research bridges railways tunnelling monitoring technology management international

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

odolnost konstrukce Vienna Consulting Engineers Proč sledování & vyhodnocení stavu nosných konstrukcí? 1.60 1.40 1.25 zaměřený cíl úroveň varování a nutnost opravy plánovaný směr křivky 1.00 0.80 Selhání rehabilitace 0.60 0.40 0.20 měřená plánovaná 0.00 0 3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 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.

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.

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

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.

Taiwan, Southern Korea, Germany, France, Greece

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

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

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 ) ) 2 2... bezrozměrný parametr tuhosti L H EI n n 1s 2 n 4 2 1 2 2 2 Ext. Längs Ext. Quer Ext. Vertikal µg 650 625 600 575 550 525 500 475 450 425 400 375 350 325 300 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Hz 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 n VCE - 2002

Längs Quer Vertikal Ext. Längs Ext. Quer Ext. Vertikal mg 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 -20-25 -30-35 -40-45 -50-55 -60 0 20 40 60 70 90 110 120 10 30 50 80 100 130 140 150 160 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

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 28,329 168,00 82,70 1734 1551 11,8 765,39 / 63,44 1934 1519 2,556 24,0 1734 2416,5 17,0 132 2'S 2,327 32,172 168,00 82,70 1854 1669 11,1 780,41 / 48,29 2059 1644 2,327 31,5 1854 1934,0 18,2 131 3'S 2,154 36,180 168,00 82,70 2009 1781 12,8 773,66 / 38,07 2167 1761 2,154 34,0 2009 2275,0 19,7 130 4'S 1,939 40,286 168,00 82,70 2019 1888 6,9 751,13 / 34,4 2263 1870 1,939 39,0 2019 2153,8 19,8 129 5'S 1,805 44,424 168,00 82,70 2127 1988 7,0 715,84 / 46,03 2346 1965 1,805 43,5 2127 2218,3 20,9 128 6'S 1,694 48,623 168,00 87,70 2380 2084 14,2 731,97 / 38,89 2449 2064 1,694 49,0 2380 2343,5 19,5 127 7'S 1,517 52,926 168,00 87,70 2261 2172 4,1 671,27 / 40,94 2507 2151 1,517 51,0 2261 2435,4 18,5 126 8'S 1,316 57,196 168,00 87,70 1987 2259-12,0 601,22 / 43,2 2559 2237 1,316 49,5 1987 2653,5 16,3 125 9'S 1,311 61,501 168,00 87,70 2280 2339-2,5 522,7 / 47,94 2600 2315 1,311 56,0 2280 2750,5 18,7 124 10'S 1,161 65,822 168,00 87,70 2049 2414-15,1 437,00 / 46,03 2632 2390 1,161 52,5 2049 3220,3 16,8 123 11'S 1,121 70,234 168,00 87,70 2175 2485-12,5 345,82 / 46,13 2657 2461 1,121 62,0 2175 2790,5 17,8 122 12'S 1,054 74,669 168,00 87,70 2173 2552-14,8 251,56 / 45,01 2677 2529 1,054 68,5 2173 2581,8 17,8 121 13'S 0,961 79,113 168,00 87,70 2028 2615-22,5 156,3 / 42,5 2693 2594 0,961 67,5 2028 2785,4 16,6 120 14'S 0,936 83,569 168,00 87,70 2146 2692-20,3 37,78 / 21,45 2710 2681 0,936 71,5 2146 2932,1 17,6 29222 30484-4,1 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

[kn] [kn] [kn] [kn] Vienna Consulting Engineers Kabelkräfte 1S' - 14S' Kabelkräfte 1S - 14S 14 13 12 11 10 9 8 7 14 13 12 11 10 9 8 7 6 6 5 5 4 4 3 2 1 3 2 1 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Kabelkräfte 1J' - 14J' Kabelkräfte 1J - 14J 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 14 14 Účinné síly: měření teoretické síly: stálé zatížení teoretické síly: stálé zatížení + obalová křivka (horní limit) teoretické síly: stálé zatížení - obalová křivka (dolní limit)

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

Murbrücke St. Michael Überführung Landshuter Allee Page 15

Gersbachtalbrücke Großheimer Talbrücke Page 16

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

Údolní přechod Donnergraben

Project: INNO-FORCE INNOvative High Precision Cable FORCE Measurement

Databáze mostů firmy VCE: Page 25 400 stavebních konstrukcí 15 permanentních monitorovacích systémů 35 zavěšených mostů 15 mostů s volnou výztuží

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

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

Děkuji za Vaši pozornost www.vce.at www.brimos.com www.jhp-mosty.cz