ložisek - při návrhu vycházíme z velikosti podporových tlaků, posunutí, pootočení a geometrického tvaru konstrukce splnění předpokladů statického výpočtu - musíme respektovat také konstrukční požadavky samotných ložisek a podpor, na kterých jsou uložené - např. na mosty v podélném spádu nebo s jednosměrným provozem se pevné ložisko umisťuje na nižší podporu resp. na vzdálenější podporu ve směru spádu - u dlouhých mostů závisí návrh také na dilatační délce nosné konstrukce - vlivem změny délky nosné konstrukce se mění také poloha podporových tlaků 3

4 7 Typy ložisek jednoduché uložení na distanční podložce - vhodné pro deskové propustky a mosty malých rozpětí do 10 m - je tvořena z několika vrstev asfaltové lepenky nebo sklobitu nebo jiných hmot tloušťky mm - šířka pásu je min. 1/3 h k (konstrukční výška), nebo 400 mm - staticky působí jako přímkové uložení umožňující podélný a příčný posun a pootočení nosné konstrukce v jedné rovině 8 Typy ložisek jednoduché uložení na distanční podložce 4

5 9 Typy ložisek betonové ložisko - vznikají konstrukční úpravou betonu a vyztužení v místě uložení - výhodou je využití stejného materiálu (pro nosnou i podpůrnou konstrukci) nízké náklady - mají omezený rozsah použití - nejstarší typy pružinový (messnagerův) a vrubový (freissinetův) kloub - mohou být také použity jako kyvné stojky nebo stěny, nebo přímková uložení pomocí betonového ozubu 10 Typy ložisek betonové ložisko pružinový kloub - je založený na principu spojení podepírané a podpírající konstrukce překříženými pruty betonářské výztuže (min. Ø 30 mm) - návrh musí řešit velikost a vzdálenost výztuže, její kotvení, zachycení příčných tahů a ochranu výztuže před korozí v mezeře - kloub je nestlačitelný, neposuvný umožňující pootočení okolo bodu křížení prutů v jedné rovině - používá se pro uložení rámových stojek nebo oblouků 5

6 11 Typy ložisek betonové ložisko vrubový kloub - vzniká vytvořením zářezu, vrubu v místě uložení - podle výšky vrstvičky betonu rozlišujeme: - klouby s tenkou vrstvičkou (úzké) o výšce 0,1.b (10-20 mm) - klouby s tlusto vrstvičkou (široké) o výšce (1/5 1/7).b (min. 30 mm) - svislé účinky se přenášejí vrstvičkou betonu - vodorovné účinky se přenášejí výztuží, která je překřížená uprostřed vrstvičky betonu - nosná konstrukce se pootáčí v jedné rovině okolo bodu (linie) křížení - návrh zahrnuje výpočet velikosti a vzdálenosti výztuže a posouzení napětí v soustředěném tlaku pod vrstvičkou 12 Typy ložisek betonové ložisko vrubový kloub 6

7 13 Typy ložisek betonové ložisko další typy ŽB ložisek (kyvná stojka, kyvná stěna, přímkové ozub) 14 Typy ložisek ocelová ložiska - materiál litá nebo kovaná ocel - v minulosti byly nejčastěji používaným typem ložisek - jsou vhodné pro přenos velkých podporových tlakových sil (pevné nebo pohyblivé bodové podepření nosné konstrukce) - jsou vhodné pro podepření úzkých, dlouhých, přímých nebo mírně zakřivených nosných konstrukcí 7

8 15 tangenciální ložisko - pro podporové tlaky do 400 kn - pro menší podporové tlaky se navrhují s úložnou deskou - je to přímkové nestlačitelné ložisko, umožňuje pootočení v jedné rovině a posun v podélném a příčném směru - konstrukční úpravou je možno pohyb zablokovat působí jako pevné ložisko 16 tangenciální ložisko - pro podporové tlaky do 400 kn 8

9 17 pevné (vahadlové) ložisko - pro podporové tlaky kn - umožňuje pootočení v jedné rovině, v malém rozsahu také příčný posun - návrh zohledňuje působící podporový tlak a podélné vodorovné síly (brzdné síly) 18 pevné (vahadlové) ložisko - pro podporové tlaky kn - pro větší podporové tlaky se navrhují s úžasnou stolicí (b) - při velkých tlacích na horním konci se střední částí rozšířenou (c) - případně také s vložkou z kované oceli vysoké pevnosti (d) 9

10 19 pevné (vahadlové) ložisko - pro podporové tlaky kn - svařovaná úložná stolice vahadlového ložiska - pevné ložisko s válcovým čepem obtížná a nákladná výroba, velký odpor ve tření málo využívané 20 pohyblivé (válcové) ložisko - pro podporové tlaky kn - umožňuje pootočení v jedné rovině, příčný i podélný posun - účinky na spodní stavbu je menší než u tangenciálních ložisek - nevýhodou je jejich velká konstrukční výška - posuzuje se na svislý podporový tlak a příčné síly (vítr, boční ráz vozidel), navíc je zapotřebí uvážit zkrácení nebo prodloužení nosné konstrukce (nastavení před uložením) 10

11 21 pohyblivé (válcové) ložisko - pro podporové tlaky kn 22 pohyblivé (dvouválcové) ložisko - pro podporové tlaky kn 11

12 23 pohyblivé (dvouválcové) ložisko - pro podporové tlaky kn 24 pohyblivé (víceválcové) ložisko nevhodné vhodné 12

13 25 pohyblivé (válcové) ložisko - pro podporové tlaky kn - pro velké svislé tlaky 1,25 12,5 MN se používají ložiska z ocelí vysoké pevnosti - v místě koncentrovaného namáhání se běžná ocel nahrazuje speciální ocelí - tato úprava umožňuje zmenšit rozměry (hmotnost) proti běžným ložiskům 26 pohyblivé (kulové a kuličkové) ložisko - velmi náročné na výrobu (v dnešní době nepoužívané) - při použití mnoha kuliček nejasné působení 13

14 27 kolejnice - pro uložení mostu menšího rozpětí - působí jako pevné a pohyblivé tangenciální přímkové uložení - používaly se výjimečně (nedostatek standardních ložisek) 28 gumové ložisko (elastomerové) - materiál syntetická guma, elastomer - může být vytvořen pás nebo obdélníková deska - vnější síly a další účinky způsobují jejich stlačení, posun v libovolném směru a vzájemné naklonění horní a spodní plochy - mohou být vyztužená nebo nevyztužená - výztužné plechy mají za úlohu zvýšit tuhost a zmenšit svislou deformaci ložiska - dostupná ložiska mají rozměry: - 150/200 výšky mm - 200/300 výšky mm - 300/400 výšky mm 14

15 29 gumové ložisko (elastomerové) - ložiska jsou vyztuženy 3 6 plechy tloušťky 2 3 mm - vyrábějí se pro podporové tlaky kn - ze svislého podporového tlaku se určí počet ložisek v úložné přímce - je možné také určit celkové stlačení ložiska - musí se také prokázat min. tlakové napětí na dotykové ploše ložiska s úložnou plochou spolehlivost proti posunutí třením 30 gumové ložisko (elastomerové) - účinkem vodorovných sil se ložisko vychýlí ve směru působící síly - velikost vychýlení závisí na velikosti vodorovné síly H, výšky ložiska h a modulu pružnosti ve smyku G - maximální výška ložiska je omezena požadavkem zajištění stability ložiska na překlopení 15

16 31 gumové ložisko (elastomerové) - účinkem pootočení ve svislé rovině vznikne v podélném směru proměnná deformace ložiska - nepříznivé je, když se následkem pootočení oddělí část plochy ložiska od nosné konstrukce a od úložné plochy otevření úložné spáry (prokazuje se výpočtem) podporovému tlaku vzdoruje menší plocha a dochází také k posunu výslednice sil 32 gumové ložisko (elastomerové) - navrhují se jako přímkové nebo bodové podepření tam, kde je zapotřebí zajistit vodorovný posun a pootočení ve všech směrech neposuvnost je možno zajistit zarážkou - při osazování ložisek je potřeba dodržet několik zásad: - ložisko se osazuje na vodorovnou plochu úložná ploch a plocha nosné konstrukce musí být rovnoběžné - úložná plocha musí být suchá, rovná (mírně zdrsněná), zbavená nečistot (hlavně mastnoty) - na jedné úložné přímce mohou být pouze ložiska se stejnou plochou a výškou, na různých podporách mohou být použita ložiska také jiných typů - úprava úložné plochy musí zajišťovat možnost výměny ložiska (např. návrhem podložiskového bloku) 16

17 33 gumové ložisko (elastomerové) výhodou je: - malá hmotnost ložisek jednoduchá manipulace při montáži - dobré tlumení dynamických účinků - izolační schopnost proti účinkům elektrického proudu 34 hrncové ložisko - materiál kombinace syntetické gumy a kovu - gumová deska je uzavřena v kovovém hrnci - tlak od zatížení se v ložisku rozděluje rovnoměrně jako v kapalině stlačované v uzavřené nádobě - únosnost v porovnání s klasickým gumovým ložiskem výrazně zvyšuje - pootočení zajišťuje přelívání gumy uvnitř hrnce při naklonění konstrukce 17

18 35 hrncové ložisko - jsou vhodná pro bodové podepření při velkých tlacích 1,25 7,5 MN, max. 75 MN - jejich nevýhodou je nemožnost kontroly a výměny hlavního prvku ložiska elestomerové desky, která je zároveň hlavním určujícím prvkem životnosti a spolehlivosti ložiska - základním uspořádáním je nestlačitelné, bodové, pevné uložení (všesměrný kloub) hlavní části jsou hrnec, víko a gumová deska 36 hrncové ložisko - pevné 18

19 37 hrncové ložisko - ze základního typu jsou odvozena ložiska umožňující pohyb v jednom nebo více směrech hrnec se uloží na úložnou desku s vytvořenou kluznou plochou z PTFE (polytetrafluorethylen), nad ní je dokonale vyleštěná nadložní deska (snížení účinku tření) - jednosměrně pohyblivé ložisko se vytvoří omezením pohybu ložiska v jednom směru lištou uprostřed nebo po stranách 38 hrncové ložisko všestranně pohyblivé 19

20 39 hrncové ložisko jednosměrné 40 hrncové ložisko 20

21 41 kalotové ložisko - materiál kov a kluzné plochy z PTFE (polytetrafluorethylen) - ložisko má velmi vysokou účinnost - základní skladba viz. obr. - spodní deska má na horní ploše konkávní prohlubeň ve tvaru kulové plochy, která je vyložena kluznou fólií z PTFE - střední část (vahadlo) má čočkový tvar, je z nerezavějící oceli a je leštěná - na leštěné horní rovné ploše je nalepena kluzná deska z PTFE - základně je ložisko řešeno jako pevné, neposuvné - jsou možné úpravy pro umožnění jednosměrné nebo všesměrné posuvnosti - nosnost ložiska je v rozsahu 1 12 MN - použití je podobné jako u hrncového ložiska 42 kalotové ložisko skladba konstrukce ložiska 21

22 43 kalotové ložisko typ ložisek 44 kalotové ložisko skladba konstrukce ložiska 22

23 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,