České vysoké učení technické v PrazeFakulta stavební

Jednotný programový dokument pro cíl 3 regionu (NUTS2) hl. m. Praha (JPD3)

Projekt DALŠÍ VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ V OBLASTI NAVRHOVÁNÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ PODLE EVROPSKÝCH NOREM

Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem (ESF), státním rozpočtem Českérepubliky a rozpočtem hlavního města Prahy.

MostyMosty

Mosty

• Železobetonová deska – železniční most• Letmo betonovaný most• Ocelový příhradový most železniční• Spřažený ocelobetonový most silniční• Lávka pro chodce

Navrhování mostů podle EN

Mosty

Zásady návrhu železobetonového železničního mostu o jednom poli

• schéma konstrukce

Mosty

Zatížení

• Zatížení stáléVlastní tíha nosné konstrukce (g0)

24,0 kN/m3. Tato hodnota se zvětší o 1 kN/m3 pro běžné procento

vyztužení

Mosty

Ostatní stálé zatížení

• Železobetonové římsy: uvažujeme tíhu 24,0 + 1,0 = 25,0 kN/m3• Vodotěsná izolace z asfaltových izolačních pásů: 14,0 kN/m3 (podle

ČSN EN 1991-1-1 [2], tab. A.12, Příloha A, str. 37)• Ochrana izolace z litého asfaltu: 24,0 až 25,0 kN/m3 (podle [2], tab.

A.6, Příloha A, str. 31)• Štěrkové lože: 20,0 kN/m3 (podle [2], tab. A.6, Příloha A, str. 31) • 2 kolejnice UIC 60: 1,2 kN/m (podle [2], tab. A.6, Příloha A, str. 31),• Předpjaté betonové pražce s kolejovým upevněním: 4,8 kN/m (podle

[2], tab. A.6, Příloha A, str. 31; platí při osové vzdálenosti pražců 0,6 m),

• Ocelové zábradlí: tíhu stanovíme odhadem nebo na základězkušenosti

Mosty

Svislé pohyblivé zatíženíModel zatížení 71

Mosty

Model zatížení “nezatížený vlak“

zatížení s charakteristickou hodnotou 10,0 kN.m-1

(zde nerozhoduje)

Mosty

Dynamické účinky

• a ) pro pečlivě udržovanou kolej:• V rozmezí 1,00 ≤ Φ2 ≤ 1,67

82,02,0

44,12 +

−=Φ

ΦL

Mosty

• b ) pro standardně udržovanou kolej:v rozmezí 1,00 ≤ Φ3 ≤ 2,00

•73,0

2,016,2

3 +−

=ΦΦL

Mosty

Vykolejení na železničním mostě

• Návrhová situace I – vozidla v prostoru koleje

• Návrhová situace II – vozidla jsou zachycena na okraji mostu

Mosty

Další zatížení

• Rozjezdové a brzdné síly• Teplota• Vítr

Mosty

Krytí výztuže betonem

• Úprava třídy konstrukce :• - návrhová životnost 100 let -

zvětšení o 2,• - deskové konstrukce - zmenšení o 1,• - zajištění zvláštní kontroly kvality výroby

betonu - zmenšení o 1,• Celkem: 4 + 2 – 1 – 1 = 4 => výsledná

třída konstrukce je S4•

Mosty

• Hodnota cmin,dur = 35 mm pro třídu S4

• Δcdur,γ = 0 mm,• Δcdur,st = 0 mm,• Δcdur,add = 0 mm.

• cnom = cmin + Δcdev = 35 + 10 = 45 mm

Mosty

Kombinace zatížení

Např. pro: Mezní stavy únosnosti – ohybový moment uprostřed rozpětí

Kombinace zatížení pro trvalé a dočasné návrhové situace může být vyjádřena buď jako:

= 1,35 . 3 076,2 + 1,35 . 2 945,3 + + 1,45 . 1,32 . 4 967,5 = 17 636,8 kNm

iki

iiQkQPjkj

jG QQPG ,1

,0,1,1,,1

, """""" ∑∑>≥

+++ ψγγγγ

Mosty

• nebo alternativně dvou výrazů:

= 15 735,3 kNm

• = 17 013,9 kNm

iki

iiQkQPjkj

jG QQPG ,1

,0,1,1,01,,1

, """""" ∑∑>≥

+++ ψγψγγγ

iki

iiQkQPjkj

jGj QQPG ,1

,0,1,1,,1

, """""" ∑∑>≥

+++ ψγγγγξ

Mosty

ZÁSADY NÁVRHU SILNIČNÍHO PŘEDPJATÉHO BETONOVÉHO MOSTU

Mosty

Typický příčný řez

Mosty

Zatížení dopravou

Mosty

LM1

Mosty

Zatížení zvláštním vozidlem 900/150 a častými hodnotami LM1

Mosty

Zatížení zvláštním vozidlem 3000/240

Mosty

Roznášení zatížení vozovkou a betonovou deskou

Mosty

Staveništní zatížení

• Zatížení betonážními vozíky• Osoby a ruční nářadí• Přemístitelná skládka• Dočasné vybavení• Přemístitelné těžké strojní vybavení a zařízení• Kumulace stavebních odpadů• Dočasná zatížení

Mosty

Zatížení větrem• Stavební stav• Provoz s vozidly• – bez vozidel

Mosty

Zatížení teplotou

Zatížení rovnoměrnou složkou teploty

Zatížení nerovnoměrnou složkou teploty

Mosty

Mosty

Mezní stavy únosnosti• Ověření statické rovnováhy (EQU)

• Ověření návrhu nosných prvků konstrukce (STR)

• Ověření založení konstrukce (GEO)

• Ověření návrhu nosných prvků konstrukce na únavu (FAT)

Mosty

Mezní stavy použitelnosti

• Omezení napětíOmezení tlakových napětí v betonuOmezení tahových napětí v betonu Omezení tahových napětí ve výztuži

• Omezení šířky trhlin

• Omezení průhybů

Mosty

ZÁSADY NÁVRHU OCELOVÉHO PŘÍHRADOVÉHO ŽELEZNIČNÍHO

MOSTU

Mosty

Algoritmus statického výpočtu

• Zatížení• Odhad průřezů, velikost žlabu pro kolejové lože dle MVL 212• Stálé zatížení – charakteristická hodnota• Proměnné zatížení – vlak UIC, svislé a vodorovné účinky• Klimatické zatížení – vítr• Kombinace zatížení

• Statický výpočet mostovky• Posouzení plechu mostovky.• Podélná výztuha: spojitý nosník, výpočet ohybových

momentů nad podporou a v poli.Průřezové veličiny účinného průřezu podélné výztuhy.

Výpočet napětí v plechu mostovky a v dolních vláknech podélné výztuhy.

Mosty

Příčník: Prostý nosník, výpočet ohybového momentu

• Průřezové veličiny účinného průřezu příčníku.• Výpočet napětí v plechu mostovky a v dolních vláknech

příčníku.• Posouzení rovinné napjatosti v plechu mostovky.• Konstrukční řešení podélné výztuhy a příčníku.• Konstrukční řešení přípoje podélné výztuhy k příčníku.• Posouzení únavové pevnosti podélné výztuhy v poli.• Posouzení únavové pevnosti podélné výztuhy v přípoji na

příčník.• Posouzení únavové pevnosti příčníku.

Mosty

Statický výpočet hlavního nosného systému

• Stálé zatížení na celou šířku mostu.• Proměnné zatížení od vlaku UIC (tabulky pro výpočet max M a max Q).• Statický výpočet osových sil v pásech a v diagonálách.• Návrh a posouzení průřezů hlavního nosného systému.• Horní pás – dvoustěnný, průřez „kloboukový“.• Posouzení horního pásu na vybočení v rovině příhradového nosníku.• Posouzení horního pásu na vybočení z roviny příhradového nosníku.• Stabilita tlačeného pásu otevřeného mostu (Engesser).• Výpočet skutečné tuhosti příčného polorámu.• Posouzení na hodnotu C lim.• Engesserovým výpočtem stanovit hodnotu βm.• Posouzení na hodnotu Cmin.• V případě negativního posudku návrh úpravy p říčného polorámu.• Dolní pás – dvoustěnný průřez (4 varianty dolního pásu).• Spolupůsobící šířka žlabu pro kolejové lože.• Výpočet průřezových veličin efektivního průřezu dolního pásu.• Posouzení dolního pásu.• Výpočet napětí v krajní podélné výztuze z mostovky a z hlavního nosného systému.• (v plechu mostovky nad příčníkem, v dolních vláknech v poli).• Diagonály – otevřeného I průřezu.• Posouzení tažených diagonál.• Posouzení tlačených diagonál – vybočení v rovině a z roviny příhradového nosníku.

Mosty

Zásady návrhu spřaženého ocelobetonovéhosilničního mostu

Mosty

Rozmístění zatěžovacích pruhů na mostě

pruhy mohou být v různém pořadí

Mosty

Nejúčinnější zatížení pro nosník 1

Mosty

Posouzení hlavního nosníku pro mezní stav únosnosti (MSÚ – ULS)

• Únosnost v ohybu

Mosty

Únosnost ve smyku

( )2τ da45,34k +=

τ

ww kε37,4

d/tλ =

,a štíhlost stojiny

Z této štíhlosti plyne součinitel

χw = 1,37/(0,7 +λw )

a únosnost stojiny ve smyku (s vlivem boulení)

Vbw.Rd = d tw fyd χw / 3

Mosty

Vliv teploty

Mosty

Posouzení na únavuModel zatížení 3

Mosty

Návrh spřažení

Mosty

Zásady návrhu dřevěné lávky

• Příklady desek mostovek vyrobených z lamel

Mosty

Dílčí součinitele

γM, s = 1,156. Předpínací ocelové prvky

γM,v = 1,25γM,v,fat= 1,0

5. Hmoždíky mezi dřevem a betonem ve spřažených prvcích- běžné posouzení- posouzení na únavu

γM, c = 1,54. Beton používaný ve spřažených prvcích

γM, s = 1,153. Ocel používaná ve spřažených prvcích

γM = 1,3γM, fat = 1,0

2. Spoje- běžné posouzení- posouzení na únavu

γM = 1,3γM = 1,25γM = 1,2γM, fat = 1,0

1. Dřevo a materiály na bázi dřeva- běžné posouzení- rostlé dřevo- lepené lamelové dřevo- LVL, překližka, OSB- posouzení na únavu

Mosty

Zásady analýzy konstrukceAnalýza lamelové desky mostovky má být

založena na jedné z následujících možností:

• teorii ortotropní desky;• modelování desky mostovky pomocí

roštu;• zjednodušené metodě.

Mosty

Roznášení soustředěných zatížení

Mosty

Mezní stavy použitelnostiMezní hodnoty průhybůDoporučené hodnoty jsou podtrženy.

• Kmitání

ℓ/200 až ℓ/400Zatížení pěší dopravou a zatíženínízkou dopravou

ℓ/400 až ℓ/500Charakteristické zatížení dopravou

Rozsah mezních hodnot

Zatížení