VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES TRÁMOVÝ MOST V ČESKÉM KRUMLOVĚ GIRDER BRIDGE IN ČESKÝ KRUMLOV BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR TOMÁŠ LINDTNER Ing. JOSEF PANÁČEK BRNO 2013
Abstrakt Předmětem bakalářské práce je návrh silničního mostu nad Chvalšinským potokem na silnici č. 39 u Českého Krumlova. Hlavní náplní je statický výpočet nosné konstrukce o jednom poli. Byli zpracované dvě studie a první varianta s dvoutrámovou nosnou konstrukcí byla vybrána. Dvoutrám je 30 metrů dlouhý a skládá se z dvou dodatečně předpjatých betonových trámů a železobetonové desky. Statický model a účinky zatížení jsou řešeny v programu Scia Engineer. Posudky jsou počítané ručně podle Eurokódu. Byly zanedbány účinky zatížení teplotou, větrem a vodorovné síly od dopravy. Klíčová slova Dvoutrám, dodatečně předpjatý beton, jedno pole, železobeton. Abstract The subject of Bachelor s thesis is the design of the road bridge over the Chvalšinský brook on the road number 39 near Český Krumlov. The main topic is static calculation of one span supporting main structure. Two studies were executed and the first option with the two-girder bridge supporting structure was chosen. Two-girder bridge is 30 meters long and consists with two subsequently pre-stressed concrete girders and reinforced concrete desk. Static model and effects of loadings are solved in software Scia Engineer. Reviews are calculated by hand according to Eurocode. Calculation is made without effects of temperature and wind loads and horizontal forces causing by travel. Keywords Two-girder, subsequently pre-stressed concrete, one span, reinforced concrete.
Bibliografická citace VŠKP LINDTNER, Tomáš.. Brno, 2013. 18 s., 75 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Josef Panáček.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité informační zdroje. V Brně dne 24. 5. 2013 podpis autora
Poděkování: Děkuji vedoucímu bakalářské práce Ing. Josefovi Panáčkovi za cenné rady, připomínky a metodické vedení práce.
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES TRÁMOVÝ MOST V ČESKÉM KRUMLOVĚ GIRDER BRIDGE IN ČESKÝ KRUMLOV PRŮVODNÍ ZPRÁVA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR TOMÁŠ LINDTNER Ing. JOSEF PANÁČEK BRNO 2013
Obsah 1) ÚVOD... 2 2) VŠEOBECNÁ ČÁST... 2 2.1) Identifikační údaje mostu... 2 2.2) Základní údaje mostu... 2 3) MOST A JEHO UMÍSTĚNÍ... 3 3.1) Charakter převáděné komunikace a překážky... 3 3.2) Územní podmínky... 3 3.3) Inženýrské sítě v místě a okolí stavby... 3 4) STUDIE NOSNÉ KONSTRUKCE... 3 4.1) Studie I... 4 4.2) Studie II... 4 5) TECHNICKÉ ŘEŠENÍ MOSTU... 4 5.1) Spodní stavba... 4 5.2) Nosná konstrukce... 4 5.3) Vozovka... 5 5.4) Římsy... 5 5.5) Ložiska... 5 5.6) Odvodnění... 5 5.7) Svodidla a zábradlí... 6 6) VÝSTAVBA MOSTU... 6 7) STATICKÉ ŘEŠENÍ... 7 8) ZÁVĚR... 7 1
1) ÚVOD V rámci bakalářské práce je řešen silniční most v Českém Krumlově. Pro návrh přemostění byly k stávajícímu stavu zpracované dvě další studie, z nichž je preferovaná varianta dvoutrámové nosné konstrukce. Velký důraz je kladen na návrh a výpočet nosné konstrukce mostu. Dimenzování a posouzení je provedeno pro hlavní svislé účinky zatížení v souladu s Eurokódem. 2) VŠEOBECNÁ ČÁST 2.1) Identifikační údaje mostu Stavba: Dvoutrámový most z předpjatého betonu Název: Český Krumlov, Dobrkovice u jezu Kraj: Jihočeský Katastrální území: Český Krumlov Obec: Český Krumlov Investor: Magistrát města České Budějovice ulice Kněžská 73/19 370 01 České Budějovice 1 Uvažovaný správce mostu: České Budějovice Projektant: Tomáš Lindtner Úhel křížení: s vodotečí, Chvalšinský potok (α = 50 ) Volná výška pod mostem: 3,540 m 2.2) Základní údaje mostu Délka přemostění: 29,000 m Délka mostu: 42,200 m Šikmost mostu: kolmý (α = 90 ) Délka nosné konstrukce: 31,100 m Rozpětí nosné konstrukce: 30,000 m Šířka vozovky: 9,500 m 2
Šířka říms: Celková šířka mostu: Výška mostu: Stavební výška: 0,800 m 11,100 m 5,975 m 1,870 m Plocha mostu: 400,9 m 2 Zatížení mostu: 3) MOST A JEHO UMÍSTĚNÍ 1. skupina pozemních komunikací 3.1) Charakter převáděné komunikace a překážky Převáděná komunikace je silnice č. 39. V příčném směru má vozovka střechovitý sklon 2,5 % v celé délce mostu. Římsy mají příčný sklon 4 % směrem do vozovky. Niveleta mostu klesá v podélném směru 0,95 %, směrem do Dobrokovic. Šířkové uspořádaní mostu je S 9,5-3,750 m jízdní pruh a 1,000 m krajnice, zrcadlově stejné, podle osy komunikace. Překážku mostu tvoří Chvalšinský potok. Normální hloubka vody činí 0,5 m. Hladina 100-leté vody je ve výši 2,000 m nade dnem. 3.2) Územní podmínky Komunikace je v daném místě vedena extravilánem v náspu kolem Starých Dobrokovic, souběžně s obslužnou komunikací na ulici Chvalšinská. 3.3) Inženýrské sítě v místě a okolí stavby V místě stavby a jejím okolí se nenacházejí žádné inženýrské sítě. 4) STUDIE NOSNÉ KONSTRUKCE (VIZ PŘÍLOHA P1. STUDIE) 3
4.1) Studie I ŘEŠENÁ VARIANTA Nosnou konstrukci tvoří monolitický, dodatečně předpjatý dvoutrám. Rozměry trámu jsou 1,700 x 1,000 m v horní části, je rozšířen na 1,185 m. Celková šířka nosné konstrukce je 10,600 m. Konstrukce je podepřena elastomerovými ložisky a je vyztužena podélnými předpínacími lany. Rozpětí mostu je 30,000 m. 4.2) Studie II Nosnou konstrukci tvoří předem předpjaté prefabrikované VSTI nosníky, se skladbou lr max = 0,770 m, které jsou spřažené s železobetonovou deskou. Nosníky mají proměnnou výšku podle příčného sklonu. Spřažená deska má tloušťku 0,210 m. Rozpětí nosné konstrukce je 29,500 m. Konce jsou ztuženy příčníky, které jsou uloženy na elastomerových ložiskách. 5) TECHNICKÉ ŘEŠENÍ MOSTU 5.1) Spodní stavba Spodní stavba bude založena na gravitačních patkách o rozměrech 2,000 x 11,600 m. Důkladnější řešení spodní stavby není předmětem této bakalářské práce. 5.2) Nosná konstrukce Nosnou část konstrukce tvoří dodatečně předpjatý dvoutrám z betonu C35/45-XF1. Šířka v patě trámu je 1,000 m a v napojení na desku 1,185 m. Deska je proměnné tloušťky, 0,250; 0,350; 0,450 m. Ve střední části je každý trám předepnutý 8 lany (Y 1860-S7-15,2). Délka celé nosné konstrukce je 30,000 m + 0,500 m na každé straně. Konstrukce je uložená na 4 elastomerové ložiska v patě trámů. Výška mezi úložným prahem a nosnou konstrukcí je 0,300 m, tak aby byla umožněna budoucí výměna. 4
5.3) Vozovka Skladba vozovkových vrstev: Asfaltový koberec mastixový z modifikovaného asfaltu, (SMA11S), 50 mm; Postřik spojovací z modif. kationaktivní asfaltové emulze, (PS EKM 0,3kg/m 2 ); Asfaltový beton hrubozrnný z modif. asfaltu, (ACL16S), 40 mm; Postřik spojovací z modif. kationaktivní asfaltové emulze, (PS EKM 0, 3kg/m 2 ); Litý asfalt z modif. asfaltu, (MA11IV), 10 mm; Izolační vrstva jednovrstvá z asfaltových pásů, 10 mm; Pečeticí vrstva se speciální epoxidovou pryskyřicí Celkem 110 mm; Vozovka je navržena v příčném střechovitém tvaru, se sklonem 2,5 %. 5.4) Římsy Římsy jsou monolitické s výškou 0,250 m a z betonu C30/37-XF4. Kraj římsy u vozovky je zakončen obrubníkem ve sklonu 5:1 a výška obruby je 0,150 m. Příčný sklon římsy je 4 % ve směru do vozovky. 5.5) Ložiska Nosná konstrukce je uložena na každé straně na dvou elastomerových ložiscích. Ložiska jsou čtyř-vrstvová a jejich rozměry jsou 400x500x120 mm. Maximální únosnost jednoho ložiska je 3 957 kn. Ložiska jsou osazené na podložiskové bloky 500x600x200. Mostní konstrukce bude dilatovat směrem k opěře č. 2. Pravé ložisko u opěry č. 1 je neposuvné, levé je posuvné v příčném směru. Pravé ložisko u opěry č. 2 je posuvné v podélném směru a levé ložisko je všesměrné. 5.6) Odvodnění Odvodnění povrchu mostu je zajištěno příčným a podélným sklonem. Před a za mostem jsou odvodňovací vpusti. Příčný sklon mostu je 2,5 % a podélný 0,95 %. Za opěrami je vedena drenáž DN150 v min. sklonu 3%, která je uložená v pórovitém betonu. Drenáž 5
je vyvedena do přilehlé vodoteče. Úložný práh je odvodněn sklonem 4 % směrem k závěrné zdi, kde je odpadní žlábek. 5.7) Svodidla a zábradlí Kraje mostu jsou opatřeny zábradelními svodidly s vodorovnou výplní. Výška madla nad komunikací je 1,345 m. 6) VÝSTAVBA MOSTU Postup výstavby: demolice stávající konstrukce betonáž opěry a spodní stavby uložení bednění, hlavní nosní konstrukce na montážní podpěry betonáž dvoutrámu předepnutí (viz v příloze P2.) dobetonování závěrné zdi odizolování nosné konstrukce položení drenáže, dosypání a zhutnění prostoru za závěrnými zdmi osazení mostního závěru betonáž říms zřízení vozovkových vrstev zábradelní svodidla a další příslušenství uvedení do provozu ČAS [DNY] NÁZEV FÁZE 0 BETONÁŽ DVOUTRÁMU 7 DOBA OŠETŘOVÁNÍ 30 PŘEDEPNUTÍ DVOUTRÁMU 210 OSTATNÍ STÁLÉ ZATÍŽENÍ 270 UVEDENÍ DO PROVOZU, ZATÍŽENÍ DOPRAVOU 36 500 ŽIVOTNOST, 100 LET 6
7) STATICKÉ ŘEŠENÍ Model nosné konstrukce byl vymodelován v programu Scia Engineer 2012 jako izotropní deska s žebry. Žebra tvoří dodatečně předpjaté nosníky, které mají konstantní výšku 1,700 m a délku 30,000 m. Převislé konce jsou zanedbány. Podélný sklon byl zanedbán, příčný nikoliv. Zatížení od vlastní tíhy program generuje automaticky. Zatížení dopravou bylo vymodelováno jako pohyblivé zatížení s krokem 0,5 m. Roznos kol je spočítán ručně do střednice desky. Vliv dotvarování a smršťování v čase je zanedbán. Zatížení předpětím bylo nahrazeno dvěma zprůměrovanými kabely. Program zohledňuje krátkodobé ztráty předpětí, nikoliv dlouhodobé. 8) ZÁVĚR Byl navržen silniční most pro přemostění Chvalšinského potoka na silnici č. 39, km 14,672 u Českého Krumlova. Jako hlavní nosní konstrukční systém, byl předem vybraný dvoutrám. Pro potřeby bakalářské práce se statický výpočet zabýval jenom dimenzí v podélném a příčném směru. V souladu s Eurokódem byla konstrukce dimenzována a posouzena na mezní stavy únosnosti a použitelnosti. Byly zanedbány účinky zatížení teplotou, větrem a vodorovné síly od dopravy. Součástí dokumentace je výkresová část a vizualizace. V Brně dne 24. 5. 2013 vypracoval: Tomáš Lindtner 7
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] NAVRÁTIL, Jaroslav. Předpjaté betonové konstrukce. 2. vyd. Brno: Cerm, 2008, 186 s. ISBN 978-80-7204-561-7 [2] ČAMBULA, Jaroslav a spol. Navrhování mostních konstrukcí podle Eurokódu. 1. vyd. Praha: ČKAIT, 2010, 360 s. ISBN 978-80-97093-90-0 [3] ZICH, Miloš a kol. Příklady posouzení betonových prvků dle eurokódu. Brno: Typos, 2010, 145 s. ISBN 978-80-86897-38-7 [4] HRDOUŠEK, Vladislav; KUKAŇ, Vlastimil; ŠAFAŘ, Roman. Betonové mosty I. Praha: ČVUT, 2003, 33 s. ISBN 80-01-02853-4 8
SEZNAM PŘÍLOH P1. PODKLADY, STUDIE A VIZUALIZACE P1.1 MOSTNÍ LIST P1.2 SCHEMATICKÝ NÁČRT MOSTU M 1:400 P1.3 STUDIE M 1:40 VIZUALIZACE P2. PŘEHLEDNÉ A PODROBNÉ VÝKRESY ZVOLENÉHO NÁVRHU MOSTU P2.1 VÝKRES PŘEDPÍNACÍ VÝZTUŽE M 1:20 (1:10) P2.2 VÝKRES BETONÁŘSKÉ VÝZTUŽE M 1:20 (1:10) P2.3 PŮDORYS MOSTU M 1:50 P2.4 PODÉLNY ŘEZ MOSTU M 1:50 P2.5 PŘÍČNY ŘEZ MOSTU M 1:20 P3. STATICKÝ VÝPOČET 9