Click here to load reader

Hodnocení technického stavu železničních mostů z ... 1 České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Katedra betonových a zděných konstrukcí Hodnocení technického

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Hodnocení technického stavu železničních mostů z ... 1 České...

  • 1

    České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební

    Katedra betonových a zděných konstrukcí

    Hodnocení technického stavu železničních mostů z předpjatého betonu

    V Praze, únor 2017 Ing. Roman Šafář, Ph.D.

  • 2

    OBSAH 1. Úvod 6 2. Materiály pro výrobu konstrukcí z předpjatého betonu 17 2.1. Beton 17 2.1.1 Úvod 17 2.1.2 Složky betonu 19 2.1.2.1 Cement 19 2.1.2.2 Kamenivo 21 2.1.2.3 Voda 24 2.1.2.4 Přísady a příměsi 25 2.1.3 Výroba, zpracování a ošetřování betonu 25 2.1.4 Mechanické vlastnosti ztvrdlého betonu 28 2.1.4.1 Pevnost v tlaku 28 2.1.4.2 Pevnost v tahu 30 2.1.4.3 Pracovní diagram a modul pružnosti 32 2.1.5 Časově závislá přetvoření betonu 34 2.1.6 Vývoj požadavků na beton v předpisech pro navrhování mostních konstrukcíz předpjatého betonu 39 2.2 Injektážní malta 40 2.3 Betonářská výztuž 41 2.4 Předpínací výztuž 44 2.5 Kotvení předpínací výztuže 49 2.5.1 Kotvení předpínací výztuže soudržností – předem předpjatý beton 50 2.5.2 Kotvení předpínací výztuže v dodatečně předpjatém betonu 51 2.6 Související části konstrukcí 63 2.7 Vývoj požadavků na materiál předpjatých konstrukcí železničních mostů v čase 64 2.8 Statistické vyhodnocení vlastností materiálů 64 2.8.1 Beton 65 2.8.2 Předpínací výztuž 66 2.8.3 Betonářská výztuž 66 3. Konstrukční řešení, technologie výstavby, statické působení a zásady navrhování 68 3.1 Princip výroby a působení konstrukcí z předpjatého betonu 68 3.2 Návrh předpětí a jeho působení na konstrukci 74 3.2.1 Staticky určité konstrukce 74 3.2.2 Staticky neurčité konstrukce 77 3.2.3 Principy návrhu předpjatých konstrukcí 81 3.3 Železniční mosty z předpjatého betonu a vývoj norem pro jejich navrhování 89 3.3.1 Konstrukční řešení železničních mostů z předpjatého betonu – úvod 89 3.3.2 Převedení koleje po mostě 90 3.3.3 Uložení konstrukcí 92 3.3.4 Ukončení konstrukcí 96 3.3.5 Nosné konstrukce železničních mostů z předpjatého betonu a technologie jejich výstavby 98

  • 3

    3.3.5.1 Prefabrikované konstrukce – úvod 98 3.3.5.2 Prefabrikované konstrukce – přehed typů prefabrikovaných nosníků 100 3.3.5.3 Monolitické konstrukce 108 3.3.6 Zatížení 112 3.3.6.1 ČSN 73 6202: 1953 Zatížení a statický výpočet mostů 114 3.3.6.2 ČSN 73 6203: 1969 Zatížení mostů, vč. Změny a 4-5/1976 115 3.3.6.3 ČSN 73 6203:1986 Zatížení mostů, vč. Změny a-8/1988, Změny b-11/1989 a Opravy N1/1997 115 3.3.6.4 ČSN P ENV 1991-3: 1997 (73 6203) Zásady navrhování a zatížení konstrukcí. Část 3: Zatížení mostů dopravou, včetně Změny Z1/2000 118 3.3.6.5 ČSN EN 1991-2 (73 6203) Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 2: Zatížení mostů dopravou (2004) 118 3.3.6.6 ČSN EN 1991-2: 2005 (73 6203) Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 2: Zatížení mostů dopravou, včetně Změny Z1/2010, Změny Z2/2010, Změny Z3/2012 a Opravy 1/2011 118 3.3.7 Tuhost konstrukce železničních mostů 120 3.3.8 Vývoj požadavků v normách pro navrhování předpjatých mostů používaných na území ČR 120 3.3.8.1 Přehled předpisů uvedených v této kapitole 120 3.3.8.2 Přehled základních údajů 122 3.3.8.3 Směrnice pro navrhování mostů: 1951, vč. Změny kapitoly 9 z 7/1960 137 3.3.8.4 ČSN 73 2001: 1959 Projektování betonových staveb, vč. Změny 06/1959 a Opravy 2/1961 141 3.3.8.5 ČSN 73 2001: 1959 Projektování betonových staveb, Doplněk 7/1959 142 3.3.8.6 ČSN 73 2001: 1959 Projektování betonových staveb, Doplněk 9/1960 143 3.3.8.7 ČSN 73 2004: 1960 Směrnice pro konstrukce z předpjatého betonu 143 3.3.8.8 ČSN 73 2004: 1960 Směrnice pro konstrukce z předpjatého betonu, Změna – 07/1962 148 3.3.8.9 ČSN 73 2004: 1960 Směrnice pro konstrukce z předpjatého betonu, Změna b-1/1965 148 3.3.8.10 ČSN 73 2004: 1960 Směrnice pro konstrukce z předpjatého betonu, Změna c-1/1970 149 3.3.8.11 ČSN 73 2004: 1960 Směrnice pro konstrukce z předpjatého betonu, Změna d-7/1970 149 3.3.8.12 ČSN 73 1251: 1969 Navrhování konstrukcí z předpjatého betonu 149 3.3.8.13 ČSN 73 1251: 1969 Navrhování konstrukcí z předpjatého betonu, změna a) – 6/1982 153 3.3.8.14 ČSN 73 2001: 1970 Projektování betonových staveb, vč. změn 154 3.3.8.15 ČSN 73 6206: 1971 Navrhování betonových a železobetonových mostních konstrukcí 154 3.3.8.16 ČSN 73 6206:1971 Navrhování betonových a železobetonových mostních konstrukcí, změna a-10/1989 156 3.3.8.17 ČSN 73 6206: 1971 Navrhování betonových a železobetonových mostních konstrukcí, změna 2 (1994) 156 3.3.8.18 ČSN 73 6206: 1971 Navrhování betonových a železobetonových mostních konstrukcí, změna Z3 (2005) 159 3.3.8.19 ČSN 73 6207: 1993 Navrhování mostních konstrukcí z předpjatého betonu 160 3.3.8.20 ČSN 73 6207: 1993 Navrhování mostních konstrukcí z předpjatého betonu, Změna 1/1998 165 3.3.8.21 ČSN 73 6207: 1993 Navrhování mostních konstrukcí z předpjatého betonu, Změna Z2/2006 166 3.3.8.22 ČSN P ENV 1992-1-1: 1994 (73 1201) Navrhování betonových konstrukcí – Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby a ČSN P ENV 1992-2: 1998 (73 6208) Navrhování betonových konstrukcí – Část 2: Betonové mosty 166 3.3.8.23 ČSN EN 1992-1-1: 2011 (73 1201) Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby a ČSN P ENV 1992-2: 2007 (73 6208) Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 2: Betonové mosty – Navrhování a konstrukční zásady, vč. oprav a změn k 01/2014 167 3.3.8.24 ČSN 73 6214: 2014 Navrhování betonových mostních konstrukcí 179 3.3.8.25 Opatření pro zajištění trvanlivosti předpínací výztuže ve stavebních konstrukcích 179 4. Závady betonových konstrukcí 183 4.1 Úvod 183 4.2 Degradace betonu 185 4.2.1 Fyzikální vlivy 185 4.2.1.1 Vliv zmrazovacích a rozmrazovacích cyklů 185 4.2.1.2 Mechanické opotřebení 186 4.2.1.3 Vliv trhlin 187 4.2.1.4 Únava materiálu 194 4.2.1.5 Vliv požáru 196 4.2.2 Chemické vlivy 197 4.2.2.1 Koroze betonu – obecně 197 4.2.2.2 Koroze I. druhu 199 4.2.2.3 Koroze II. druhu 199

  • 4

    4.2.2.4 Koroze III. druhu 200 4.2.2.5 Alkalicko – křemičitá a alkalicko – uhličitanová reakce 201 4.2.2.6 Biologické vlivy 203 4.3 Degradace výztuže 204 4.3.1 Fyzikální vlivy 204 4.3.1.1 Trhliny nadměrné šířky a nekvalitní krycí vrstva 204 4.3.1.2 Únava materiálu 204 4.3.1.3 Vliv požáru 208 4.3.2 Chemické vlivy 209 4.3.2.1 Karbonatace betonu 209 4.3.2.2 Kontaminace betonu chloridy 210 4.3.2.3 Koroze výztuže – obecně 214 4.3.2.4 Koroze bludnými proudy 217 5. Diagnostika 229 5.1 Úvod 229 5.2 Vizuální prohlídka 235 5.3 Mechanické vlastnosti betonu – nedestruktivní metody 236 5.3.1 Nedestruktivní metody – obecně 236 5.3.2 Tvrdoměrné metody 238 5.3.3 Stanovení síly na vytržení 240 5.3.4 Ultrazvukové impulzové metody 240 5.3.5 Rezonanční metoda 241 5.3.6 Zkouška přídržnosti – stanovení pevnosti v tahu povrchových vrstev 241 5.4 Trvanlivostní parametry betonu 242 5.4.1 Vlhkost betonu 242 5.4.2 Pórovitost a propustnost betonu 243 5.4.3 Stanovení hodnoty pH a hloubky karbonatace 243 5.4.4 Stanovení obsahu chloridových a síranových iontů 244 5.4.5 Nepřímé zjišťování stavu výztuže 244 5.5 Mechanické vlastnosti betonu – destruktivní metody 246 5.5.1 Pevnost betonu v tlaku – obecně 246 5.5.2 Požadavky na odběr zkušebních těles a stanovení pevnosti v tlaku 247 5.5.3 Tvar a rozměry zkušebních těles 247 5.5.4 Stanovení pevnosti betonu v tlaku zkušebních těles 248 5.5.5 Stanovení pevnosti betonu v tahu zkušebních těles 249 5.5.6 Stanovení statického modulu pružnosti betonu v tlaku 250 5.5.7 Trvanlivostní parametry 252 5.6 Destruktivní i nedestruktivní metody pro zjišťování množství, polohy, stavu a vlastností výztuže 252 5.6.1 Zjišťování polohy, průměru a krytí betonářské výztuže 252 5.6.2 Zjišťování stavu předpínací výztuže 254 5.7 Zatěžovací zkoušky 256 5.7.1 Úvod 256 5.7.2 Statické a dynamické zkoušky mostních konstrukcí 257

  • 5

    5.8 Monitoring 258 5.8.1 Úvod 258 5.8.2 Měření (poměrných) přetvoření 260 5.8.3 Monitoring předpínací síly 261 5.8.4 Monitoring deformací konstrukce 261 5.8.4.1 Měření posunů 261 5.8.4.2 Měření náklonů 262 5.8.4.3 Laserové systémy 262 5.8.4.4 Použití akcelerometrů 262 5.8.5 Monitoring interakce konstrukce s prostředím 263 5.8.6 Monitoring koroze (stavu) předpínací výztuže 263 5.8.6.1 Monitoring koroze předpínací výztuže na základě měření elektrických potenciálů (CMS) 263 5.8.6.2 Metoda akustické emise 264 5.8.7 Monitoring trhlin 264 6. Podrobný popis poruch předpjatých nosných konstrukcí železničních mostů 267 6.1 Mechanické poškození betonu předpjaté betonové konstrukce 267 6.2 Degradace betonu 274 6.3 Průsaky a vlhkost 278 6.4 Trhliny v konstrukci 283 6.5 Koroze a mecha