VÝSTAVBA MOSTŮ (2018 / 2019) M. Rosmanit B 304 Mostovka

Transkript

1 Technická univerzita Ostrava 1 VÝSTAVBA MOSTŮ (2018 / 2019) M. Rosmanit B 304 miroslav.rosmanit@vsb.cz Mostovka 2 - mostovka je součástí nosné konstrukce - patří mezi velmi namáhané nosné části, poměr nahodilého zatížení k zatížení stálému je u všech mostovkových prvků velmi vysoký (současně i velká dynamika) únavové detaily 1

2 3 VÝHODY - jako jediná je vhodná pro tratě s vyššími rychlostmi - poskytuje relativně tichou a klidnou jízdu, dynamika neměnná s širou tratí - příznivé tlumení dynamických účinků (menší nebezpečí únavy) - čistý průjezd čističky kolejového lože - snadná směrová i výšková rektifikace polohy koleje - bezproblémové uspořádání výhybek a oblouků na mostě - nejsou potřeba drahé a nedostatkové mostnice 4 NEVÝHODY - potřebuje největší stavební výšku - má největší hmotnost drahá hlavní nosná konstrukce - nebezpečí ohrožení žlabu pro kolejové lože korozí v důsledku nekvalitní nebo poškozené izolace - navrhuje se přednostně, pokud postačí stavební výška (SV) dolní mostovka - plnostěnné hl. nosníky + MPP 2x2500 mm SV cca 1200 mm - plnostěnné hl. nosníky + MPP 2x3000 mm SV cca 1350 mm - příhr. hl. nosníky + příčné výztuhy ve styč. SV cca 1500 mm - příhr. hl. nosníky + příčné výztuhy mezilehlé SV cca 1300 mm 2

3 5 - lze použít pro všechny polohy mostovky, pro plnostěnné i příhradové mosty - součástí mostovky je žlab pro kolejové lože (ocelový nebo ŽB), (spolupůsobící, případně nespolupůsobící) - velikost žlabu kolejového lože vychází z velikosti kolejového lože (obrys + vůle), tloušťek izolačních vrstev, příčného a podélného vyspádování dna žlabu - používá se 10 mm izolace z reaktoplastu (plastbeton), počítá se s jednou obnovou izolace 6 - šířka žlabu v rozhodujícím místě je x70 mm - hloubka žlabu je mm, příčný spád dna žlabu je 3% - povrch chodníkového plechu je 50 mm nad niveletou koleje - žlab většinou spolupůsobí s hlavní nosnou konstrukcí, mostovka je pak tvořena pouze žlabem pro kolejové lože - v případě nespolupůsobícího žlabu je mostovka tvořena příčníky, na nichž je položen žlab výhoda je jediná možná výměna žlabu 3

4 7 ocelový žlab pro kolejové lože - skládá se ze dna žlabu (min. 14 mm), ze dvou šikmých boků žlabu (min. 12 mm) a z podélných a příčných výztuh dna žlabu 8 podélné výztuhy - osové vzdálenosti mm, - z konstrukčních důvodů se neumisťují do osy žlabu a poblíž odvodňovacích žlabů, - výztuha může být buď pásového průřezu (jednodušší na výrobu a údržbu) nebo průř. obráceného T (pro větší rozpětí L pod > 3 m), - výška se omezuje na 10 násobek tloušťky (lokální boulení), - osová vzdálenost se volí co možná největší mm, - šířka dolních pásnic malá mezera min. 450 mm 4

5 9 podélné výztuhy 10 příčné výztuhy - osové vzdálenosti větší než 2000 mm, - plnostěnných mostů je vhodná vzdálenost 3000 mm (využití podélné výztuhy pásového průřezu), - osová vzdálenost větší se použije pouze u příhradových mostů, kde jsou výztuhy pouze ve styčnících hlavních nosníků (výztuhy pouze T průřezy), součástí průřezu je opět spolupůsobící šířka mostovkového plechu. - s ohledem na příčný sklon mostovky mají výztuhy proměnnou výšku, - u příhradových mostů mohou mít výrazné náběhy u dolního pásu 5

6 11 příčné výztuhy - rozpětí příčné výztuhy Lpř;v odpovídá osové vzdálenosti hlavních nosníků, - výška uprostřed rozpětí se volí v rozmezí (1/9 1/6) Lpř-v (dle osové vzdálenosti), - pro běžnou vzdálenost 2500 mm se volí výška Lpř-v/8,5. - montážní styky se navrhují převážně svařované, styk stěny a dolní pásnice je přesazen 12 betonový žlab pro kolejové lože - uplatní se u mostů s horní mostovkou, spolupůsobení je zajištěno spřažením - ŽB žlab je nejčastěji monolitický, případně i prefabrikovaný tvoří zároveň mostovku - z důvodů výrobních i statických (zamezení vzniku velkých tlakových napětí v horních vláknech) je výhodné oddělit boky žlabu od spřažené ŽB desky mostovky - shodný tvar může být použit na plnostěnných i na příhradových hlavních nosnících 6

7 13 betonový žlab pro kolejové lože - pod jednou kolej se navrhují dva, v případě stlačené stavební výšky i čtyři hlavní nosníky, tloušťka ŽB desky je potom cca 330 mm, resp. 280 mm 14 betonový žlab pro kolejové lože - pro dvoukolejné plnostěnné trámové mosty je vhodné desky dělit podélnou dilatační spárou (rekonstrukce), staticky je výhodnější spojitá deska (nové mosty) - u příhradových dvoukolejných mostů lze navrhnout i desku výrazně větší tloušťky uloženou pouze na dvou nosnících 7

8

9

10 19 (žlab pro kolejové lože nespolupůsobící s hlavní nosnou konstrukcí) 20 VÝHODY - jedná se o nejběžnější typ mostovky, máme nejvíce zkušeností - má poměrně malou hmotnost 10

11 21 NEVÝHODY - nedostatek mostnic a současně nemožnost jejich náhrady jiným materiálem - nemožnost průjezdu čističky kolejového lože v pracovní poloze - omezená max. rychlost (do 120 km/h, výjimečně do 160 km/h) - tvrdá a hlučná jízda - náročnější údržba - navrhují se při omezené stavební výšce (viz výše) - MPP 2x2500 SV cca 950 mm - MPP 2x3000 SV cca 1100 mm 22 11

12 23 - mostovka se skládá z podélníků, příčníků a případného podélného ztužení mezi podélníky a případného brzdného ztužidla - většina současných ocelových železničních mostů má tuto mostovku (100 leté používání), - u starých mostů se můžeme setkat s různými vzájemnými výškovými polohami podélníků a příčníků ovlivňuje významně stavební výšku mostu - osová vzdálenost podélníků je vždy 1800 mm 24 nasazené podélníky na příčníky - používaly se hodně u horní mostovky se zapuštěnými příčníky a zvláště pak u zapuštěné mostovky dnes se již nepoužívají 12

13 25 zapuštěné podélníky 26 zapuštěné podélníky - jediné řešení, které se používá v dnešní době co nejnižší stavební výška (cca o mm) - podélníky se zapouští do příčníků tak hluboko, aby mostnice vyčnívaly pouze 30 mm nad pásnicí příčníku (min. mezera mezi patou kolejnice a horní pásnicí příčníků tolerovaná z důvodu údržby) - v úvahu připadá také řešení stejné výšky podélníků a příčníků (příhradové mosty s dolní mostovkou s větším rozpětím podélníků 13

14 27 zapuštěné podélníky - výšku podélníků volíme v rozmezí (1/4 1/8) L pod (dáno osovou vzdáleností příčníků) krátké podélníky plnostěnných mostů (cca 2,5 m (1/4 1/5) L pod ), dlouhé podélníky příhradových mostů (cca 4 5 m (1/6 1/8) L pod ) - podélníky uvažujeme a provádíme jako spojité nosníky - příčníky jsou prosté nosníky, výšky v rozmezí (1/6 1/8) L př 28 zapuštěné podélníky - ve skutečnosti podélníky a příčníky staticky spolupůsobí s hlavní nosnou konstrukcí (závisí na konstrukčním uspořádání) - v praxi se toto spolupůsobení snažíme omezit na minimum, u příčníků i podélníků volíme vysoké štíhlé I průřezy s co možná nejužšími pásnicemi (malá vodorovná ohybová tuhost) - šířka pásnice podélníku musí být s ohledem na provedení šroubovaného přípoje horní pásnice s úložnou lištou alespoň 250 mm - šířka pásnice příčníku nemůže být menší než 250 mm, používá se běžně 300 mm (max. 360 mm) 14

15 29 zapuštěné podélníky Konstrukční řešení přípoje spojitého podélníku na příčník DETAIL I 30 zapuštěné podélníky Konstrukční řešení přípoje spojitého podélníku na příčník DETAIL II 15

16 31 zapuštěné podélníky (montážní styk) - příčníky plnostěnných trámových mostů jsou zpravidla děleny dvěma styky, postranní části jsou dílensky přivařeny k hlavním nosníkům, střední část je svařovaná nebo šroubovaná (montážní styk), styk se umisťuje co nejblíže k hlavnímu nosníku 32 zapuštěné podélníky (montážní styk) - příčníky příhradových trámových mostů s dolní mostovkou jsou montážně připojeny k dolnímu pásu hl. nos., u mostů s rozpětím do m pouze ve styčnících (a). Přípoj je vždy šroubovaný 16

17 33 zapuštěné podélníky (montážní styk) - příčníky příhradových trámových mostů s dolní mostovkou jsou montážně připojeny k dolnímu pásu hl. nos., při větším rozpětí jsou spoje i mezi styčníky (b). Přípoj je vždy šroubovaný 34 zapuštěné podélníky (příčné ztužení) - s ohledem na příčné vodorovné zatížení od vlaku volíme různé dispoziční uspořádání podélníků při rozpětí podélníků do 2,5 m není potřeba žádné příčné ztužení podélníků, při větším rozpětí se navrhuje vodorovné podélné ztužení tak, aby teoretická vzdálenost držených bodů nepřesáhla - 2,0 m (v přímé) - 1,6 m (v oblouku). 17

18 zapuštěné podélníky (příčné ztužení) při větším rozpětí se navrhuje vodorovné podélné ztužení tak, aby teoretická vzdálenost držených bodů nepřesáhla - 2,0 m (v přímé) - 1,6 m (v oblouku). 35 zapuštěné podélníky (příčné ztužení) - ztužení se umisťuje do horní poloviny výšky podélníků, - příčka bývá z profilu U, diagonály z úhelníků. - Příčka ztužení se připojuje na svislou výztuhu stěny podélníku, která je v dolní části uklínována k dolní pásnici podélníku. Jedná se o typický únavový detail na tažené pásnici ohýbaného nosníku namáhaného mnohonásobným opakovaným zatížením

19 37 zapuštěné podélníky (příčné ztužení) 38 brzdné a rozjezdové síly (podélné vodorovné zatížení) - tyto síly působí na temeni kolejnice a musí se dostat do hlavní nosné konstrukce a dále do pevných ložisek a do spodní stavby - brzdná síla vyvolává v podélnících normálovou sílu, která se příčnou ohybovou tuhostí příčníků přenáší do hlavních nosníků, příčníky musí být v tomto případě dimenzovány také na příčný ohyb 19

20 39 brzdné a rozjezdové síly (podélné vodorovné zatížení) - alternativně je možné zřídit brzdné ztužidlo příčníky poté nejsou namáhány příčným ohybem, 40 brzdné a rozjezdové síly (podélné vodorovné zatížení) - nejvýhodnější je umístit ztužidlo do poloviny rozpětí nezvětšuje se míra spolupůsobení mostovky s hlavními nosníky - diagonály podmostovkového ztužení, které nejsou součástí brzdného ztužení, se nepropojují v místě křížení s podélníky (nechtěné spolupůsobení ohybové namáhání diagonál) 20

21 41 brzdné a rozjezdové síly (podélné vodorovné zatížení) - alternativně je možné zřídit brzdné ztužidlo podélníky které jsou součástí brzdného ztužidla, jsou navíc namáhány přídavným ohybovým momentem vznikajícím od excentricity připojení jednotlivých prutů ztužidla vzhledem k ose podélníku 42 podélníková konzola (ukončení mostu) - v místě ukončení mostu se navrhuje podélníková konzola pro uložení mostnice za podporovým příčníkem - pro převedení koleje přes závěrnou zeď se buď uloží mostnice na závěrnou zeď mostnice se pak nazývá pozednice dochází k velkým rázům do pozednice a do závěrné zdi, dále se také mění tuhostní charakteristiky kolejnicových podpor, což negativně ovlivňuje dynamiku jízdy - detail lze vyřešit také zatažením závěrné zdi mezi mostnici na podélníkové konzole, mostnice se uloží do kolejového lože za závěrnou zdí řešení má nevýhodu v tom, že se obtížně podbíjí mostnice za závěrnou zdí 21

22 43 podélníková konzola (ukončení mostu) - uložení mostnice na závěrnou zeď 44 podélníková konzola (ukončení mostu) - uložení mostnice na závěrnou zeď 22

23 45 zjednodušený statický výpočet Podélníky - úložná lišta se nezapočítává v předběžném návrhu do průřezu podélníků, neprokazuje se napjatost od vodorovných účinků odstředivých sil, zatížení větrem a bočním rázem, ani vliv svislých přitížení od zatížení větrem a bočním rázem, ani místní napětí ve stěně podélníku pod uložením mostnic - vodorovné účinky se přisoudí příčným ztužidlům, příčníkům a prvkům podélného ztužení - průřezy podélníků se tudíž posuzují pouze na ohybové momenty od svislých účinků zatížení a na osové síly a ohybové momenty vyvolané spolupůsobením mostovky s hlavními nosníky 46 zjednodušený statický výpočet Podélníky - ohybové momenty a podporové reakce spojitých podélníků od svislých účinků nahodilého zatížení lze přibližně uvažovat: - ohybový moment v krajním poli 1,00. M max - ohybový moment ve vnitřním poli 0,80. M max - ohybový moment nad podporou 0,75. M max - podporová reakce krajní 1,00. R max - podporová reakce mezilehlá 1,10. R p - M max, R max jsou největší ohybový moment, resp. podporová reakce prostého nosníku stejného rozpětí - R p je zatížení příčníků pásem prostých podélníků - hodnoty M max, R max, R p jsou pro vlak UIC tabelovány 23

24 47 zjednodušený statický výpočet Podélníky - u spojitých podélníků zapuštěných mezi příčníky se styková podložka horní pásnice dimenzuje tak, aby přenesla sílu vyvozenou podporovým momentem od spolupůsobení mostovky s hlavními nosníky. - za rameno vnitřních sil se považuje vzdálenost těžišť obou pásnic, pokud je užito zesilujících konzol, lze rameno vnitřních sil zvětšit cca o 1/3 výšky konzoly 48 zjednodušený statický výpočet Podélníky - při posouzení se účinky od přímého zatížení podélníků násobí dynamickým součinitelem příslušejícím podélníkům, účinky od spolupůsobení s hlavními nosníky dynamickým součinitelem příslušejícím hlavním nosníkům - při posuzování na únavu v poli i v podpoře spojitých podélníků mostovky s mostnicemi lze rozkmit napětí stanovit přibližně na náhradním prostém nosníku uprostřed rozpětí 24

25 49 zjednodušený statický výpočet Příčníky - příčníky se navrhují pro působení ve svislém směru jako prosté nosníky, navržený průřez se posoudí ještě na přitížení od vodorovných ohybových momentů vyplývajících ze spolupůsobení mostovky s hlavními nosníky - připojení příčníků k hlavním nosníkům musí přenést posouvající sílu, případné vodorovné ohybové momenty a také svislý podporový ohybový moment o hodnotě -0,5. M max, kde M max je moment v poli příčníku - jsou-li příčníky součástí příčných rámů nebo polorámů, musí jejich průřezy a přípoje přenést navíc i statické účinky plynoucí z rámového působení - příčníky u podpor mostu se posuzují také pro případ zvedání prázdného mostu, event. při výměně ložisek 50 C. Mostovka s přímým uložením koleje VÝHODY - potřebuje nejmenší stavební výšku - má nejmenší hmotnost - ocelovou deskovou mostovku lze současně využít pro hlavní nosný systém - má nejnižší nároky na údržbu 25

26 51 C. Mostovka s přímým uložením koleje NEVÝHODY - nejtvrdší a nejhlučnější jízda - největší nebezpečí vzniku únavy - kolej nelze rektifikovat - ohrožení automatického zabezpečení provozu nelze dlouhodobě zajistit spolehlivé odizolování kolejnicových pásů od ocelové nosné konstrukce - v současnosti lze navrhovat pouze na podružných tratích, vlečkách a na tratích úzkého rozchodu - používá se např. u typového mostního provizoria MP-1 52 C. Mostovka s přímým uložením koleje - u trvalých mostů dnes přichází v úvahu pouze uložení kolejnice na ocelovou desku dolní mostovky (součást hlavního nosného průřezu, resp. která je přímo dolní pásnicí hlavních nosníků 26

27 53 C. Mostovka s přímým uložením koleje - ocelová deska mostovky je vyztužena podélnými a příčnými výztuhami - hlavní podélné výztuhy jsou umístěny pod kolejnicemi v osové vzdálenosti 1520 mm - podružné podélné výztuhy se navrhují po obou stranách hlavní podélné výztuhy (podle potřeby lze použít i další podélné výzt.) - příčné výztuhy se s ohledem na velmi stlačenou výšku navrhují v osových vzdálenostech mm 54 C. Mostovka s přímým uložením koleje - výška podélných a příčných výztuh bývá stejná - styk podélné a příčné výztuhy je svařovaný - plech mostovky v pásu mezi kolejnicemi a vně kolejnic musí mít na šířku alespoň 300 mm tloušťku min. 14 mm. Odvodnění mostovky se provádí příčným sklonem 27

28 55 C. Mostovka s přímým uložením koleje Přímé uložení kolejnice: - žebrová podkladnice je přišroubována ke klínové rozchodové desce, která je přišroubována pomocí předpjatých šroubů k plechu mostovky 56 C. Mostovka s přímým uložením koleje Přímé uložení kolejnice: - jiné řešení místo běžných kolejnicových upevňovadel je použita pryž, která vyplňuje prostor mezi dvěma přišroubovanými nerovnoramennými úhelníky (bezhlučné řešení) 28

29 57 D. Železniční mosty bez mostovky - plnostěnné železniční mosty do rozpětí cca 25 m lze při dostatku stavební výšky navrhnout bez mostovky - svršek se ukládá přímo na nosnou konstrukci - hlavní nosníky musí být osově vzdáleny 1800 mm 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,