5.3 SPREGNUTI MOSTOVI - · PDF file5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi 241 Za putne mostove i nadvožnjake primijenjuju se spregnute okvirne – integralne

5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi

239

5.3 SPREGNUTI MOSTOVI

5.3.1 Opšti dio

Spregnuti mostovi su u prednosti za pojedinačne mostove srednjih raspona, jer omogućavaju brzu izgradnju bez angažovanja veće opreme i rada na gradilištu. Za veće mostove samo varijantna rješenja omogućavaju objektivan i racionalan izbor. Spregnuti mostovi se brže grade, lakše rekonstruišu, zamjenjuju i recikliraju.

Putni mostovi sa čeličnim rasponskim konstrukcijama su racionalni za raspone veće od 150 m.

Projektovanje, konstruisanje i izgradnja oslonaca mostova i temeljenje za mostove sa spregnutom ili čeličnom rasponskom konstrukcijom je slično projektiranju oslonaca i temeljenja za betonske mostove. Radi manje težine RK manja je potrošnja betona i armature za stubove i temelje. Prenos uticaja sa rasponske na potpornu konstrukciju je preko ležišta, a u specifičnim uslovima preko zglobova i krute veze (integralni mostovi).

U savremenoj praksi projektovanja spregnutih mostova čelik – beton karakteristična su tri trenda:

▪ okvirne integralne spregnute konstrukcije ▪ dvojno sprezanje ▪ hibridni (miješani) mostovi.

Kod spregnutih mostova velikih raspona primjenjuju se dvojno spregnuti presjeci. Betonska ploča u sastavu donjeg pojasa sandučastog ili grednog presjeka smanjuje potrošnju čelika u zoni pritiska i povećava krutost presjeka. Kod projektovanja spregnutih mostova posebno većih raspona i u specifičnim uslovima produktivna je kombinacija materijala po dužini mosta. Na dijelovima iznad oslonaca i u kraćim rasponima koristi se betonski presjek, a u srednjem dijelu velikih raspona znatno lakši spregnuti presjek. Okvirne integralne spregnute konstrukcije mostova otklanjaju nedostatke spregnutih grednih mostova na dva oslonca (nema dilatacija i ležišta) i omogućuju raspone i do 60 m.

Spregnuti presjeci čelik – beton se koriste za rasponske konstrukcije grednih i okvirnih sistema za nadlučne konstrukcije lučnih mostova i za grede za ukrućenje visećih i mostova sa kosim zategama.

5.3.2 Statičkisistemi

Putni mostovi sa jednim otvorom, statičkog sistema proste grede na dva oslonca, raspona od 20–40 m povoljni su za sprezanje. Pozitivan momenat duž cijelog raspona najbolje odgovara prirodi sprezanja čelika i betona. Kolovozna armirano


240

betonska ploča na cijeloj dužini nosača prima napone pritiska, a čelični nosač napone zatezanja od momenata savijanja. Kod ovog sistema postoji mogućnost potpunog sprezanja, tj. sprezanja vlastite težine i korisnog opterećenja. Mostovi sa jednim, relativno većim rasponom, primjenjuju se za premoštenje manjih i srednjih rijeka gdje se žele izbjeći riječni stubovi, za premošćenje dubokih suhih prepreka i za premošćenje vještačkih prepreka gdje nisu poželjni međuoslonci. Konstruktivna visina RK je konstantna od l/15 – l/25. Nedostaci mostova ovoga sistema su česta oštećenja oslonačih zona, ležišta i dilatacija od slane vode sa kolovoza i povećani troškovi održavanja.Putne mostove sa više istih ili različitih raspona, diskontinualnog statičkog sistema raspona 20–40 m, bez obzira na povoljne uslove sprezanja treba izbjegavati jer su oslonačke zone diskontinuiteta izložene oštećenjima.Putni mostovi sa kontinualnim rasponskim konstrukcijama primjenjuju se za premoštenje širih i dubokih prirodnih ili vještačkih prepreka. Broj, veličina i odnos veličina raspona varira u širokim granicama. Racionalni su rasponi od 30 do 150 m, pri čemu krajnji rasponi treba da budu manji 60–80 % od srednjih raspona da bi se izjednačili momenti savijanja u prvim i ostalim poljima i osloncima. Povoljne su i česte rasponske konstrukcije sa tri raspona i promjenljivom visinom konstrukcije, što pored statičkih prednosti doprinosi ljepšem estetskom izgledu mostova. Kontinualne konstrukcije omogućuju manje konstruktivne visine od l/15 – l/30 za mostove konstantne visine i l/25 – l/40 u poljima, odnosno l/15 – l/25 nad osloncima za promjenljive visine.

Prednosti kontinualnih spregnutih rasponskih konstrukcija su: ▪ mogućnost premošćenja širokih i dubokih prepreka sa relativno velikim rasponima,

▪ širi izbor mogućnosti za ekonomičnu montažu čelične konstrukcije, ▪ izbjegavanje dilatacija iznad medjuoslonaca, što je posebno značajno za putne i gradske mostove,

▪ racionalizacija potrošnje čelika ako su omogućene i ako se iskoriste adekvatne forme sprezanja korisnog i stalnog opterećenja.

Za obezbjedjenje sprezanja na cijeloj dužini kontinualne konstrukcije, tj. i u zonama iznad srednjih oslonaca, gdje negativni momenti izazivaju prekomjerna zatezanja u armirano betonski ploči, mogu se primijeniti postupci koji ove napone dovode u dozvoljene granice. Ti postupci su:

▪ prednaprezanje dijelova kolovozne ploče iznad srednjih oslonaca kablovima ▪ unošenje pritiska u kolovoznu ploču vještačkom denivelacijom srednjih oslonaca (taj postupak se više ne koristi jer se vremenom izgubi efekt denivelacije

▪ povoljan raspored betoniranja, tj. da se prvo betonira kolovozna ploča u poljima, a zatim u zonama oslonaca

▪ primjena diskontinualnog sprezanja na dijelovima nosača iznad oslonaca gdje su najveći negativni momenti.


241

Za putne mostove i nadvožnjake primijenjuju se spregnute okvirne – integralne konstrukcije sa jednim rasponom do 25 do 40 (50) m, koje eliminišu nedostatke spregnutih mostova statičkog sistema proste grede. Za premošćenje kanala i manjih rijeka gdje nisu poželjni međuoslonci brzo i ekonomično se može izgraditi integralna spregnuta konstrukcija raspona 25–40 (50) m. Za raspone do 30 m rasponska konstrukcija je konstantne visine l/20 – l/30, a za veće raspone promjenljive visine u polju l/30 a na osloncima l/20 sa paraboličnim intradosom. Krajevi rasponske konstrukcije su na dužini 1,0–1,5 m kruto povezani sa vrhom elastičnih krajnjih stubova temeljenih na bušenim šipovima Φ 1,50 m. Do uvođenja u praksu integralnih konstrukcija projektovani su spregnuti mostovi sistema proste grede. Oslonačke zone ovih mostova, ležišta, dilatacije, krajevi konstrukcije i vrhovi stubova imaju znatna oštećenja od slane vode sa kolovoza. Integralna okvirna konstrukcija nema te nedostatke i lakše se održava. Prednost pred betonskim integralnim mostovima je primjena za veće raspone, lakša montaža rasponske konstrukcije i građenje bez uticaja vodenog toka (slika 5.11).

Za dispoziciona rješenja nadvožnjaka nad autoputevima u usjeku preporučuju se konstrukcije objekata sa jednim rasponom. Za raspone veće od 40 m u prednosti su spregnute, čelik – beton, rasponske konstrukcije promjenljive visine kruto ukliještene u betonske stubove. Na slici 5.12 pokazane su dvije mogućnosti da se sa specifično konstruisanim stubovima utiče na smanjenje raspona spregnute rasponske konstrukcije.

Slika 5.11Shema integralne spregnute konstrukcije mosta

Slika 5.12Sheme integralnih spregnutih konstrukcija nadvožnjaka raspona 40–50 m


242

Koncepcija i konstrukcija stubova zavisna je od kvaliteta materijala u usjeku. Ako je tlo stabilno i dovoljne nosivosti temelji se mogu postaviti i iznad nivelete autoputa u usjeku. Modifikovanjem oblika obalnih stubova i promjenljivom visinom rasponske konstrukcije može se uticati na povećanje raspona. Sa kosim stubovima nadvožnjaka može se znatno smanjiti efektivni statički raspon i povećati otvor objekta. Poprečni presjeci spregnutih nadvožnjaka zavisni su od veličine raspona i širine objekata.

5.3.3 Poprečnipresjecirasponskihkonstrukcijaputnihspregnutihmostova

U prvim decenijima primjene sprezanja, sprezani su samo punostijeni nosači. U savremenoj praksi se sprežu i rešetkasti čelični nosači. Koncept i konstruktivna rješenja poprečnih presjeka rasponske konstrukcije zavise od širine mostova, veličine raspona, namjene i uslova izgradnje i bitno utiču na tehnologiju radioničke izgrade, montaže, brzinu i cijenu izgradnje.

Za putne mostove raspona od 20 do 150 m bez obzira na statički sistem ukupne širine od 10 do 14 m racionalno rešenje su presjeci sa dva glavna zavarena nosača.

Presjek sa slike 5.13 je primjeran za mostove manjih raspona na M/R/L putevima u naseljima sa brzinom vozila manjom od 50 km/h. Raspon konzola mora biti veći od širine pješačkih staza da se omogući ugradnja slivnika i kanalizacija mosta. Razmak glavnih nosača je veći ili jednak dvostrukom rasponu konzola.

Poprečni nosači su na razmaku 6–10 m u zavisnosti od razmaka glavnih nosača. Postavljeni su u ravni gornjih pojaseva glavnih nosača i sprežu se za AB pločom. Kolovozna ploča je elastično uklještene na sve četiri strane, prima manje momente savijanja i krstasto je armirana.

Slika 5.13Spregnuti presjek rasponske konstrukcije putnih mostova manjih raspona

Slika 5.14Presjek RK putnog mosta sa upuštenim kolovozom


243

Poprečni presjek mosta sa upuštenim kolovozom primjenjuje se u slučajevima kada je ograničena konstruktivna visina (slika 5.14) (gradski mostovi sa uslovljenim niskim niveletama, nadvožnjaci većih raspona). Glavni nosači su čelični – nespregnuti, a sprežu se poprečni nosači sa AB kolovoznom pločom koja ima poprečni kontinuitet. Za širine kolovoza 6,00–8,00 m i razmake poprečnih nosača 2,0–4,0 m konstruktivna visina je 80–120 cm i nezavisna je od raspona mosta.

Za kontinualne mostove većih dužina poprečne nosače ne treba sprezati sa kolovoznom pločom. Postavljaju se u srednjoj trećini presjeka i montažnim nastavcima povezuju sa glavnim nosačima. Položaj poprečnih nosača omogućuje racionalno rješenje skele i oplate za betoniranje kolovozne ploče (slika 5.16). Poprečni presjek je koncipiran za mostove i viadukte za jedan kolovoz autoputeva širine 12–14 m bez odvojenih staza za održavanje i sa monolitnim rubnim vijencima ili čeličnim sigurnosnim ogradama. Na spoju kolovozne ploče sa gornjim pojasom glavnih nosača su pravougaone vute visine do 10 cm koje omogućuju korekciju geometrije.

Za mostove i viadukte većih raspona i veće konstruktivne visine presjeka treba primijeniti racionalnije rešenje sa rešetkastim poprečnim nosačima na razmaku 4–6 m i spregovima prema slici 5.17. Kolovozna površina je koncipirana za objekte na autoputevima i na magistralnim putevima sa većim brzinama. Poprečni nagib kolovoza se postiže različitom visinom vuta, tako da su glavni nosači iste visine, pa je jednostavnija izrada i montaža čelične konstrukcije.

Slika 5.15Upušteni kolovoz na mostu preko rijeke Neretve u Metkoviću

Slika 5.16Spregnuti presjek RK za duže mostove na AP, BP i M putevima


244

Za kontinualne spregnute mostove i viadukte velikih raspona, posebno ako su u krivini preporučuju se zatvoreni sandučasti presjeci konstantne ili promjenljive visine. Sandučasti presjek slijedi krivinu trase puta i preuzima torzione momente. Pri prelazu teških tereta koji se kreću sredinom mosta cijeli presjek učestvuje u preuzimanju opterećenja (slika 5.18). Poprečna krutost presjeka postiže se sa rešetkastim poprečnim nosačima.

Ako je potrebna površina presjeka donje čelične ploče manja od d x d pri čemu d ne treba da je manji od 15 mm konstruiše se trapezni presjek sa smanjenom širinom donje ploče. Presjek odgovara za relativno uže mostove širine do 10 m na M/R/L putevima i u gradovima.

Slika 5.17Spregnuti presjek rasponske konstrukcije sa rešetkastim poprečnim nosačima

Slika 5.18Sandučasti presjek RK za velike raspone spregnutih mostove

Slika 5.19Trapezni presjek za mostove širine oko 10 m


245

Poprečni presjeci spregnutih mostova i viadukta na brzim putevima ukupne širine 20–22 m većih raspona mogu se konstruisati kao sandučasti zatvoreni presjeci manje širine sa naglašenim konzolama tako da je c @ d. Presjek je jednostavan za montažu bez potrebe za dodatnom opremom. Poprečne dijafragme i poprečni nosači su na razmaku 4–6 m (slika 5.20).

Poprečni presjek za relativno široke i duge mostove (slika 5.21) ima dva nezavisna sandučasta glavna nosača (bez poprečnih nosača), što olakšava praćenje složenije geometrije trase puta. Nepostojanje poprečnih veza omogućava primjenu racionalne klizne oplate za srednji i konzolne dijelove presjeka. Nosači oplate kreću se po proširenim donjim pojasevima sanduka. Širina sanduka ne može biti manja od 150 cm zbog radioničke izrade i prohodnosti kod održavanja. Kolovozna ploča je nosiva u jednom pravcu i ima veću debljinu.

Za mostove na brzim putevima ukupne širine do 20 (22) m i pored velike ukupne širine mosta konstruišu se presjeci sa dva glavna zavarena punostijena nosača spregnuta sa relativno debljom kolovoznom pločom, koja ima naglašene konzole. Poprečni nosači mogu biti punostijeni ili rešetkasti bez sprezanja sa kolovoznom pločom pa se može primijeniti pokretna oplata ta betoniranje kolovozne ploče (slika 5.22).

Slika 5.20Spregnuti sandučasti presjek RK za mostove velikih raspona na BP

Slika 5.21Poprečni presjek za mostove na autoputevima sa dva sandučasta nosača


246

Savremeno rješenje poprečnog presjeka spregnutih mostova i viadukata za oba kolovoza autoputa ukupne širine 25–30 m pokazano je na slici 5.23. Trapezni čelični sanduk širine približno trećini ukupne širine konstantne visine ima istaknute konzole koje su poduprte čeličnim cijevnim kosnicima.

Iz analiziranih karakterističnih primjera rješenja poprečnih presjeka spregnutih mostova za M/R/L puteve, brze puteve i autoputeve se vidi da su moguća vrlo različita rješenja prilagođena namjeni, širini, veličini raspona, raspoloživoj konstruktivnog visini, radioničkoj izradi i montaži.

Za razliku od evropske prakse spregnute rasponske konstrukcije putnih mostova u SAD rješavaju se sa više glavnih nosača na manjim razmacima od 2,0–4,0 m, što

Slika 5.22Poprečni presjeci mostova za brze puteve sa dva glavna nosača

Slika 5.23Spregnuti presjek rasponske konstrukcije za oba kolovoza autoputa

Slika 5.24Čelična konstrukcija spregnutog viadukta na autoputu u SAD


247

omogućava primjenu oplate od čeličnih talasastih limova. Bez konzolnih dijelova armirano betonske ploče rad na gradilištu se znatno smanjuje i pojednostavljuje. Rješenje je karakteristično za privredu u kojoj je jeftin materijal a skup živi rad. Primjer ukazuje da se ekonomičnost ne postiže samo tehničkim parametrima već kroz ukupno sagledavanje tehničkih i ekonomskih parametara.

Svi analizirani poprečni presjeci rasponskih konstrukcija putnih spregnutih mostova moraju imati posebno konstruisane i dimenzionirane poprečne nosače u osovinama oslanjanja na stubove mosta i oslonačka ukrućenja sa vanjske strane glavnih nosača. Za veće mostove sa sandučastim presjekom formiraju se jaka okvirna ukrućenja koja pored reakcija mogu da preuzmu i torzione momente od nesimetričnog opterećenja

i krivine osi mosta. Oslonačka ukrućenja sa vanjske strane presjeka omogućuju prenos reakcija na ležišta.

Kodspregnutihmostovavelikihrasponaprimjenjujusedvojnospregnuti presjeci. Betonska ploča u sastavu donjeg pojasa sandučastog presjeka smanjuje potrošnju čelika u zoni pritiska i povećava krutost presjeka. Pri projektovanju dvojno spregnutih mostova otvaraju se pitanja o izboru odgovarajućih statičkih modela, proračuna, konstruisanja i granica ekonomičnosti.

Ta pitanja se odnose na: ▪ tok smičućih napona između čeličnog sandučastog nosača i betonske donje ploče,

▪ djelotvornost površinskog sprezanja između donje čelične i betonske ploče, ▪ učešće moždanika i poprečnih ukrućenja pri prenosu smičućih sila u donju betonsku ploču,

▪ unos sile u donju ploču na krajevima ploče, ▪ pretpostavke sudjelujuće visine i širine debelih betonskih ploča, ▪ zamor visokoopterećenih moždanika, ▪ uticaj pojedinačnih visokih smičućih napona krute betonske ploče na raspored statičkih veličina,

▪ konstruktivna rješenja i ekonomičnost upotrebe betonskih poprečnih nosača nad osloncima.

Slika 5.25Oslonački poprečni nosači i ukrućenja na dvojno spregnutom presjeku mosta

Documents

5.3 SPREGNUTI MOSTOVI - · PDF file5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi 241 Za putne mostove i nadvožnjake primijenjuju se spregnute okvirne – integralne