research bridges railways tunnelling monitoring technology management international

Transkript

1 research bridges railways tunnelling monitoring technology management international URČENÍ UČINNÝCH KABELOVÝCH SIL NA MOSTNÍCH KONSTRUKCÍCH (ZAVĚSNÁ LANA / VOLNÁ VÝZTUŽ / TÁHLA) NA ZÁKLADĚ JEJÍ DYNAMICKÉ ODEZVY NEDESTRUKTIVNÍ DIAGNOSTICKOU METODOU BRIMOS Dipl. Ing. Robert Veit-Egerer (PhD Candidate) VCE Holding GmbH

2 odolnost konstrukce Vienna Consulting Engineers Proč sledování & vyhodnocení stavu nosných konstrukcí? zaměřený cíl úroveň varování a nutnost opravy plánovaný směr křivky Selhání rehabilitace měřená plánovaná provozní životnost [roky] Investiční náklady se zmenšují včasným zahájením oprav a sanací mostů, kdy se ještě naplno neprojevila závažnost vad a poruch. Ukazatel spolehlivosti => odolnost konstrukce během provozní životnosti Investice přibližně 1-2% z nákladů - (které by jinak byly investovány do výměny a novostavby, v případě, že by se mostní konstrukce považovala za již nedostatečně funkční a odolnou) - do ověření skutečného chování dle znalostí ze stavební mechaniky, případně dále provozovat most a tak zabránit zbytečným investicím.

3 Provozní stav nosné konstrukce (funkčnost) a jeho případná změna se projevuje v její dynamické odezvě. Tímto měřením je možné, identifikovat poruchy nosné konstrukce již mnohem dříve, než jsou viditelné. Ambientní měřící metoda (= Ambient Vibration Method - AVM) byla vyvinutá pod podmínkou použítí bez narušení dopravního provozu. Výhody této metody spočívají - na rozdíl od metody vynuceného podnětu - v menších nákladech na provedení a zaznamenání měření, protože se obejde bez nákladných přístrojů (např. budič kmitání). Metoda byla vyvinutá nezávisle od druhu konstrukce nebo materiálu Doposud běžná visuální a manuální inspekční metoda se nestala zbytečnou, ale je tímto inženýrským způsobem zlepšená a zdokonalená.

4 Aplikace elegantní a urychlená realizace dynamických a statických diagnostických przůkumů ANALÝZA A VYHODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU KONSTRUKCE (NOVOSTAVBY PŘED PŘEJÍMKOU A UVEDENÍ DO PROVOZU) DIAGNOSTIKA MOSTŮ PŘI UŽÍVÁNÍ - PRAVIDELNÉ KONTROLY PRO POTŘEBY NÁVRHU UDRŽOVACÍCH PŘÍPADNĚ REKONSTRUKČNÍCH PRACÍ KONTROLA BEZPEČNÉHO UŽÍVÁNÍ POROVNÁNÍ PŮVODNÍCH A AKTUÁLNÍCH PODMÍNEK ULOŽENÍ ANALÝZA DOPRAVNÍHO PROVOZU ANALÝZA VLIVU PROSTŘEDÍ NA KONSTRUKCI VYHODNOCENÍ SEIZMICKÝCH VLIVŮ A ÚČINKŮ URČENÍ ÚČINNÝCH KABELOVÝCH SIL A MNOHO DALŠÍCH ODVOZENÝCH MOŽNOSTÍ

5 BRIMOS klasifikace Klasifikace: A dobrý stav B dobrý stav, s lokálními poruchami C problematický stav Klasifikace bere ohled jak na vizuální a manuální inspekci, tak i na dynamické měření a případně i na analytický výpočet metodou konečných prvků a jeho korelace s měřením. Na základě této klasifikace je určen celkový provozní stav, únosnost a odolnost a tak stanovená bezpečnost užívání. BRIMOS se opíra o matematické zákony stavební mechaniky. Page 5 Algoritmická rešení této metody jsou celosvětově uznávána.

6 Taiwan, Southern Korea, Germany, France, Greece

7 Taiwan, Southern Korea, Germany, France, Greece

8 ZAVĚŠENÝ MOST PRAHA VRŠOVICE URČENÍ ÚČINNÝCH KABELOVÝCH SIL METODOU BRIMOS (= BRIdge MOnitoring System)

9 Měření kabelů s pomocí BRIMOS -Rekorderu a připojených, trojrozměrně měřících senzorů

10 fn Vienna Consulting Engineers 1 f 1 * 2* l N m k = 1,...n N...kabelová síla m...hmotnost kabelu na jeden metr l...délka volného kmitání kabelu f k k 2l N m 2 (1 (4 2 2 k 1 ) ) bezrozměrný parametr tuhosti L H EI n n 1s 2 n Ext. Längs Ext. Quer Ext. Vertikal µg Hz n VCE

11 Längs Quer Vertikal Ext. Längs Ext. Quer Ext. Vertikal mg s N u f pk A p N u...mezní tahová síla měřeného kabelu f pk...pevnost v tahu ocelových lan (1800 N/mm2) A p...plocha 30 či 36 ocelových lan N ξ l EI EI...ideální tuhost v ohybu měřeného kab e 2 N...účinná kabelová síla ξ... relativní ohybová tuhost kabelu (bezrozměrná) l...délka volného kmitání kabelu l u

12 Závěs f1 (měřená) délka volného kmitání průměr lana hmotnost lana Účinné síly (měřené) teoretické síly (stálé zatížení) deviace (= odchylka) +/- teoretické nahodilé zatížení + obalová křivka (horní limit) - obalová křivka (dolní limit) stupeň vytížení Vienna Consulting Engineers 2005 Sporilov [Hz] [m] [mm] [kg/m] [kn] [kn] [%] [kn] [kn] [kn] f1 ksi kn [knm 2 ] [%] 133 1'S 2,556 28, ,00 82, ,8 765,39 / 63, ,556 24, ,5 17, 'S 2,327 32, ,00 82, ,1 780,41 / 48, ,327 31, ,0 18, 'S 2,154 36, ,00 82, ,8 773,66 / 38, ,154 34, ,0 19, 'S 1,939 40, ,00 82, ,9 751,13 / 34, ,939 39, ,8 19, 'S 1,805 44, ,00 82, ,0 715,84 / 46, ,805 43, ,3 20, 'S 1,694 48, ,00 87, ,2 731,97 / 38, ,694 49, ,5 19, 'S 1,517 52, ,00 87, ,1 671,27 / 40, ,517 51, ,4 18, 'S 1,316 57, ,00 87, ,0 601,22 / 43, ,316 49, ,5 16, 'S 1,311 61, ,00 87, ,5 522,7 / 47, ,311 56, ,5 18, 'S 1,161 65, ,00 87, ,1 437,00 / 46, ,161 52, ,3 16, 'S 1,121 70, ,00 87, ,5 345,82 / 46, ,121 62, ,5 17, 'S 1,054 74, ,00 87, ,8 251,56 / 45, ,054 68, ,8 17, 'S 0,961 79, ,00 87, ,5 156,3 / 42, ,961 67, ,4 16, 'S 0,936 83, ,00 87, ,3 37,78 / 21, ,936 71, ,1 17, ,1 tuhost v ohybu EI i 14 S... 1 S 14S... 1S Exemplární výsledky měřených kabelových sil a porovnání s teoretickými silami Sporilov 14 J... 1 J 14J... 1J Sterboholy

13 [kn] [kn] [kn] [kn] Vienna Consulting Engineers Kabelkräfte 1S' - 14S' Kabelkräfte 1S - 14S Kabelkräfte 1J' - 14J' Kabelkräfte 1J - 14J Účinné síly: měření teoretické síly: stálé zatížení teoretické síly: stálé zatížení + obalová křivka (horní limit) teoretické síly: stálé zatížení - obalová křivka (dolní limit)

14 Předpjaté mosty s volnou výztuží a) umgelenkte Spannglieder im Hohlkasten b) gerade Spannglieder im Hohlkasten

15 Murbrücke St. Michael Überführung Landshuter Allee Page 15

16 Gersbachtalbrücke Großheimer Talbrücke Page 16

17 ÚDOLNÍ PŘECHOD DONNERGRABEN NA RAKOUSKÝ DÁLNICI A10 - ŽELEZOBETONOVÝ MOST S VOLNOU VÝZTUŽÍ URČENÍ ÚČINNÝCH KABELOVÝCH SIL METODOU BRIMOS (= BRIdge MOnitoring System)

18 Údolní přechod Donnergraben

19 Údolní přechod Donnergraben

20 Údolní přechod Donnergraben

21 Údolní přechod Donnergraben

22 Údolní přechod Donnergraben

23 Údolní přechod Donnergraben

24 Project: INNO-FORCE INNOvative High Precision Cable FORCE Measurement

25 Databáze mostů firmy VCE: Page stavebních konstrukcí 15 permanentních monitorovacích systémů 35 zavěšených mostů 15 mostů s volnou výztuží

26 Databáze mostů 400 stavebních konstrukcí 15 permanentních monitorovacích systémů 35 zavěšených mostů 15 mostů s volnou výztuží

27 Měření provedená v České republice 1. silniční most; Praha-Vršovice 2. železniční most; Vyškov 3. tovární komín Škoda Auto; Mladá Boleslav Page 27

28 Děkuji za Vaši pozornost