Vliv relaxace betonu na hodnotu vnitřních sil od sedání podpěry mostu. Lenka Dohnalová

Podobné dokumenty
Příklad oboustranně vetknutý nosník

Změny deformací a napjatosti materiálu v čase (dny, týdny, roky, desetiletí,...) Materiály: beton, dřevo

Aktualizace predikce dotvarování betonu na základě měřených dat

Přetváření a porušování materiálů

Projevy dotvarování na konstrukcích (na úrovni průřezových modelů)

Stavební mechanika 3 132SM3 Přednášky. Deformační metoda: ZDM pro rámy s posuvnými styčníky, využití symetrie, výpočetní programy a kontrola výsledků.

Předpjatý beton Přednáška 13

Učební pomůcka Prof.Ing. Vladimír Křístek, DrSc. Ing. Alena Kohoutková, CSc. Ing. Helena Včelová. Katedra betonových konstrukcí a mostů

Obsah: 1. Technická zpráva ke statickému výpočtu 2. Seznam použité literatury 3. Návrh a posouzení monolitického věnce nad okenním otvorem

Téma 12, modely podloží

VYHODNOCENÍ LABORATORNÍCH ZKOUŠEK

Zjednodušená deformační metoda (2):

Interakce ocelové konstrukce s podložím

Aktualizace predikce dotvarování betonu na základě měřených dat

Comparison of shrinkage and drying creep kinetics of concrete

POROVNÁNÍ MATEMATICKÝCH MODELŮ PRO VÝPOČET SMRŠŤOVÁNÍ A DOTVAROVÁNÍ BETONU

Sedmé cvičení bude vysvětlovat tuto problematiku:

VZOROVÝ PŘÍKLAD NÁVRHU MOSTU Z PREFABRIKOVANÝCH NOSNÍKŮ

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Cíle řešení. Způsob řešení

Základy matematiky pro FEK

Téma: Dynamiky - Základní vztahy kmitání

ENÁ ŽELEZOBETONOVÁ DESKA S OTVOREM VE SLOUPOVÉM PRUHU

Přetvoření betonu při různých délkách času působení napětí. oblast linearity (přibližně)

Nosné konstrukce AF01 ednáška

Posouzení mikropilotového základu

Relaxační metoda. 1. krok řešení. , kdy stáří betonu v jednotlivých částech konstrukce je t 0

BEZSTYKOVÁ KOLEJ NA MOSTECH

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

POROVNÁNÍ MATEMATICKÝCH MODELŮ PRO VÝPOČET SMRŠŤOVÁNÍ A DOTVAROVÁNÍ BETONU

CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření NPS a TZB

Porovnání kinetiky smršt ování a dotvarování od vysychání betonu

Aktuální trendy v oblasti modelování

Stanovení hloubky karbonatace v čase t

ZDM PŘÍMÉ NOSNÍKY. Příklad č. 1. Miloš Hüttner SMR2 ZDM přímé nosníky cvičení 09. Zadání

CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření NPS a TZB

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

Spojitý nosník. Příklady

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška A12. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

OPTIMALIZACE NÁVRHU CB VOZOVEK NA ZÁKLADĚ POČÍTAČOVÉHO A EXPERIMENTÁLNÍHO MODELOVÁNÍ. GAČR 103/09/1746 ( )

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

Vývoj spárovací hmoty

Stavební fakulta Katedra mechaniky. Jaroslav Kruis, Petr Štemberk

Zděné konstrukce. Zděné konstrukce historický vývoj

K133 - BZKA Variantní návrh a posouzení betonového konstrukčního prvku

Konstrukční systémy vícepodlažních budov Přednáška 5 Stěnové systémy Doc. Ing. Hana Gattermayerová,CSc Obsah

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Definitivníkonstrukce ražených úsekůna stavbětunelového komplexu Blanka

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

Výpočet přetvoření a dimenzování pilotové skupiny

Tabulky únosností trapézových profilů ArcelorMittal (výroba Senica)

Pro zpracování tohoto statického výpočtu jsme měli k dispozici následující podklady:

OHYB (Napjatost) M A M + qc a + b + c ) M A = 2M qc a + b + c )

Vzpěr jednoduchého rámu, diferenciální operátory. Lenka Dohnalová

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÝCH KROKVÍ

Přednášky: Prof. Ing. Milan Holický, DrSc. FA, Ústav nosných konstrukcí, Kloknerův ústav. Ing. Jana Markova, Ph.D.

VÝPOČET VLASTNÍCH FREKVENCÍ RÁMU

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. zimní semestr

Vzorový příklad předběžného návrhu konstrukce z předpjatého betonu

sláma, zvířecí chlupy před 9000 lety

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

P Ř Í K L A D Č. 3 LOKÁLNĚ PODEPŘENÁ ŽELEZOBETONOVÁ DESKA S OTVOREM VE STŘEDNÍM PRUHU

Numerické řešení diferenciálních rovnic

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

P1.3) Doplňující údaje k výpočtu krytí předpínací výztuže 1)

CEMVIN FORM Desky pro konstrukce ztraceného bednění

ČVUT v Praze, fakulta stavební Katedra betonových a zděných konstrukcí Zadání předmětu RBZS obor L - zimní semestr 2015/16

Výška [mm]

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Stříkané betony maxit

CL001 Betonové konstrukce (S) Program cvičení, obor S, zaměření KSS

Prvky betonových konstrukcí BL01 11 přednáška

Posouzení piloty Vstupní data

Vady a poruchy betonových konstrukcí

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

LINEÁRNÍ ROVNICE S ABSOLUTNÍ HODNOTOU

Principy návrhu Ing. Zuzana Hejlová

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

zděné obytné budovy nad tunely městského okruhu vpraze7- Bubenči

2. Numerické výpočty. 1. Numerická derivace funkce

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÉHO PRŮVLAKU

Téma 8 Příčně zatížený rám a rošt

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ Statické řešení výztuže podzemních děl

Uplatnění prostého betonu

Použitelnost. Žádné nesnáze s použitelností u historických staveb

Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru. Ing. Jaroslav Langer, PhD Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Deformace nosníků při ohybu.

MEZNÍ STAVY POUŽITELNOSTI PŘEDPJATÝCH PRŮŘEZŮ DLE EUROKÓDŮ

DSpace VSB-TUO

Předpjatý beton Přednáška 5

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B2. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Hodnocení výsledků experimentálních prací WORKSHOP KONANÝ V RÁMCI PROJEKTU NAKI II

P Ř Í K L A D Č. 5 LOKÁLNĚ PODEPŘENÁ ŽELEZOBETONOVÁ DESKA S VÝRAZNĚ ROZDÍLNÝM ROZPĚTÍM NÁSLEDUJÍCÍCH POLÍ

Přijímací zkoušky na magisterské studium, obor M

Použitelnost. Obvyklé mezní stavy použitelnosti betonových konstrukcí podle EC2: mezní stav omezení napětí, mezní stav trhlin, mezní stav přetvoření.

Prvky betonových konstrukcí BL01 6 přednáška. Dimenzování průřezů namáhaných posouvající silou prvky se smykovou výztuží, Podélný smyk,

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Transkript:

1 / 29 Vliv relaxace betonu na hodnotu vnitřních sil od sedání podpěry mostu Lenka Dohnalová ČVUT, fakulta stavební katedra stavební mechaniky zimní semestr 2017/2018 Odborné vedení: prof. Ing. Milan Jirásek, DrSc.

2 / 29 Zadání Cílem práce je srovnání časového vývoje vnitřních sil na mostní konstrukci od postupného klesání jedné z podpěr a to pro pružný výpočet a pro výpočet podle viskoelasticity, kdy dochází k postupnému snižování vnitřních sil v důsledku relaxace. Pro viskoelastický výpočet byly vybrány dva modely popisující dotvarování betonu:

3 / 29 Mostní konstrukce Obr.: Základní schéma mostní konstrukce Konstrukce, na které jsou vnitřní síly počítány, je silniční trámový komorový most o třech polích z předpjatého betonu stojící nad místem ražby tunelu.

Mostní konstrukce Obr.: Příčný řez konstrukcí mostu Dvoukomorový příčný řez byl zjednodušeně uvažován v celé délce mostní konstrukce konstantní. A = 9,879 m 2 o = 40,0 m I = 7,461 m 4 4 / 29

Betonová směs Výpočet byl proveden pro beton C35/45 XF2 dle receptury, kterou ochotně poskytla společnost ZAPA beton. cement (Radotín) CEM I 42,5 R v množství 420 kg/m 3 kamenivo (Votice - granit), celkový obsah 1730 kg/m 3 obsah vody 170 kg/m 3 střední hodnota pevnosti v tlaku ve stáří 28 dní 55 MPa Čerstvý beton byl po uložení ošetřován standardním způsobem po dobu 5 dní. Vlhkost prostředí je ve výpočtech uvažována hodnotou 70 %. 5 / 29

6 / 29 Hodnoty poklesů jedné z podpor Vývoj poklesu jedné z mostních podpěr je uvažován dle skutečně naměřených hodnot při ražbě tunelového komplexu Blanka, konkrétně z extenzometrického měření na Brusnickém tunelu ve vzdálenosti 200 m od portálu v Myslbekově ulici za období od 4. ledna 2010 do 7. června 2010 (151 dní). Byl řešen případ ražby tunelu ve stáří mostu 10 let, nicméně výpočty jsou připraveny tak, aby byly použitelné pro sedání podpory v libovolném stáří mostní konstrukce. Poklesy byly aplikovány nejprve na mostní opěru, poté na mostní pilíř.

7 / 29 Protokol z extenzometrického měření

8 / 29 Protokol z extenzometrického měření

9 / 29 Řešení ZDM Výpočet vnitřních sil byl proveden zjednodušenou deformační metodou (ZDM). Obr.: Schémata pro řešení ZDM

10 / 29 Řešení podle principu pružnosti V případě pružného výpočtu dostáváme pro moment ve styčníku 2 výraz M 2 = c E(t) w(t), přičemž c je vždy konstantní výraz, jehož hodnota nezávisí na čase ani na hodnotě poklesu.

11 / 29 Výpočet zahrnující vliv viskoelasticity V případě viskoelastického výpočtu lze předešlý vztah přepsat jako M 2 (t) = c R[w(t)], kde výraz R[w(t)] označuje relaxační operátor aplikovaný na časový průběh sedání.

12 / 29 Výpočet zahrnující vliv viskoelasticity Díky tomu, že relaxační operátor R a operátor poddajnosti J jsou vzájemně inverzní můžeme vyjít ze vztahu což po rozepsání je w(t) = 1 c J [M 2(t)], w(t) = 1 c J(t, t 1)M 2 (t 1 ) + 1 c t t 1 J(t, t )Ṁ2(t )dt. Průběh klesání je spojitý, proto vztah můžeme zjednodušit na w(t) = 1 c t t 1 J(t, t )Ṁ2(t )dt.

13 / 29 Výpočet zahrnující vliv viskoelasticity časový průběh poklesu rozdělíme na malé intervaly časovou derivaci Ṁ 2 nahradíme aproximačním vztahem integrál aproximujeme sumou, využijeme lichoběžníkového pravidla Díky tomu je v každém kroku výpočtu vždy jen jedna neznámá, hodnota momentu M 2 (t i ).

14 / 29 Výpočet zahrnující vliv viskoelasticity První krok výpočtu: Druhý krok výpočtu: w(t 1 ) = 0 M 2 (t 1 ) = 0 w(t 2 ) = 1 c M 2 (t 2 ) M 2 (t 1 ) t J(t 2, t 2 ) + J(t 2, t 1 ) 2 t, M 2 (t 2 ) = M 2 (t 1 ) + 2 c J(t 2, t 2 ) + J(t 2, t 1 ) w(t 2)

15 / 29 Výpočet zahrnující vliv viskoelasticity Pro další kroky výpočtu vztah pro hodnotu neznámé M 2 (t i ) zobecníme tak, aby byl vhodný pro výpočet v Matlabu. M 2 (t i ) = M 2 (t i 1 ) + i 1 j=2 2 c w(t i ) J(t i, t i ) + J(t i, t i 1 ) ( M2 (t j ) M 2 (t j 1 ) ) (J(t i, t j ) + J(t i, t j 1 ) ) J(t i, t i ) + J(t i, t i 1 )

16 / 29 B3 - stručný popis modelu Jedná se o model popisující dlouhodobé chování betonu, který byl navržen profesorem Z. P. Bažantem. zahrnuje vliv dotvarování a smršt ování, včetně jejich kombinace. Funkce poddajnosti má tvar J(t, t ) = q 1 +q 2 Q(t, t )+q 3 ln[1+(t t ) n ]+q 4 ln ( ) t t +J d (t, t ), kde q 1 je inverzní asymptotický modul pružnosti, q 2, q 3 a q 4 jsou konstanty zohledňující vliv základního dotvarování, závisí na vlastnostech betonu, J d (t, t ) je funkce zahrnující dodatečné dotvarování vlivem vysychání.

17 / 29 Hodnota E(t) pro srovnávací pružný výpočet Modul pružnosti v konkrétním čase je u tohoto modelu definován jako převrácená hodnota funkce poddajnosti pro délku působení zatížení 0,01 dne, tedy E(t) = 1 J(t, t +0,01). Pro použitý beton ve stáří t = 3650 dní je jeho hodnota E(t) = 54,56 10 3 MPa.

18 / 29 Graf pro případ sedání mostní opěry 1000 Hodnota momentu nad vnitřní podporou - od poklesu krajní opěry 0-1000 -2000 Pružný výpočet Výpočet podle modelu B3 M 2 [knm] -3000-4000 -5000-6000 -7000-8000 3650 3700 3750 3800 t [dny]

19 / 29 Graf pro případ sedání vnitřního pilíře 18000 - Hodnota momentu nad vnitřní (poklesávající) podporou 16000 14000 12000 10000 M 2 [knm] 8000 6000 4000 2000 Pružný výpočet Výpočet podle modelu B3 0-2000 3650 3700 3750 3800 t [dny]

20 / 29 Srovnání výsledků z pružného a viskoelastického výpočtu Pro pokles 17,2 mm na konci průběhu sedání dostáváme pro případ sedání krajní opěry hodnoty momentu M 2,B3 = 6,4538 MNm, M 2,el = 7,2718 MNm, pro případ sedání vnitřního pilíře potom hodnoty M 2,B3 = 13,0511 MNm M 2,el = 14,7052 MNm. Během postupného klesání se tedy při výpočtu podle modelu B3 hodnota vnitřních sil vlivem relaxace sníží zhruba o 11,2 % ve srovnání s výpočtem provedeným podle principu pružnosti.

21 / 29 - stručný popis Tento model pro dotvarování vychází ze staršího modelu CEB, jedná se vlastně o jeho úpravu ve výpočtu základního dotvarování a dotvarování od vlivu vysychání. Funkce poddajnosti pro má tvar stejný jako u svého předchůdce CEB Modelu J(t, t ) = 1 E(t ) + ϕ 28(t, t ) E 28, rozdíl je pouze ve vztahu pro výpočet funkce ϕ 28 (t, t ).

Hodnota E(t) pro srovnávací pružný výpočet Modul pružnosti závisí kromě střední tlakové pevnosti (f c ) také na typu použitého kameniva (α E ) a na třídě cementu včetně rychlosti počátečního nárůstu pevnosti (s). Je definován jako ) E(t) = E 28 28 exp (s(1 ), t kde E 28 = 21, 5GPa α E ( f c 10MPa ) 1/3. Pro použitý beton ve stáří 10 let je pro srovnávací pružný výpočet u fib Modelu 2010 hodnota modulu pružnosti E(t) = 41,58 10 3 MPa. 22 / 29

23 / 29 Graf pro případ sedání mostní opěry 1000 Hodnota momentu nad vnitřní podporou - od poklesu krajní opěry 0-1000 -2000 Pružný výpočet Výpočet podle modelu fib M 2 [knm] -3000-4000 -5000-6000 -7000 3650 3700 3750 3800 t [dny]

24 / 29 Graf pro případ sedání vnitřního pilíře 14000 Model fib - Hodnota momentu nad vnitřní (poklesávající) podporou 12000 10000 8000 M 2 [knm] 6000 4000 2000 Pružný výpočet Výpočet podle modelu fib 0-2000 3650 3700 3750 3800 t [dny]

25 / 29 Srovnání výsledků z pružného a viskoelastického výpočtu Pro pokles 17,2 mm na konci průběhu sedání krajní opěry dostáváme následující hodnoty momentu M 2,fib = 5,1723 MNm M 2,el = 5,5417 MNm, pro případ sedání vnitřního pilíře potom hodnoty M 2,fib = 10,4596 MNm M 2,el = 11,2065 MNm. Při výpočtu s použitím fib Modelu 2010 je hodnota vnitřních sil vlivem relaxace nižší zhruba o 6,7 % oproti pružnému výpočtu.

26 / 29 Posouzení vlivu viskoelasticity na hodnoty vnitřních sil u obou zkoumaných modelů je zřejmý příznivý vliv relaxace při postupném zatěžování poklesem podpory ve stáří betonu 10 let je vliv relaxace výraznější u modelu B3 než u fib Modelu 2010 zásadnější vliv na hodnotu vnitřních sil má vlastní volba modelu dotvarování, potažmo způsob stanovení modulu pružnosti E(t)

27 / 29 Srovnání funkcí poddajnosti obou modelů 8 x 10-5 Graf funkcí poddajnosti podle modelu B3 a fib - pro t = 10 let 7 6 5 model B3 model fib (2010) J(t,t ) [MPa -1 ] 4 3 2 1 0 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 t - t [dny]

28 / 29 Zhodnocení vytvořeného programu program je vhodný jen pro relativně velký časový krok (cca 1,5 hodiny) při výraznějším zkrácení délky kroku dochází k značnému nárůstu délky výpočtu použitelný pro libovolné stáří mostu v době sedání, model se stárnutím

29 / 29 Děkuji za pozornost.