VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ. Doc. Ing. MARCELA KARMAZÍNOVÁ, CSc. KOVOVÉ MOSTY I

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Doc. Ing. MARCELA KARMAZÍNOVÁ, CSc. KOVOVÉ MOSTY I MODUL M05 PŘÍHRADOVÉ TRÁMOVÉ MOSTY, MOSTNÍ VYBAVENÍ STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

2 Doc. Ing. Marcela Karmazínová, CSc.,

3 Příhradové trámové mosty OBSAH 1. ÚVOD Cíle Požadované znalosti Doba potřebná ke studiu Klíčová slova Mosty trámové obecné poznámky Základní typy, výhody a nevýhody trámových mostů Základní zásady navrhování ocelových a ocelobetonových trámových mostů Základní parametry ocelových a ocelobetonových trámových mostů 8 3 Příhradové trámové mosty trámové mosty s příhradovými hlavními nosníky Použití příhradových hlavních nosníků Typy soustav příhradových hlavních nosníků Pruty příhradových nosníků Styčníky příhradových hlavních nosníků Konstrukční detaily příhradových hlavních nosníků Stabilita tlačených pásů otevřeně uspořádaných mostů s mostovkou v poloze dolní Průhyb příhradových hlavních nosníků Mostní vybavení 55 5 Závěr Shrnutí Studijní prameny Použitá literatura Doplňková studijní literatura Odkazy na další studijní zdroje a prameny (64) -

4

5 Příhradové trámové mosty 1. ÚVOD 1.1 Cíle Tento modul je zaměřen zejména na problematiku ocelových trámových mostů s příhradovými hlavními nosníky. Po prostudování modulu by měli studenti získat základní znalosti o systémech příhradových nosníků a o základních principech jejich konstrukčního a statického řešení, ale též se specifiky, která návrh příhradových nosníků přináší, s jejich výhodami a nevýhodami. Cílem je tedy seznámit studenty s šíří problematiky se zaměřením na základní zásady návrhu a konstruování příhradových hlavních nosníků a s důrazem na některé zvláštnosti, které jejich použití přináší. Závěrečná část modulu je využita pro výklad k problematice mostního vybavení obecně, tzn. v souvislosti se všemi typy ocelových mostních konstrukcí. 1.2 Požadované znalosti Ke zvládnutí a pochopení následujícího učiva není třeba žádných speciálních znalostí, ovšem určitě se vyplatí, jestliže jste ihned po zkoušce nezapomněli vše ze základů stavební mechaniky. Zřejmě není k zahození, orientujete-li se aspoň zhruba v základech pružnosti a pevnosti, která probíhá současně s tímto kursem, a zcela jistě se neobejdete bez poznatků o typických vlastnostech běžných stavebních materiálů, které jste mohli v obšírnější a zevrubnější podobě získat v kursu stavebních látek, anebo jednodušeji sice v redukovaném, ale pro tyto účely naprosto postačujícím rozsahu, v kapitole Materiály tohoto studijního textu. 1.3 Doba potřebná ke studiu Je velmi individuální a závisí zejména na intenzívnosti studia a soustředěnosti čtenáře na obsah textu. Podle toho může dosahovat až 8 hodin, příp. i více (cca 10 hod.). 1.4 Klíčová slova Trámové mosty, ocelové mosty, ocelobetonové mosty, příhradové nosníky, soustavy kosoúhlé, rombické, polopříčkové, mostovky prvkové, mostovky deskové, styčníky příhradových konstrukcí, vruby, bezvrubové detaily; ložiska, mostní závěry, odvodnění, revizní zařízení. - 5 (64) -

6

7 Příhradové trámové mosty 2 Mosty trámové obecné poznámky 2.1 Základní typy, výhody a nevýhody trámových mostů Mosty trámové se používají jak při stavbě betonových mostů, tak při návrhu mostů ocelových i ocelobetonových, ale též pro mosty dřevěné Ocelové a ocelobetonové trámové mosty U trámových mostů ocelových, příp. ocelobetonových tvoří hlavní nosnou konstrukci ocelové trámy tzv. hlavní nosníky, které přenášejí zatížení z mostovky prostřednictvím ložisek do spodní stavby. Hlavní nosníky mohou být plnostěnné nebo příhradové, staticky mohou působit v zásadě jako prosté nosníky, příp. jako nosníky spojité. Mostovka ocelových mostů je ocelová (prvková, desková viz Modul M02), u ocelobetonových mostů tvoří mostovku betonová deska (často spřažená s ocelovými hlavními nosníky viz Modul M02, M04). Obr. 2.1 Typy ocelových a ocelobetonových trámových mostů: a) trámové mosty otevřeného průřezu, b) trámové mosty uzavřeného průřezu Plnostěnné hlavní nosníky (obr. 2.1) mohou být v příčném směru řešeny jako otevřené (obr. 2.1a) nebo uzavřené komorové nosníky (obr. 2.1b). Příhradové hlavní nosníky se v průběhu času vyvíjely od složitějších tvarů k jednodušším (obr. 2.2a), postupně od mnohonásobně staticky neurčitých soustav přes systémy několikrát staticky neurčité až po soustavy staticky určité. V současné době se dává přednost jednodušším systémům (staticky určitým nebo s nízkým stupněm statické neurčitosti), a to s přímými pásy nosníky přímopásové (obr. 2.2b), příp. se zakřiveným horním nebo dolním pásem nosníky křivopásové (obr. 2.2c). - 7 (64) -

8 přímopásové křivopásové Obr. 2.2 Tvary příhradových hlavních nosníků: a) přímopásové, b) křivopásové 2.2 Základní zásady navrhování ocelových a ocelobetonových trámových mostů Základní parametry ocelových a ocelobetonových trámových mostů V závislosti na rozpětí se volí vhodný materiál a výška hlavního nosníku. Ocelové a ocelobetonové trámové mosty: plnostěnné hlavní nosníky otevřeného průřezu - prosté nosníky ekonomické rozpětí L do 30 až 40 m výška hlavního nosníku h = 1/10 až 1/12 L pro železniční mosty h = 1/15 až 1/20 L pro silniční mosty - spojité nosníky vhodné pro rozpětí pole L do 50 m, v některých případech efektivní až do 150 m výška hlavního nosníku h = 1/14 až 1/18 L pro železniční mosty h = 1/20 až 1/40 L pro silniční mosty plnostěnné hlavní nosníky uzavřeného průřezu vhodné pro rozpětí L až do 150 m příhradové hlavní nosníky - prosté nosníky ekonomické pro rozpětí L větší než 40 m výška hlavního nosníku 1/7 až 1/10 L pro přímopásové nosníky 1/5,5 až 1/8 L pro křivopásové nosníky - spojité nosníky nejčastěji o 3 polích, rozpětí středního pole L běžně 100 až 200 m, největší mosty dosahují až 500 m výška hlavního nosníku 1/9 až 1/15 L pro přímopásové nosníky 1/12 až 1/18 L pro křivopásové nosníky 8

9 3 Příhradové trámové mosty trámové mosty s příhradovými hlavními nosníky 3.1 Použití příhradových hlavních nosníků Příhradové nosníky jsou obecně lehčí než nosníky plnostěnné, protože u výplňových (mezipásmových) prutů lze plně využít pevnosti materiálu, na rozdíl od stěn (např. stojiny, široké pásy) plnostěnných nosníků, kde se nepříznivě projevuje vliv boulení a smykového ochabnutí. Na druhou stranu, příhradové nosníky sestávají z většího počtu menších částí, které si vyžadují vzájemné spojení, a proto je jejich výroba pracnější, a tedy i dražší. Přitom při menším rozpětí je vliv pracnosti vyšší, a proto se použití příhradových nosníků uplatní hlavně až při větším rozpětí polí. Příhradové hlavní nosníky se obvykle uplatňují více u železničních mostů, kde jsou ekonomické až od rozpětí cca kolem 40 m. U mostů pozemních komunikací se příhradové nosníky neuplatňují tak často, zejména proto, že při jejich výšce nemá význam navrhovat více hlavních příhradových nosníků, ale zpravidla dva, což při velkých šířkách silničních mostů vede na příliš velké dimenze příčných mostovkových prvků (příčných výztuh deskových mostovek, příp. příčníků prvkových mostovek); také průniky hlavních příhradových nosníků s mostovkou jsou často velmi těžko konstrukčně řešitelné, hlavně s ohledem na nutnost ochrany proti korozi při složitých konstrukčních úpravách. Pokud se uplatní, je jejich použití vhodné až při větších rozpětích, protože u silničních mostů je nahodilé zatížení podstatně menší a přípustné průhyby naopak zase větší než u železničních mostů; proto lze navrhovat plnostěnné konstrukce, které mají přijatelnou výšku, i pro poměrně velká rozpětí. Ekonomiku ocelových mostů významně ovlivňují také podmínky a způsob montáže, která je většinou snadnější u plnostěnných konstrukcí; avšak příhradové konstrukce lze zase montovat po jednotlivých poměrně lehkých částech (např. prutech), bývá v obtížných podmínkách snazší jak montáž, tak také doprava na staveniště. Z estetického hlediska jsou příhradové trámové mosty vhodné spíše pro plochá rovinatá území, kde je lze vhodněji začlenit do okolní krajiny; působí příznivě zejména tehdy, mají-li za sebou rozsáhlejší ne příliš členitý terén (např. vodní plochu), proti členitému terénu, zástavbě, lesnímu porostu apod. působí roztříštěným a neuspořádaným dojmem. Aby tedy příhradová konstrukce působila staticky, vyžaduje především dostatek prostoru a světla. Jak již bylo řečeno výše, příhradové konstrukce se uplatňují zejména u železničních mostů, a to hlavně s mostovkou v poloze dolní, u mostů pozemních komunikací je jejich uplatnění omezené. Kromě statických a konstrukčních důvodů, které jsou zmíněny výše v tomto odstavci, je příhradová konstrukce u silničních mostů zejména s dolní mostovkou nevhodná také proto, že příhradové nosníky viditelné z vozovky nepříznivě ovlivňují bezpečnost provozu a plynulost dopravy, protože působí rušivě v zorném poli řidičů. U mostů s horní mostovkou sice tyto nevýhody nenastávají, avšak horní mostovka vyžaduje dostatečnou stavební výšku, která je však zřídka k dispozici. U železničních mostů naproti tomu nejsou žádné zásadní výhrady proti použití příhradových nosníků, a to jak s mostovkou v poloze dolní, tak s mostovkou 9

10 v poloze horní. U silničních mostů navrhujeme příhradové hlavní nosníky raději až při větších rozpětích, pokud ovšem nedáme přednost jinému řešení, např. obloukovým nebo zavěšeným konstrukcím. U mostu s několika poli lze příhradové hlavní nosníky navrhnout v několika možných variantách: - řada prostých příhradových nosníků (staticky určitý systém); - spojitý příhradový nosník bez kloubů (staticky neurčitý systém); - spojitý příhradový nosník s klouby (staticky určitý systém). Uvedené varianty řešení mají obdobné výhody a nevýhody jako podobné konstrukce plnostěnné, a proto bývá obvykle nejefektivnější, a to jak z hlediska statického, tak z hlediska konstrukčního řešení, varianta druhá, tzn. staticky neurčité spojité příhradové nosníky bez kloubů, které vychází příznivě jak staticky, tak z konstrukčních důvodů, protože nejsou přerušeny a není nutné řešit detaily kloubů. V důsledku spojitosti lze dosáhnout určité úspory materiálu ve srovnání s prostými či kloubovými nosníky, avšak tato úspora není nijak zvlášť významná; činí obvykle kolem 10 až 20 % v porovnání se spotřebou oceli u řady prostých nosníků. Pomineme-li spojitost, která spotřebu materiálu ovlivňuje příznivě, mají některé další faktory na spotřebu oceli u spojitých nosníků naopak nepříznivý vliv; jedná se zejména o namáhání na únavu, které je u příhradových spojitých nosníků nepříznivější než u prostých, protože změny napětí (a tedy i rozkmity napětí) vyvolané různou polohou pohyblivého zatížení jsou větší než u prostých nosníků; dalším vlivem, který částečně snižuje příznivý vliv spojitosti, je také postup montáže (vhodná volba), který může způsobit, že některé pruty musí být nadimenzovány silněji než by to vyžadovalo namáhání při provozu. Spojité nosníky jsou také velmi citlivé na nestejnoměrné sedání opěr a pilířů; tento vliv však není u příhradových nosníků, které mají zpravidla poměrně velká rozpětí, obvykle tak zásadní, protože namáhání (napětí) způsobené nestejnoměrným popuštěním podpěr je přibližně nepřímo úměrné rozpětí; kromě toho není příliš komplikované ložiska mostu výškově rektifikovat. Je však třeba zdůraznit, že pro špatné základové půdy není spojitá příhradová konstrukce vhodná, mnohem vhodnější jsou prosté nosníky nebo nosníky s klouby. Např. spojité nosníky s klouby s velmi dobře montují letmo a při vhodném poměru rozpětí polí jsou vhodnější než řada prostých nosníků; kromě toho vychází nižší i cena spodní stavby, protože pilíře lze navrhnout poměrně úzké; největší problém pak vzniká s konstrukčním řešením kloubů a systémem zavětrování, které bývají u kloubových konstrukcí složitější. 3.2 Typy soustav příhradových hlavních nosníků Příhradové ocelové mosty patří z hlediska historického vývoje k poměrně starým typům ocelových konstrukcí, protože se začaly stavět již kolem poloviny 19. století a jejich použití a uplatnění je významné dodnes. Pro vývoj v průběhu uplynulé doby je charakteristické především postupné zjednodušování systémů příhradových hlavních nosníků. Prvními typy soustav příhradových hlavních nosníků ocelových mostů byly tzv. mřížových nosníků (viz obr. 3.1a), s hustou sítí mezipásových prutů, vnitřně mnohokrát staticky ne-určitých, které se postupně vyvinuly přes soustavy jednodušší, dvakrát nebo 10

11 třikrát staticky neurčité (viz obr. 3.1b), až k soustavám staticky určitým, s malým počtem mezipásmových prutů (viz obr. 3.1c). Obr. 3.1 Vývoj soustav příhradových hlavních nosníků ocelových mostů: a), b) mřížové nosníky, c) staticky určitá soustava kosoúhlá s podružnými svislicemi Pro mosty malých a středních rozpětí (přibližně do 80 m) s mostovkou v poloze dolní jsou nejčastější a také nejvhodnější nosníky kosoúhlých soustav s přímými rovnoběžnými pásy a s podružnými svislicemi (viz obr. 3.1c a dále obr. 3.2a, 3.2b, 3.2c). Ze statického hlediska by svislice v těchto soustavách mohly být vynechány, mají však důležitou funkci, protože umožní zkrátit rozpětí podélníků na polovinu, usnadní připojení příčníků k hlavním nosníkům, zmenší vzpěrnou délku tlačených prutů horního pásu a u otevřeně uspořádaných mostů s dolní mostovkou pomáhají při zajištění stability tlačených pásů a při zajištění tuhosti příčného řezu. U mostů s mostovkou v poloze horní lze použít podobnou soustavu jako na obr. 3.1c, ale v krajních příhradách doplněnou o svislice (viz obr. 3.2); varianta se vzestupnou krajní diagonálou (viz obr. 3.2a) je vhodnější než varianta na se sestupnou krajní diagonálou (viz obr. 3.2b), protože v tomto případě jsou krajní (podporové) svislice více namáhány a mají tak i větší dimenze. U mostů s horní mostovkou s prostými hlavními nosníky lze tzv. závěsné svislice (vynechat (viz obr. 3.2c), neboť nejsou prakticky namáhány, protože nejsou přímo zatíženy. To by bylo možno provést i u mostů s dolní mostovkou u svislic, které nejsou přímo namáhány (jdoucích samostatně od horních pásů např. viz obr. 3.1c), avšak zde to zpravidla není vhodné, protože svislice plní jednu ze zásadních funkcí při zajištění stability tlačených pásů (viz odst. výše). Kosoúhlá soustava bez podružných svislic (viz obr. 3.2d, 3.2e) je ze všech soustav nejjednodušší, protože má nejméně prutů a styčníků; z těchto důvodů je považována za esteticky velmi příznivou, protože působí klidně a nerušivě a také je nejméně náročná na pracnost; kromě toho vykazuje nejmenší podružná napětí, protože tuhost styčníků, která velikost napětí významně ovlivňuje, je v tomto případě menší než u soustav se svislicemi; avšak na druhou stranu, je v tomto případě větší rozpětí podélníků a z toho vyplývá i větší hmotnost mostovky; také vzpěrná délka pásových prutů je větší, což vyplývá z uspořádání celé soustavy a z úhlů diagonál s pásovými pruty; se vzrůstajícím rozpětím mostů se tyto nevýhody stávají významnějšími. U otevřených mostů s dolní mostovkou zajišťuje stabilitu tlačených pásů proti vybočení z roviny nosníku příčné polorámy tvořené v tomto případě příčníky a diagonálami hlavních nosníků (nikoliv svislicemi, jak je tomu u svislicových soustav); tuhé připojení příčníku k diagonále je však konstrukčně mnohem náročnější než tuhé připojení příčníku ke svislici, a proto je kosoúhlá soustava bez podružných svislic u mostu s dolní mostovkou vhodná spíše pro mosty s uzavřeným příčným řezem, tzn. s horním podélným ztužením. 11

12 Obr. 3.2 Příhradové nosníky kosoúhlých soustav: a), b), c) soustavy s podružnými svislicemi horní mostovka, d) soustava bez podružných svislic dolní mostovka, e) soustava bez podružných svislic horní mostovka Příhradové hlavní nosníky pravoúhlých soustav (viz obr. 3.3) se navrhují poměrně málo, protože vykazují větší spotřebu oceli než kosoúhlé soustavy; svislice pravoúhlých soustav nelze vynechat, protože patří do soustavy a jsou tedy namáhány většími silami než podružné svislice kosoúhlých soustav, které přenášejí je přímé místní zatížení. Z pravoúhlých soustav je příznivější soustava se sestupnými diagonálami (viz obr. 3.3a), protože má (při zatížení vozidly působícím svisle dolů) tažené diagonály a tlačené svislice, na rozdíl od soustavy se vzestupnými diagonálami (viz obr. 3.3b), která má tlačené diagonály a tažené svislice; protože diagonály jsou delší a mají tedy také větší vzpěrnou délku než svislice, jsou z tohoto důvodu vhodnější soustavy se sestupnými diagonálami, které dávají menší dimenze diagonál, a tedy i menší hmotnost konstrukce. Obr. 3.3 Příhradové nosníky pravoúhlých soustav: a) se sestupnými diagonálami, b) se vzestupnými diagonálami Z dalších soustav lze jmenovat kosočtverečné (rombické) soustavy (viz obr. 3.4), které nacházejí uplatnění méně. Některé z nich, které nemají svislice (viz obr. 3.4a, 3.4b), se vyznačují podobnými výhodami i nevýhodami jako soustavy kosoúhlé bez podružných svislic, tzn. působí vhodně esteticky, ale na druhé straně je konstrukčně obtížné provedení přípojů příčníků a provedení příčných ztužidel. Z důvodů těchto obtíží se někdy rombická soustava doplňuje krátkými podružnými svislicemi (viz obr. 3.4c), které umožňují snadnější připojení příčníků; tím, že jsou příčníky umístěny v místě vložených svislic, se také zmírňuje kolísání sil v diagonálách při přechodu břemene. Některé soustavy se vyznačují tvarovou neurčitostí (viz obr. 3.4a, 3.4b), kterou lze odstranit přidáním dalšího stabilizujícího prutu (viz obr. 3.4d), což však působí esteticky nepříznivě; pak lze namísto přidání prutu tvarovou určitost zajistit např. tuhostí styčníků nebo tuhostí podporových svislic. Kosočtverečné soustavy lze navrhnout vhodným uspořádáním diagonál také jako tvarově přeurčité, a tedy staticky neurčité (viz obr. 3.4e). Osové síly v diagonálách kosočtverečných soustav jsou podstatně menší než osové síly v diagonálách kosoúhlých soustav, a proto jsou nejen menší dimenze 12

13 diagonál, ale jsou také kratší jejich přípoje ke styčníkovým plechům a tím také menší styčníkové plechy; navíc vzpěrná délka diagonál rombických soustav je prakticky poloviční ve srovnání se vzpěrnou délkou diagonál kosoúhlých soustav, což se projeví výhodně především u mostů větších rozpětí. Naproti tomu u soustav kosočtverečných je větší počet mezipásových prutů a styčníků, což zvyšuje pracnost při výrobě a montáži konstrukce; při větších rozpětích se však tento rozdíl postupně smazává, protože i u nosníků kosoúhlých soustav jsou při větších rozpětích nutné podružné pruty; u tvarově neurčitých variant, jejichž tvarovou určitost zajišťuje pouze tuhost styčníků, pak často při montáži dochází k pilovité deformaci obrysu nosníků, protože přípoje nejsou před jejich dokončením dostatečně tuhé, obdobně jako u soustav se ztužujícím prutem, kde také ještě před vložením tohoto prutu není tvarová určitost zajištěna. Obr. 3.4 Příhradové nosníky kosočtverečných (rombických) soustav: a), b) soustavy tvarově neurčité, c) soustava s podružnými svislicemi, d) soustava se stabilizujícím prutem, e) soustava jedenkrát staticky neurčitá Z výhod a nevýhod kosočtverečných soustav popsaných výše vyplývá, že jsou vhodné především pro mosty větších rozpětí. Na okraji zájmu z hlediska použití pro hlavní příhradové mostní nosníky stojí polopříčková soustava (viz obr. 3.5), někdy také nazývaná K-soustava, která má sice malou délku příhrad a tedy i malou vzpěrnou délku tlačených diagonál i pásových prutů, ovšem za cenu velkého počtu jak prutů, tak styčníků, a proto je také náročná na práce při výrobě i montáži; tato skutečnost a dále pak zejména nepříznivý vzhled jsou důvody, proč se pro hlavní nosníky prakticky vůbec nepoužívá; velmi dobře se však uplatní, pro svou velkou tuhost a již popsané další výhody, u podélných ztužidel (zavětrování) zejména širokých mostů. Obr. 3.5 Příhradový nosník polopříčkové soustavy U mostů velkých rozpětí se často jako účelné jeví soustavy, které vzniknou doplněním kosoúhlých soustav systémem podružných prutů (viz obr. 3.6); jednou z možností je přidání diagonál a svislic k dolnímu pásu do výšky poloviny nosníku (viz obr. 3.6a), které zmenší rozpětí podélníků a tím i hmotnost mostovky; 13

14 jinou úpravu představuje navíc prodloužení vložených svislic až k hornímu pásu (viz obr. 3.6b) tak, že současně (kromě zmíněných výhod) zkracují vzpěrnou délku prutů horního pásu; tento systém však nepůsobí tak příznivě esteticky a navíc svislice mají velkou délku, kterou však lze zmenšit např. přidáním vodorovných spon (viz obr. 3.6c), což však také nepůsobí příliš příznivým estetickým dojmem; přesto jsou tyto varianty jak z hlediska ceny, tak z hlediska vzhledu, vhodnější než soustavy polopříčkové, i tak se však používají pouze pro hlavní nosníky u mostů velkých rozpětí, pokud ovšem nelze navrhnout zcela jinou variantu řešení vhodnější jak z hlediska statického systému, tak z hlediska tvaru konstrukce. Obr. 3.6 Příhradové nosníky pro mosty velkých rozpětí vzniklé úpravou kosoúhlých soustav: a) vložení krátkých diagonál a svislic, b) svislice na celou výšku nosníku, c) délka svislic zmenšená vodorovnými sponami Tvary a rozměry příhradových nosníků Pro volbu optimálního tvaru příhradového nosníku není důležitá jen volba typu soustavy, ale rovněž obrys nosníku z hlediska statického a estetického působení, konstrukční výška nosníku a počet příhrad ve vztahu k výšce nosníku, délce jednotlivých příhrad a úhlu, který svírají diagonály s pásovými pruty Obrys příhradových nosníků Příhradové nosníky pro mosty menších a středních rozpětí (obvykle až do 100 m) se zpravidla navrhují s přímými pásy s konstantní výškou, protože jsou jednoduché na výrobu a působí esteticky; navrhují se i přesto, že spotřeba materiálu u nich může být poněkud vyšší. To však nelze tolerovat u mostů velkých rozpětí, kdy by z hlediska spotřeba oceli již vycházel přímopásový nosník konstantní výšky značně nehospodárně; proto bývá často výška nosníku přizpůsobena s ohledem na průběh ohybových momentů a smykových (posouvajících) sil a navrhujeme nosníky křivopásové (viz obr. 3.7); to potom často vede na provedení jednoho pásu, zpravidla horního, jako lomeného (viz obr. 3.7a). Někdy mohou být křivopásové nosníky vhodné i pro menší rozpětí; např. u mostu s horní mostovkou lze navrhnout lomený dolní pás (viz obr. 3.7b), což přispěje ke zvětšení bezpečnosti mostu proti překlopení; nevýhodou je však poněkud 14

15 méně příznivý vzhled a složitější řešení dolního zavětrování (pokud je navrženo), které potom neleží v jedné rovině. Obr. 3.7 Křivopásové příhradové nosníky: a) lomený horní pás most s dolní mostovkou, b) lomený dolní pás most s horní mostovkou V některých případech však pro volu křivopásových nosníků hovoří důvody estetické (viz obr. 3.8); navrhneme-li u mostu o několika otvorech přemostění každého pole samostatnou konstrukcí přímopásovým nosníkem konstantní výšky v daném poli (aby při různých rozpětích polí nebyl návrh neekonomický), vede to na nepříznivé estetické působení v důsledku skoku mezi výškami nosníků v jednotlivých polích (viz obr. 3.8a); pak je vhodnější navrhnout pro delší pole nosníky křivopásové, s výškou odstupňovanou tak, aby navazovala na výšku nosníků v kratších polích a tím vytvářela plynulý obrys celé mostní konstrukce (viz obr. 3.8b). Obr. 3.8 Estetické působení příhradových hlavních nosníků u mostu o více polích: a) nevhodný obrys mostní konstrukce, b) vhodný (plynulý) obrys mostní konstrukce Důležitý je obrys konstrukce i tehdy, má-li systém samostatných nosníků při stejných rozpětích polí stejnou výšku (viz obr. 3.9); v tomto případě je třeba dbát, aby pohledově nevznikaly mezi hlavními nosníky větší mezery jako např. u mostu s dolní mostovkou (viz obr. 3.9a), což vytváří dojem chybějící části konstrukce; pak je lépe doplnit konstrukci dalšími pruty (viz obr. 3.9b), i když nejsou ze statického hlediska nutné, mohou však pomoci např. při přenosu sil ze ztužidel; řada prostých nosníků na konci zkosených nepůsobí příliš příznivě ani u mostu s horní mostovkou (viz obr. 3.9c); v tom případě se jako možné řešení nabízí, použijeme-li zkosené hlavní nosníky, kombinovat horní mostovku s dolní mostovkou v jednotlivých polích (viz obr. 3.9d). Spojitě provedené (průběžné) příhradové nosníky (viz obr. 3.10), s klouby nebo bez kloubů, mívají v současné době výšku po celé délce konstantní z důvodu jejich snadnější výroby, jedná se pak tedy o přímopásové spojité nosníky (viz obr. 3.10a); to však má zpravidla za následek velké rozdíly v dimenzích jednotlivých prutů, zejména pásových; tyto rozdíly, značné zejména u větších rozpětí (nad 100 m), lze zmenšit a usnadnit tak dimenzování i provádění pásových pru-tů, zvětšením výšky nosníků nad vnitřními podporami a provedením jednoho pásu (toho, který není v úrovni mostovky) jako lomeného, pak se jedná o křivopásové spojité nosníky (viz obr b, 3.10c); náběhy se navrhují 15

16 obyčejně krátké, na délku dvou až tří příhrad, avšak z hlediska estetického se někdy jeví vhodnější náběhy delší. Spojité nosníky i pro větší rozpětí lze však efektivně navrhnout o konstantní výšce za předpokladu, že pruty, které přenáší zvlášť velké osové síly, budou provedeny z oceli vyšší pevnosti. Obr. 3.9 Příklady přemostění mostu o třech polích různé kombinace přímopásových nosníků s konstantní výškou Obr Příklady přemostění mostu o třech polích spojité přímopásové a křivopásové nosníky: a), b), c) spojité nosníky (staticky neurčité), d), e) nosníky s klouby (staticky určité) Spojitě provedené (průběžné) příhradové nosníky s klouby (viz obr. 3.10d, 3.10e) se navrhují nejčastěji pro přemostění o třech polích a rozpětí středního pole může dosahovat až 500 m; protože nad kloubem vzniká lom nivelety, a 16

17 tedy skok při pojezdu, jsou tyto systémy vhodnější pro mosty pozemních komunikací, méně už pro mosty drážních komunikací; aby průhyb poměrně dlouhé konzoly nepřekračoval přípustnou hodnotu, musí mít nosník potřebnou tuhost, a proto jsou kloubové nosníky nejčastěji křivopásové s největší výškou nad vnitřními podporami; pro zlepšení estetického působení mostu je vhodné doplnění kloubových nosníků podružnými pruty v okolí kloubů (i když nejsou staticky nutné), podobně jako u prostých nosníků se zkosenými konci je vhodné doplnění krajní svislice a pásového prutu (jako na obr. 3.9b) Výška příhradových nosníků Čím je větší výška příhradových nosníků, tím se zmenšují dimenze jeho pásových prutů, ale na druhé straně se zvětšuje délka mezipásových prutů, které, jsou-li tlačené, vyžadují větší průřezovou plochu a větší tuhost. Optimální výšku lze stanovit z podmínky, aby hmotnost celého nosníku byla minimální; výšku nosníku ovlivňují zejména následující parametry: - tvar příhradové soustavy; - tvar příčného řezu, který může být otevřený nebo uzavřený; - zatížení mostu, zejména jsou rozdíly mezi mosty silničními a železničními; - počet příhrad, s nímž souvisí také sklon diagonál; - pevnost použitého materiálu; - tvar průřezu prutů s ohledem na vhodný průřez zajišťující dostatečnou tuhost a průřezovou plochu u prutů tlačených. Pro optimální výšky příhradových nosníků byla odvozena různá kritéria, a to hlavně na základě podmínky minima hmotnosti, podle míry zjednodušení více či méně přesné. Základní orientační hodnoty pro návrh hospodárné výšky příhradových hlavních nosníků jednokolejných železničních mostů uprostřed rozpětí v závislosti na statickém systému a tvaru obrysu nosníku lze uvažovat podle tab Pro dvoukolejné železniční mosty je vhodné tuto výšku poněkud zvětšit, protože hlavní nosníky vícekolejných mostů přenášejí větší zatížení; naopak, pro silniční mosty je vhodné výšku podle tab. 3.1 zmenšit, protože hlavní nosníky silničních mostů jsou méně zatížené; pro lávky pro chodce je třeba výšku v tab. 3.1 upravit zmenšením asi na třetinu hodnoty; pro výšku křivopásových spojitých nosníků nad vnitřními podporami je třeba uvažovat výšku asi o 20 až 50 % větší než v poli. Tab. 3.1 Hospodárná výška příhradových nosníků uprostřed rozpětí Přesnější stanovení optimálních rozměrů příhradových nosníků ocelových mostních konstrukcí je možné použitím optimalizačních metod v závislosti n a konkrétním tvaru a typu příhradového nosníku. 17

18 Volba výšky příhradových nosníků je však také ovlivněna některými omezujícími podmínkami, jako jsou např.: - přípustná hodnota průhybu, která vyžaduje dostatečnou výšku zejména u mostů z oceli vyšších pevností, zvláště pak, s ohledem na zatížení, u železničních mostů; - výška průjezdního průřezu u mostů s dolní mostovkou, které mají uzavřené uspořádání příčného řezu, u nichž musí výška hlavních nosníků umožňovat průjezd vozidel; to může znamenat požadavek na větší výšku než optimální; - stavební výška u mostů s horní mostovkou, která omezuje prostor pro hlavní nosníky; to může naopak znamenat požadavek na menší výšku než optimální Počet a délka příhrad Pokud to umožňuje dispoziční řešení, volí se obvykle sudý počet příhrad; u mostů středních rozpětí se zpravidla navrhuje osm až dvanáct, nejčastěji však deset příhrad, jejichž délka bývá přibližně v rozsahu od 4 do 6 m; u mostů větších rozpětí bývá počet příhrad ve stejném rozmezí, jen někdy může být někdy o něco vyšší, s délkou obvykle přibližně kolem 10 m i více (v závislosti na rozpětí). Délku příhrady nelze navrhovat libovolně, nezávisle na výšce nosníku, protože je ovlivněna také sklonem diagonál. Úhel, která svírají diagonály s vodorovnými pásovými pruty, je u kosoúhlých soustav s podružnými svislicemi většinou 45º nebo raději více, zpravidla však nemá být větší než 52º, jako optimální hodnota se udává 47º; u kosoúhlých soustav bez svislic bývá tento úhel v rozmezí od 55º do 60º. Tato omezení jsou dána především dvěma skupinami důvodů, statickými a estetickými; příliš ležaté diagonály musí přenášet větší síly, a protože mají také větší délku, jsou nepříznivě namáhány na vzpěrný tlak, kromě toho, že působí nepříznivě esteticky; příliš strmé diagonály jsou sice příznivěji namáhány, jsou však také velmi husté, což zvětšuje pracnost a nepůsobí příliš esteticky, protože je narušena vzdušnost příhradové konstrukce, navíc to vede k nutnosti navrhovat vysoké styčníkové plechy, jejichž velikost pak přispívá ke zvětšení hmotnosti a jejich tuhost ke zvětšení podružných napětí v prutech příhradového nosníku. Chceme-li, aby hmotnost mostovky byla co nejmenší, vede to k malé vzdálenosti příčníků; u jednokolejných železničních mostů se obvykle uvádí jako optimální vzdálenost příčníků kolem 3 až 5 m. Chceme-li, aby hmotnost a pracnost příhradových hlavních nosníků byla co nejmenší, vede to zase k malému počtu příhrad, a tedy k velké vzdálenosti příčníků. Tyto požadavky jsou zvláště u mostů větších rozpětí ve zřejmém rozporu, který je třeba řešit určitým kompromisem týkajícím se volbou délky příhrady. Je však možné i ekonomičtější řešení návrhem optimální vzdálenosti příčníků, které jsou připojeny k hlavním nosníkům mimostyčně, tedy nejen v místech styčníků hlavních nosníků, ale i mezi nimi (viz obr. 3.11). Pás hlavního nosníku u mostovky je pak namáhán mimostyčně a vznikají v něm ohybové momenty; z tohoto pohledu je třeba tento pás dimenzovat tužší než pás mimo mostovku; vhodnější je přitom řešení se dvěma příčníky ve třetinách délky příhrady než jeden příčník v polovině 18

19 délky příhrady, který vyvozuje příliš velký ohybový moment. Ze statického hlediska lze systém nosníku považovat za tuhý trám vyztužený příhradovinou. Obr Tuhý trám vyztužený příhradovinou příčníky připojené mimostyčně k pásu hlavního nosníku v úrovni mostovky 3.3 Pruty příhradových nosníků Průřezy prutů příhradových nosníků je nutno navrhovat s ohledem na konstrukční řešení styčníků a dále s ohledem na konstrukční řešení přípojů mostovky a hlavních nosníků, tedy tak, aby bylo možné připojení mezipásových prutů k prutům horního a dolního pásu a tak, aby bylo možné vzájemné napojení prvků mostovky k hlavním nosníkům Pásové pruty Průřezy pásových prutů lze navrhovat jako jednostěnné nebo dvoustěnné, které mohou dále být průřezu otevřeného nebo uzavřeného; u jednostěnných prutů je nejčastější průřez tvaru T (viz obr. 3.12), nyní prováděný jako svařovaný, u velmi starých mostů se často setkáváme s jeho variantou nýtovanou. Maximální průřezová plocha jednostěnných pásových prutů je např. dána přípustnou tloušťkou materiálu, únosností stěn (stojiny i pásnice) proti vyboulení; proto je vhodné použití jednostěnných pásů především u mostních konstrukcí menších rozpětí, asi do 50 m; dále nejsou příliš vhodné pro mosty s dolní mostovkou a s otevřeným uspořádáním příčného řezu, protože mají malou tuhost ke svislé ose, která je potřebná pro zajištění tuhosti příčného řezu v rámci příčných polorámů, jehož součástí je průřez prutu dolního pásu. Jednostěnné pásy jsou však vhodnější z hlediska jejich přístupnosti, i styčníků, pro montáž a údržbu; také přenos sil z příčníků do jednostěnných pásů je rovnoměrnější než u pásů dvoustěnných, kde se síly přenášejí více do jedné stěny bližší příčníku. Obr Průřez T jednostěnných pásových prutů: a) svařovaný, b) nýtovaný Dvoustěnné pásy mají však výhodu ve snadnějším připojování mezipásových prutů a v možnosti vhodnějšího rozdělení materiálu po průřezu pásu s ohledem 19

20 na tuhost průřezu u tlačených prutů; pro ekonomiku konstrukce je nejvhodnější, aby byl materiál soustředěn co nejdále od těžiště, potom má velkou tuhost a vhodnou průřezovou plochu (pokud možno optimální, tzn. ani velkou, ani malou), a aby byla štíhlost prutu přibližně stejná jak pro vybočení v rovině nosníku, tak pro vybočení z roviny nosníku. Průřezy dvoustěnných pásových prutů mohou mít různý tvar, přičemž u starých mostů se používaly v podobě nýtované (viz obr. 3.13), zatímco dnes jsou převážně svařované (viz obr. 3.14); z nýtovaných je výrobně nejjednodušší průřez tvaru H (viz obr. 3.13a), který se v zahraničí dříve používal pro rekonstrukce starých mostů, má však z hlediska statického a z hlediska trvanlivosti řadu nevýhod; jednou z podstatných je zásadně rozdílná tuhost v obou směrech, což vede na nepříznivé namáhání od účinků vzpěrného tlaku a rovněž od ohybu od vlastní tíhy; navíc se v horní části mezi pásnicemi udržuje voda a nečistoty, což vede např. ke vzniku koroze a ani odvodňovací otvory vyvrtané ve stojině tento problém efektivně neřeší. Pro pruty horního pásu je nejvhodnější uzavřený truhlíkový průřez, pro pruty dolního pásu se často používají průřezy dělené, ze dvou částí dvoudílné; u starších nýtovaných konstrukcí se používaly průřezy podle obr Obr Dvoustěnné průřezy nýtovaných prutů: a) průřez H, b), c), d), e), f) truhlíkové průřezy prutů horního pásu, g), h), i), j), k), l) dvoudílné průřezy prutů dolního pásu Svařované průřezy prutů horního pásu se obvykle skládají z pásnice a dvou stěn (viz obr. 3.14a), někdy jsou ještě doplněny vodorovnou stěnou u dolních okrajů svislých stěn (viz obr. 3.14b), aby zvyšovala tuhost (u tlačených pásů otevřeně uspořádaných mostů) a také aby vytvářela podepření svislým stěnám z hlediska jejich možného boulení. Svařované průřezy prutů dolního pásu se navrhují buď dělené dvoudílné s mezerou mezi spodními pásnicemi aspoň 30 mm šířky (viz obr. 3.14c), aby se v průřezu nedržela voda a nečistoty, nebo celistvé, které mají vodorovnou stěnu (pásnici) umístěnou u horního okraje, také s mezerou mezi spodními pásnicemi (viz obr. 3.14d, 3.14e). Někdy je vhodnější volit průřezy pásových prutů uzavřené. Obr Dvoustěnné průřezy svařovaných prutů: a), b) průřezy prutů horního pásu, c), d), e) průřezy prutů dolního pásu Rozměry průřezů pásových prutů, tzn. šířka a výška, vyplývají z požadavků na jejich výrobu a také z požadavků na optimální využití materiálu. Z výrobního 20

21 hlediska by neměla šířka průřezu být menší než 400 mm, výjimečně, pokud by to vedlo k neekonomickému návrhu, lze navrhnout šířku 300 mm; ani velká šířka není příliš vhodná, protože s ohledem na připojování mezipásových prutů by potom musely být jejich průřezy zbytečně velké, a tedy předimenzované; se zvětšováním průřezů také roste nátěrová plocha. Při volbě rozměrů průřezu se vychází ze zkušeností s konstrukcemi navrhovanými dříve; orientační výška průřezu v pak bývá obvykle rovna v L L 2 / 400 [cm], světlá vzdálenost stěn pásů b u mostů středních rozpětí bývá zpravidla rov a b v L / 10 [cm], u mostů větších rozpětí b v L / 5 [cm], přičemž rozpětí L je v [m]. Vzrůstající výška průřezů má za následek vzrůst podružných napětí v prutech, proto se někdy uvádí, že by výška průřezu neměla překročit 1/15 délky prutu; v opačném případě je nutno vyčíslit podružná napětí v závislosti na délkách prutů a tuhostech styčníků. Pro vhodný přenos sil ve styčnících je účelné, aby materiál pásových prutů byl soustředěn převážně do stěn průřezu; potom se síly z výplňových prutů přenášejí převážně přímo do stěn pásu, nikoliv do pásnic a nedochází k výrazným koncentracím napětí ve styčníkovém plechu. Mají-li pásové pruty dvoustěnné průřezy, měly by mít oba pásy, horní i dolní, stejnou světlou vzdálenost svislých stěn, a to po celé délce hlavního nosníku, čímž se usnadní připojení výplňových prutů ke styčníkovým plechům (bez použití vložek, které jinak musí vyrovnávat rozdíly v nestejných světlých vzdálenostech); pak mohou být stejné výšky průřezů všech mezipásových prutů, svislic i diagonál, a je rovna světlosti svislých stěn pásů buď jejich vnitřní světlé vzdálenosti, anebo jejich vnější světlé vzdálenosti to závisí na způsobu připojení (viz dále). Z důvodu hospodárnosti nemají pásové pruty zpravidla po délce nosníku stejný průřez. Průřezy pásových prutů je třeba odstupňovat v závislosti na průběhu vnitřních sil; toto odstupňování je třeba navrhnout tak, aby se po délce pokud možno co nejméně měnila poloha těžiště pásových prutů. Pokud se poloha těžiště po délce výrazně mění, vznikají v prutech přídavné ohybové momenty v důsledku excentricity, které způsobují nepříznivé namáhání pásových prutů. Proto je nejlépe realizovat odstupňování průřezů pomocí změny tlouštěk jeho jednotlivých částí (stěn); případné změny výšky pásových prutů navíc narušují vzhled konstrukce a nepůsobí esteticky. Tlačené pruty (ať uzavřené nebo otevřené) je třeba na koncích a aspoň ve třetinách jejich délky vyztužit příčnými diafragmaty (výztuhami) z plechu (zabraňují nebo zmírňují účinky boulení); protože u tlačených prutů jsou účinky únavy mírnější než u tažených prutů, zpravidla lze diafragmata do průřezu horních pásů (převážně tlačených) vevařit (viz obr. 3.15a), přestože příčné svary působí jako poměrně nepříznivé vruby, tento vliv je však částečně eliminován větší únavovou pevností při rozkmitech napětí, která se pohybují stále v oblasti tlaku. Tažené pruty dělené ze dvou částí (dvoudílné pruty) je třeba spojit diafragmaty aspoň na koncích a uprostřed délky prutu (v tomto případě zabraňují zkosení příčného řezu a spojují obě části průřezu dohromady); protože u tažených prutů jsou účinky únavy nepříznivější a vliv vrubu v podobě příčného svaru často přispívá k únavě, je vhodnější diafragmata v tomto případě připojit jiným způsobem, obvykle se pro připojení používají na okraje diafragmat přivařené úhelníky, které se ke stěnám průřezů pásových prutů připojí pomocí 21

22 vysokopevnostních šroubů (viz obr. 3.15b); v některých případech se používají i šikmá diafragmata (viz obr. 3.15c), jejich uplatnění však nedoznalo velkého rozšíření v mostní praxi. Obr Vyztužení průřezů dvoustěnných prutů příčnými diafragmaty: a) přivaření u horních tlačených pásů, b) připojení VP šrouby u dolních tažených pásů, c) použití šikmých diafragmat V posledních obdobích je výrazný trend směřující k navrhování mostovkové desky, a to jak ocelové tak betonové, spolupůsobící s hlavními příhradovými nosníky; spolupůsobení může významně příznivě ovlivnit dimenze mostovkového pásu a jeho tvar (např. viz obr. 3.16). Obr Příklad využití spolupůsobení mostovky s příhradovými hlavními nosníky: a) příčný řez mostem, b) připojení příčníku, c) styčník dolního pásu Mezipásové pruty Průřezy mezipásových prutů se nejčastěji navrhují jako celistvé svařované (viz obr. 3.17a); dříve byly poměrně často používané členěné pruty (viz obr. 3.17a, 22

23 3.17b), které se však již nepoužívají; obdoba členěných prutů se používala u nýtovaných konstrukcí. Průřezy mezipásových prutů musí být snadné připojit k prutům horního i dolního pásu, a proto se tomuto požadavku často přizpůsobují. Ke dvoustěnným pásům se nejlépe připojují průřezy tvaru I, protože jeho pásnice vytvářejí přirozené okraje, které umožňují snadné a přímé připojení ke styčníkovým plechům; většina materiálu je soustředěna do pásnic, které jsou připojeny přímo ke styčníkovým plechům (viz obr. 3.18), zatímco stěny, které jsou připojeny nepřímo, mívají menší tloušťku; odstupňování průřezů mezipásových prutů s ohledem na proměnnost vnitřních sil se zpravidla realizuje změnou tlouštěk jeho stěn, méně již změnou šířky pásnic, vždy při zachování výšky průřezu; mění-li se šířka pásnic, je třeba takové změny provádět velmi obezřetně, aby nebyl narušen celkový vzhled nosníku v důsledku velmi nevyrovnaných šířek mezipásových prutů (viz např.obr. 3.22). Obr Průřezy svařovaných mezipásových prutů: a) celistvé, b), c) členěné Obr Připojení mezipásových prutů (diagonály a svislice) průřezu I k dvoustěnnému hornímu pásu zasunutím mezipásových prutů mezi stěny styčníkového plechu horního pásu I mezipásové pruty nosníků s jednostěnnými pásy mohou být průřezu I; pak se průřez diagonály, příp. svislice orientuje o 90 otočený ve srovnání s předcházejícím případe; stěna diagonály je rovnoběžná s rovinou příhradového nosníku, má stejnou tloušťku jako styčníkový plech, který navazuje na stojinu pásu a stykuje se buď pomocí příložek (viz obr. 3.19), anebo u konstrukcí celosvařovaných tupým svarem (viz obr. 3.20); v obou případech se ale svislice orientuje opačně než diagonála, tzn. stojina svislice je kolmá k rovině nosníku, aby měla potřebnou tuhost, a na koncích má výřez, protože styčníkový plech stojinou svislice prochází; v případě šroubovaného styku může být konec svis- 23

24 lice proveden jako příložka přivařená již dopředu ke styčníkovému plechu a k ní se pak připojuje svislice VP šrouby (viz obr. 3.19). Někdy se krajní diagonály hlavních nosníků lichoběžníkového obrysu u mostů s dolní mostovkou navrhují stejného průřezu jako horní pás, což může usnadnit jejich připojení (viz dále). Obr Připojení diagonál a svislic průřezu I k jednostěnnému pásu průřezu T pomocí stykovacích příložek a VP šroubů Obr Připojení diagonál a svislic průřezu I k jednostěnnému pásu průřezu T u celosvařované konstrukce pomocí koutových svarů Průřezy diagonál a svislic u nýtovaných příhradových nosníků (viz obr. 3.21) jsou zpravidla tvaru I, jehož základ tvoří stěna a úhelníky, které jsou při větších osových silách doplněny ještě pásnicemi, příp. dalšími úhelníky. Obr Typy průřezů nýtovaných diagonál podle velikosti osových sil 24

25 Šířka diagonál podle průběhu osových sil by měla být z estetických důvodů plynule odstupňována; střídání širších užších diagonál nepůsobí vyváženě (viz obr. 3.22). Obr Esteticky nevhodný tvar diagonál Pruty uzavřeného průřezu Pruty uzavřeného průřezu tvoří samostatnou skupinu prutů příhradových nosníků, hlavně proto, že je třeba u nich uvážit jistá specifika, která mnohdy komplikují konstrukční řešení přípojů. Uzavřené svařované průřezy jsou zpravidla tvořeny dvěma pásnicemi a dvěma stěnami (viz obr. 3.23); pro méně namáhané průřezy, např. diagonály nosníků s jednostěnnými pásy, lze použít i průřezy svařené ze dvou U profilů (viz obr. 3.23g) nebo ze dvou úhelníků (viz obr. 3.23h); průřez pásu je třeba navrhnout tak, aby bylo možno snadno vložit styčníkové plechy mezi přerušené stěny pásových prutů; proto např. horní pásnice dolního pásu bývá mírně zapuštěna mezi svislé stěny; horní pásnice se s ohledem na možnost odtoku vody někdy navrhuje v mírném příčném sklonu (viz obr. 3.23c). Obr Svařované průřezy uzavřených prutů: a), b), c), d) pásové pruty, e), f), g), h) diagonály Pruty s uzavřeným průřezem mají ve srovnání s pruty otevřeného průřezu velkou tuhost v kroucení a velmi dobře přenášejí vzpěrný tlak; většinou u nich nejsou nutná diafragmata, těmi se vyztužuje obvykle jen pás v úrovni mostovky v místech styčníků; vnitřek prutů uzavřeného průřezu je vzduchotěsně uzavřen, čímž je chráněny proti korozi a nevyžaduje tedy údržbu; vzduchotěsné uzavření pásových prutů zajišťují vevařené přepážky na koncích montážních dílců, vzduchotěsné uzavření diagonál, příp. svislic zajišťuje stažení stěn (viz dále). Velikost osových sil ovlivňuje průřezovou plochu, kterou u pásových prutů uzavřeného průřezu přizpůsobujeme změnou tloušťky materiálu, zatímco výška i šířka průřezu zůstává po délce nosníku konstantní; u diagonál lze měnit i šířku průřezu změnou šířky pásnic. 25

26 K nevýhodám prutů uzavřeného průřezu patří zejména to, že se obtížněji stykují a připojují k dalším částem konstrukce, a proto bývá časté, že se v rámci jednoho nosníku kombinují různé typy průřezů; svislice obvykle navrhujeme otevřené jednostěnného průřezu I, aby je bylo možno dobře připojit k příčníkům; i pásy u mostovky jsou z tohoto důvodu někdy vhodnější otevřené; méně namáhané diagonály, např. tažené, mohou mít také otevřený průřez, zpravidla tvaru I, čímž se uspoří materiál. 3.4 Styčníky příhradových hlavních nosníků Konstrukční řešení styčníků je velmi závislé na volbě průřezů prutů a také na volbě způsobu spojování, tzn. zda jsou spoje svařované anebo šroubované třecích spoje s VP šrouby. V závislosti na tom může být konstrukční řešení velmi různorodé, je však třeba dodržovat určité obecné zásady pro správný návrh styčníků Obecné zásady konstrukčního řešení styčníků Připojení mezipásových prutů k pásovým je zpravidla provedeno pomocí styčníkových plechů, které se vkládají mezi přerušené stěny pásových prutů (viz obr. 3.24). Velikost styčníkových plechů má být taková, aby bylo umožněno připojení výplňových prutů; tvar a dimenze styčníkových plechů mají být takové, aby bylo umožněno vyrovnání sil z prutů, které se sbíhají ve styčníku, bez velkých lokálních koncentrací napětí. U celosvařovaných konstrukcí se styčníkové plechy ke stěnám pásových prutů přivařují, a to i v případě montážního styku (viz obr. 3.24a); častější je řešení, u konstrukcí na montáži spojovaných třecími spoji, kdy se plech přivaří pouze v místech dílenských styků a montážní styky se provedou jako třecí (viz obr. 3.24b), protože i přípoje mezipásových prutů jako montážní spoje jsou provedeny jako třecí pomocí příložek a VP šroubů; montážní styk však obvykle není v každé příhradě, je to závislé na délce dílců dopravovaných na stavbu. Obr Typické konstrukční řešení styčníků příhradových hlavních nosníků: a) vevaření styčníkového plechu mezi přerušené stěny pásového prutu, b) svařovaný dílenský styk plechu, třecí montážní styk plechu Pro hlavní příhradové nosníky je nevhodné připojení styčníkového plechu podélným přivařením k probíhajícímu pásu (viz obr. 3.25), protože svar je umístěn v exponované poloze a lze poměrně těžko dosáhnout bezvrubové úpravy detailu, navíc materiál široké oceli, z níž je vyroben pásový prut, je méně 26

27 vhodný pro rovinnou napjatost ve styčníkovém plechu než materiál izotropního plechu. Obr Nevhodné řešení styčníku pomocí plechu přivařeného k probíhajícímu pásu Značné komplikace při konstrukčním řešení detailů způsobuje to, že ve styčnících se kromě mezipásových prutů připojují k hlavnímu nosníku také příčníky a též pruty podélných i příčných ztužidel; proto je třeba styčník navrhovat s ohledem na prostorové namáhání. Proto se často styčníky konstruují tak, aby působily jako prostorově tuhé celky; tak např. styčníkové plechy u dvoustěnných pásů v úrovni mostovky se spojují tak, aby styčník jako tuhý celek přenášel síly z příčníku pokud možno stejnoměrně do obou stěn pásu; tomu lze pomoci koncovými částmi mezipásových prutů, které se snažíme vést co nejdál do styčníku, aby tak tvořily jeho ztužení; pokud chybí svislice, které jsou pro tento účel nejvhodnější, navrhneme mezi styčníkovými plechy svislou výztuhu a navíc ještě vodorovný plech u volného okraje styčníku (viz obr. 3.26). Obr Ztužení styčníku horního pásu příhradového nosníku bez svislic U dvoudílných průřezů taženého pásu lze spojit obě části spojovacími plechy, tzn. vodorovnými spojkami (viz obr. 3.27a), které zajišťují, že oba díly pásu jsou rovnoměrněji namáhány příčnými vodorovnými silami působícími na styčník; u kloboukového průřezu dolního pásu lze provést ztužení prutů pásu podobně (viz obr. 3.27b), přičemž výrazněji namáhaní styčníky ztužujeme ještě dalšími spojovacími plechy. 27

28 Obr Ztužení styčníku dolního pásu příhradového nosníku pomocí spojovacích plechů: a) dvoudílný pás, b) pás s kloboukovým průřezem; detail A bezvrubé připojení spojovacího plechu Ke styčníkům hlavních nosníků příhradových mostů má údržba horší přístup než k jiným částem konstrukce, proto je třeba věnovat konstrukčnímu řešení styčníků zvýšenou pozornost a omezit tuto nevýhodu na co nejmenší míru; především je třeba dbát, aby se nevytvářely úzké štěrbiny, uzavřené nepřístupné prostory a místa, z nichž neodtéká voda. Z ekonomického hlediska je navíc výhodné, aby více prvků mělo stejné rozměry a stejné rozmístění otvorů, což usnadňuje a zlevňuje výrobu, byť za cenu mírně zvýšené spotřeby materiálu, neboť náklady na výrobu kvůli její vysoké pracnosti zpravidla převyšují náklady na zvýšenou spotřebu materiálu Tvar a velikost styčníkových plechů Styčníkové plechy by měly mít jen takovou velikost, jaká je nezbytně nutná pro připojení mezipásových prutů, případně dalších částí konstrukce k hlavním nosníkům; důvody jsou ekonomické a estetické a dále je třeba přihlédnout k podružným napětím v prutech, která se zvětšují se zvětšující se velikostí styčníkových plechů. Proto mezipásové pruty vedeme co nejdále k teoretickému styčníku, abychom minimalizovali plochu styčníkového plechu a současně plech vyztužili; zmenšení plochy plechu dosáhneme také tím, že rozteče šroubů volíme minimální. 28