GRAĐEVINSKI ODSEK

SEMINARSKI RADiz predmeta MONTAŽNE BETONSKE KONSTRUKCIJE

MONTAŽNE BETONSKE KONSTRUKCIJE GREDNIH MOSTOVA

IMONTAŽNO MONOLITNE BETONSKE

KONSTRUKCIJE MOSTOVA

Kandidat SAMARDŽIĆ VLADIMIR

Predmetni nastavnik: Prof.dr RADOMIR FOLIĆ

Asistent: Mr. ZORAN BRUJIĆ

Novi Sad, 2006.

Uvod

Razvoj nauke i tehnologe, jednako se odražavao na sve tipove ljudskih djelatnosti i neminovno od njih tražio da ga isprate. Tako i u mostogradnji raslaja je potreba za konstrukcijama koje treba da na novim magistralnim i transevropskim putevima obezbijede siguran i udoban prelaz sve većeg broja vozila raznih gabarita nekada preko velikih prepreka na teško pristupačnom terenu. Veliko olakšanje pri rješavanju ovakvih problema dala su nova naučna ,tehnološak i konstrukterska dostignuća u oblasti montažnih betonskih konstrukcija. To je podrazumijevalo primjenu kvalitetnog materijala, gdje su najveće nade i uzdanice bile u prednapregnutom betonu. Primjena prefabrikovanih elemenata isključivala je upotrebu velikih i skupih skela i oplata, potom skraćivala izvođačke rokove i na kraju stvarala sigurnije i trajnije kinstrukcije. Na ovome putu bilo je nebrojanih teškoća, problema i lutanja, najaviše iz nedostatka teorijskih analiza i eksperimentalnih ispitivanja, koja su vremenom naravno dopunjena (sl 1 ).

slika 1 ispitivanje granične nosivosti prednapregnutih nosača

Nova saznanja omogućila su potpuniji uvid u ponašanje konstrukcija, time i osmjelila konstruktore da stvaraju što veće, sigurnije, ekonomičnije i ljepše građevine. Kao osnovne prednosti prednapregnutog betona koje ovo omogućuju mogu se navesti:

+ povećane nosivosti presjeka, time smanjene dimenzije i težina, te ušteda u materijalu+ manje deformacije, pošto opterećenje prenosi cijeli presjek+ potpuno ili djelimično isključenje prslina pri punom opterećenju+ velika dinamička nosivost+ moguća primjena masovne prefabrikacije (sl.2)

Slika 2 pogon za preafbrikaciju

2

Transport prefabrikovanih elemenata, nekada i ogromne težine, do gradilišta vrši se posebnom mehanizacijom čiji je razvoj naravno morao da isprati napretke u mostogardnji (sl.3). Montaža ovih elemenata često je poseban problem, i uz korišćenje savremenih moćnih dizalica raznih tipova, o čemu ću posle biti riječi.

Sliak 3 transport elemenata do gradilišta

Podjela mostova

Zavisno od aspekta posmatranja montažne betonska mostove možemo razvrstati u više podgrupa, u zavisnosti od oblika glavnog nosača, načina izvođenja, stepena prefabrikacije, statičkog sistema i slično, no ovdje će se mostovi prema obliku glavnog nosača razdvojiti na dvije osnovne grupe i zasebno posmatrati:

+ pločasti mostovi+ gredni mostovi

U grupi grednih mostova kako sa aspekta izgleda, tako i karakteristika poprečnog presjeka, statičkog sistema, načina gradnje i na kraju nosivosti mogu se odvojeno posmatrati:

+ rebrasti gredni mostovi+ sandučasti gredni mostovi

MOSTOVI PLOČASTOG POPREČNOG PRESJEKA

Osnovna karakteristika mostova ovog tipa je pločasta konstrukcija glavnog nosača, koja istovremano predstavlja i kolovoznu ploču. Najčečće su primjenjivane ploče pravougaonog poprečnog presjeka, iako se nerijetko sreću i drugi oblici. Ovakav oblik gradnje mostova veoma je prihvatljiv za premošćavanje manjih raspona, gdje do izražaja dolaze njegove osnovne prednosti:

3

+ Uprošteno izvođenje, jednostavno armiranje + Visok kvalitet izvođenja i olakšana kontrola radova + Jednostavna oplata

+ Olakšano izvođenje gornjeg dijela konstrukcije

Primjenu ove metode građenja za veće raspone ograničavaju njeni nedostaci:

+ Veći utrošak materijala za konstrukciju glavnog nosača + Velika sopstvena težina + Neiskorišćenost velikog dijela presjeka za prijek napona + Neujednačn rad konstrukcije za koncentrisana opterećenja

Prema obliku i načinu izvođenja pločaste konstrukcije mostova dijele se na one:

Sa potpuno montažnim elementima, gdje je poprečni presjek konačnog oblika, te se po montaži samo obezbjeđuje veza susjednih nosača izvođenjem spojeva mokrim ili suvim postupkom.

Sa nepotpuno montažnim elementima, gdje se po postavljanju elemenata obavlja dodatno betoniranje do projektovanog oblika.

Po obliku elemenata u poprečnom presjeku razlikujemo konstrukcije: + Punog poprečnog presjeka + Olakšanog, razruđenog poprečnog presjekaDalje elementi u izvedbi mogu biti takvi da: + Jedan element obrazuje cijelu širinu konstrukcije nosača + Više elemenata manje širine obrazuju konstrukciju

Knstrukcije mostova punog poprečnog presjeka - Sa potpuno montažnim elementima

Ovakvi mostovi obično se grade od više elemenata, dok se konstrukcije jednodjelnog presjeka i to samo za male raspone veoma rijetko sreću, prvenstveno iz sledećih razloga:

+ Prefabrikacija zahtijeva specijalne pogone + Ograničene mogućnosti transporta + Otežana montaža

Veću primjenu našle su konstrukcije od više elemenata slika 4, no ipak i one su povlačile odgovarajuća ograničenja:

+ Slaba mjesta na podužnim sastavima + Nedostatak monolitnosti u poprečnom pracu + Pojava denivelacije pod većim opterećenjem, što može biti uzrok oštećenja izolacije

i kolovoznog zastora.

Slika 4 poprečni presjek mostovske konstrukcije Slika 5 varijante monolitizacije ploče

4

Ovi nedostaci mogu se otkloniti izvođenjem monolitne veze po podužnim spojevima nakon montaže bilo mokrim ( zalijevanje betonom ) ili suvim postupkom (prednaprezanje ) slika 5.

Slika 7 pločasti mostovi manjeg raspona

- Sa nepotpuno montažnim elementima

I u ovome slučaju može se govoriti o elementima sa punom širinom kolosjeka ( sl. 8 ) koji i pored nekih pogodnosti, u prvom redu smanjene težine, nije našao značajniju primjenu iz sličnih razloga kao i u slučajum potpuno montažnih elemenata ovog tipa:

+ komplikovanija i skuplja oplata + neracionalan presjek za proizvodno-montažne uslove + veća količina betoniranja na licu mjesta + dodatni rad na sprezanju starog i novog betona

Slika 8 poprečni presjek nepotpuno montažnog mosta Mostovske konstrukcije mogu se izvoditi i od pojedinačnih elemenata obrnutog T

presjeka, koji se slažu jedan do drogog, a potom se gornji preostali dio ploče betonira na licu mjesta. Na taj način dobija se pločasta konstrukcija bez upotrebe oplate i skele ( sl. 9 ).

Slika 9 polumontažna puna ploča

Elementi ovakvog presjeka proizvode se uglavnom od betona prednapregnutog na stazi za prednaprezanje. Koriste se za izvođenje drumskih i željezničkih mostova statičkog sistema proste grede ili kontinualnog nosača, gdje se kontinuitet obezbjeđuje dodatnom armaturom u zoni oslonca postavljene pri betoniranju na licu mjesta, te zavarivanjem i nastavljanjem armature ispuštene iz elemeneta.

5

Kao nedostatak ovih elemenata može se uzeti potreba za komplikovanijom oplatom, te činjenica da poprečni presjek nije najadekvatnijeg oblika za proizvodno-montažne uslove s obzirom da je težište presjeka nisko te ne obezbjeđuje dovoljan ekscentricitet sili prednaprezanja. Iz ovoga pri većim rasponima proizilazi potreba za međuosloncima.

Posebna pažnja mora se obratiti na obezbjeđenje prijanjanja novog betona za stari, radi dobijanja monolitnog i što homogenijeg presjeka. Ovo obezbjeđujemo ispuštenom armaturom, hrapavošću površina i poprečnim povezivanjem prefabrikovanih elemenata.

Postoje i druge varijante prefabrikovanih elemenata, to jest trake od armiranog ili prednapregnutog betona koje se montiraju jedna do druge a potom se vrši betoniranje do postizanja pune debljine ploče. Zajednički rad starog i novog betona postiže se armaturom ispuštenom iz elemenata i armaturom u dodatnom betonu ( sl. 10 ). Korišćenje elemenata armiranih klasičnom armaturom nije našla širu primjenu u praksi. Uglavnom je primjenjivana za mostove manjeg raspona 10 do 12 m, kod kojih je i samo fundiranje predstavljalo katkad poseban problem.

Slika 10 konstrukcija od trakastih elemenata

Mana ovog sistema je smanjena krutost u poprečnom pravcu, što možemo odkloniti na jedan od načina prikazanih na slici 5.

Konstrukcije mostova olakšanog poprečnog presjeka- Sa potpuno montažnim elementima

U slučaju elemenata sa punom širinom kolvoza svojevremeno su nastale zanimljive

mostovske konstrukcije sandučastog poprečnog presjeka naročito za raspone oko 25 metara, ito kada je prefabrikacija izvođena neposredno uz gradilište.

Za montažnu gradnju pločaste rasponske konstrukcije prikladni su gredni torziono kruti elementi ošupljenog poprečnog presjeka koji se polažu jedan do drugog.

6

Slika 11b presjek mosta od ošupljenih ploča

Ranije su se između pojedinih gotovih elemenata predviđani dovoljno široki spojevi, koji su se po montaži zapunjavali monolitno. U svrhu osiguranja prostornog sadejstva ploče, elementi su se međusobno prednaprezali u poprečnom smjeru na osloncima i u polovini ili trećini raspona. Rješenja koje se danas primjenjuju predstavljaju tipski armiranobetonski ili prednapregnuti betonski nosači različitih poprečnih presjeka ovisno o rasponu i opterećenju (sl.12 ).

Slika 12 tipski montažni nosači

Montažni elementi međusobno su spojeni uzdužnom spojnicom u obliku moždanika koji služi za prenos poprečnih sila. Poprečna veza na krajevima nosača postiže se kablom za naknadno prednaprezanje.

Ako su šupljine u montažnim elementima okruglog presjeka, ploče se grade kao slobodne grede raspona do 20 m, a ako su šupljine četvrtastog presjeka, rasponi mogu biti i oko 30 m, jer je zbog bolje iskorištenosti betona takav element relativno lakši.

Nizovi pločastih rasponskih konstrukcija slobodnih greda povezuju se iznad stubova elastičnim kontinuitetnim pločama.

U Engleskoj se rimjenjuju ploče od prednapregnutih sandučastih nosača ( sl.13 ).

Slika 13

7

- Sa nepotpuno montažnim elementima

Bilo je nastojanja da se elementi sa punom širinom kolosjeka učine što ekonomičnim, te su izvođeni sa nepotpunim poprečnim presjeku koji bi se po montiranju betnirao do projektovane debljine ( sl. 14 ).

Slika 14No i ovakav oblik gradnje bio je neekonomečan iz već navođanih razloga, tj. skupa

oplata, neracionalan presjek za proizvodno-montažne uslove, malo prostora za smještaj armature koja treba da prihvati glavne napone zatezanja, problem veze starog i novog betona, problem prostorne krutosti i slično.

Primjenom trakastih elemenata standardizovanog presjeka različitih dužina, kojima su se mogle formirati konstrukcije olakšanog sandočastog presjeka različitih širina dali su pozitivne rezultate. I ovdje je betoniranje do potrebne statičke visine, koja je u fenkciji raspona, vršeno na licu mjesta po završenom betoniranju. Najprije su korišćeni elementi koritastog presjeka veće širine, gdje su za manje raspone elementi postavljani jedan do drugoga sa suvom fugom između njih. Vezu starog i novog betona obezbjeđivala ja armatura ispuštena iz vartikalnih rebara, a zajednički rad cijele konstrukcije pomagala je torziona krutost koritastih elemenata ( sl. 15 ).

Slika 15

Za veće raspone elementi su postavljani na određenom međurazmaku, te su betoniranjem obrazovana dodatna podužna rebra za prijem značajnih trnsvarzalnih sila (sl. 16). Poprečna krutost obezbjeđivana je podužnim rebrima.

Slika 16

Za ovakav tip gradnje posebne pogodnosti, osbito u pogledu proizvodnje, trensporta i montaže, pokazali su elementi manjeg poprečnog presjeka sa konzolnim prepustom ( sl. 17 ).

Slika 17

8

Naročito široku primjenu našli su elementi nesimetričnog I presjeka od prednapregnetog betona sa proširenim donjim pojasem ( sl. 18 ).

Slika 18

Već pomenuti nedostatak elemenata ovakvog oblika je potreba za komplikovanom oplatom, i činjenica da je težište presjeka dosta nisko što pri većim rasponima može zahtjevati potrebe za međuosloncima pri montaži no pri eksploatacionim uslovima oni daju zadovoljavajuće rezultate.

Proračun ploča

Ploče su ravni površinski nosači kod kojih opterećenje djeluje okomito na njihovu srednju ravan.

Proračun ploča može se provesti na osnovu teorije ploča ili na računaru metodom konačnih elemenata upotrebom nekog od raspoloživih programskih paketa .

Teorija ploča zasniva se na slijedećim pretpostavkama: + debljina ploče je mala u odnosu na raspon + ugibi ploče su mali u odnosu na debljinu ploče + materijal je izotropan i elastičan.

Ove pretpostavke nisu sasvim ispravne za ploče od armiranog i prednapetog betona, ali se ipak dobivaju za praksu prihvatljiva rješenja. Zbog jednostavnosti proračuna dozvoljeno je i šuplje ploče tretirati kao pune ako je predviđen dovoljan broj poprečnih rebara u ploči. Ovakav pristup naročito je primjenjiv za ploče livene na licu mjesta, kao i za elemente sa punim rasponom kolovoza.

Ploče se mogu proračunati relativno tačno i ekonomično primjenom roštiljne analize, u kojoj se konstrukcija idealizuje odgovarajućim roštiljem od međusobno povezanih ravnih grednih elemenata ( sl.19 ). Tačnost rješenja u velikoj mjeri ovisi o modelu konstrukcije tj. finoći roštiljne mreže.

9

Slika 19

Dijagram uzdužnih momenata savijanja Mx i poprečnih momenata My od djelovanja stalnog i pokretnog opterećenja kod slobodno oslonjene ploče prikazani su na slici 20. Uzdužni momenti savijanja na krajevima ploče Mxr veći su od uzdužnih momenta u središnjem dijelu ploče Mxm. Pozitivni poprečni momenti savijanja My najveći su u polovini raspona i opadaju prema osloncima. Po pravilu iznose oko My≤1/5 max Mx i proračunavaju se samo u polovini raspona. Negativni poprečni momenti My pojavljuju se na rubovima ploče od djelovanja opterećenja na konzolama ploče i trebaju se odrediti samo za sredinu raspona.Momenti torzije Mxy preuzimaju se samo u uglovima ploče. Moment prema kojem se dimenzionišu uglovi ploče uključuje savijanje i torziju s apsolutnom vrijednošću.

Slika 20

Veličine poprečnih sila u ploči značajno zavise od načina oslanjanja ploče. Pri linijskom oslanjanju na čitavoj širini ploče, poprečne sile nisu kritične, dok pri kratkim linijskim ili tačkastim ležištima, može biti potrebna dodatna armatura za prijem glavnih napona zatezanja u ploči. Mjerodavna je poprečna sila na udaljenosti 0.75h, gdje je h visina ploče prema PBAB propisima, ili na udaljenosti jednakoj statičkoj visini d prema EC2 . Kod srednjih stubova kontinuiranih ploča potrebno je izvršiti provjeru na proboj stuba kroz ploču.

GREDNI MOSTOVI

Poprečni presjek sastoji se iz kolovozne rloče i rebra, odnosno greda idealizovanog T ili I presjeka armiranih klasičnom armaturom ili prednapregnutih atheziono ili naknadnim prednaprezanjem (sl.21).0

10

Slika 21 različiti oblici prefabrikovanih nosača

U podužnom izgledu gredni elementi mogu biti konstantnog presjeka, sa vutama ili promjenjivog presjeka (sl.22).

Sloka 22 elementi različitog podužnog izgleda

Ovdje ploča ima ulogu da prihvati opterećenje i prenese ga na glavne nosače, a istovremeno je pritisnuta ploča glavnog nosača kao T presjeka. S ekonomskog gledišta spadaju u najracionalniji oblik poprečnog presjeka ravnih mostova, posebno za preuzimanje pozitivnih momenata savijanja (sl.23).

naponi rebru pri pozitivnim momentima savijanja

Slika 23 naponi rebru pri negativnim momentima savijanja

11

Izvode se monolitno, polumontažno ili montažno. Ovisno od visine iznad tla ili vode, montažne grede postavljaju se na stupove autodizalicama, plovnim dizalicama ili navlačnim rešetkama (sl.24). Upravo od načina izvođenja i montaže zavisi cjelokupni projektni koncept. Uspješno rješenje ovoga početnog problema od presudnog je značaja za druga konstrukterska rješenja, i stoga mu se treba pristupiti sa naročitom pažnjom i ozbiljnošću, jer ovaj problem uvijek je višestruko neodređen i na projektantu je odgovornost da pronađe najadekvatnije rješenje, tj. da nađe balans svih komponenti koji određuju uspješnost jedne konstrukcije ( uslovi projektovanja i izvođenja, kvaliteta radova, trajnosti konstrukcije, utrošku materijala i rada, vremenskom roku izvođenja i slično ).

Slika 24 načini montaže grednih elemenata

Da bi takva konstrukcija bila što trajnija potrebno je:

+ upotrijebiti što manje prelaznih naprava+ upotrijebiti što manje ležišta+ konstrukciju učiniti što manje osjetljivom na djelovanje soli

+ postići jednaku nosivost kao kod mostova betoniranih na licu mjestu

12

Primjenom prednapregnutog betona osnovne pogodnosti ovakvih konstrukcija još više dolaze do izražaja, a najbitnije su:

+ racionalnost konstrukcije u pogledu uoptrebe materijala, betona i čelika

+ znatno lakša konstrukcija, te lakša i skela+ manje opterećenje stubova i temelja+ mogućnost variranja dimenzija u podužnom i poprečnom

pravcu+ mogućnost standardizacije, te ušteda u oplati i skeli

Kao osnovni nedostaci ovog tipa gradnje mogu se navesti:

+ skuplja i komplikovanija oplata+ teža izrada betonske konstrukcije s obzirom na smanjene

dimenzije+ teža izrada armature+ potrebna posebna pažnja pri ugrađivanju da bi se dobio

zahtjevani kvalitetSvojevremeno su na ovaj način izgrađivani mostovi znatnih raspona uz primjenu

prefabrikovanih elemenata ili cijelih konstrukcija, koji su pokazali znatnu ekonomičnost uz zadovoljavanje stabilnosti, trajnosti i estetskih kriterijuma. Mostove ovog tipa možemo podijeliti u dvije osnovne grupe:

+ potpuno montažni elementi ili konstrukcije+ nepotpuno montažni elementi ili konstrukcije

Potpuno montažni elementi ili konstrukcije Konstrukcije rebrastog poprečnog presjeka

Najčešće se primjenjuju na stazi prednapregnuti elementi II presjeka, koji se montiraju jedan do drugog, sa naknadnim zalijevanjem podužnih spojeva cementnim malterom i poprečnim prednaprezanjem, čime se obezbjeđuje prostorna krutost (sl.25).

Slika 25

Moguća je izvedba sa elemantima na izvjestnom odstojanju gdje se dodatnim betoniranjem uz obezbjeđenje veze novog betona sa starim formiraju ojačana rebra za prijem glavnih napona zatezanja (sl. 26).

Slika 26

13

U slučaju većih raspona da bi se izbjegao transport težih elemenata moguće je vršiti prefabrikaciju na skeli, gdje se elementi zasebno izlijevaju, te nakon dovoljnog očvršćavanja poprečno pomjeraju na odgovarajuću poziciju, oslobađajući prostor za naredni element.

Za konstrukcije propusta manjeg raspona često se koriste puni elementi pravougaonog presjeka armirani klasičnom armaturom, gdje je cilj što brža izvedba radova te se ide na varijantu jednostavnije oplate, iako se presjek sa konstrukterske tačke gledišat nemože nazvati racionalnim (sl. 27).

Slika 27 gredni propusti od elemenata punog presjeka

Konstrukcije mostova grednog poprečnog presjeka prefabrikovani i glavni nosači i kolovozna ploča

U cilju poboljšanja i ubrzanja radova, te smanjenja troškova korišćeni su prefabrikovani elementi za obrazovanje ploče, koji mogu biti raznog konstrukcijskog tipa, oblika i dimenzija (sl. 28). Prednosti ovakvog građenja, naročito ako se radi o većem broju tipskih elemenata su:

+ centralizovana proizvodnja uz optimalne uslove + isklječuje se izvođenje oplate na licu mjesta + količine betoniranja na licu mjesta su male ( spojevi ploča i nosača ) + dobrim planiranjem radovi se mogu izvoditi u najpvoljnim vremenskim prilikama

Slika 28 presjek mosta preko rijeke Brke u Brčkom

Kvnstrukcije mostova grednog presjeka. Prefabrikovani nosači obrazuju cijelu širinu konstrukcije mosta

Smanjenje betoniranja na licu mjesta omogućili su nosači koji se postavljaju jedni do druguh, a potom betoniraju uski spojevi. Dijelimo ih na:

+ prefabrikovani nosači cijelog raspona+ nosači se obrazuju od nekoliko prefabrikovanih dijelova

14

Prefabrikovani nosači cijelog raspona

U ovom slučaju izvođenja mostova mogu se koristiti linijski nosači rezruđenog presjeka za manje raspone ili pak sndučastog poprečnog presjeka za veće raspone.

Prefabrikovani nosači razruđenog presjeka se izvode nesimetričnog I presjeka (najčešće prednapregnut slika 29) sa izrazito širokim gornjim pojasom, kako bi što manje nosača obrazovala cijelu širinu mosta (sl. 30).

Slika 29 kablovi za prednaprezanje Slika 30

Prostorna stabilnost i krutost obezbjeđivana je poprečnim nosačima obično u trećinama raspona i nad osloncima (sl.31).

Slika 31 sprječavanje deformacija podužnim nosačem

Prefabrikovani nosači sandučastog poprečnog presjeka kao prefabrikovani cijelom dužinom raspona korišćeni su u slučaju kada se za njihovo postavljanje u konstrukciji koristilo samo poprečno pomjeranje, te je skelu u nivou konstrukcije potrebno bilo izgraditi samo ispod jednog nosača (sl. 32). Iako ovaj tip konstrukcija generalno nije imao značajniji progres sreću se i kod nas ovakve konstrukcije, grđene na pomenut način .

15

Slika 32

Glavni nosači se formiraju od više prefabrikovanih dijelova

Kada se objekti izvode u težim terenskim uslovima transport elemenata može stvarati posebne teškoće (sl. 33).

Slika 33 prevrnut element zajedno sa transportnim sredstvom

Sem toga i zbog komplikovane i skupe oplate često se nosači izvode iz dijelova, a potom spajaju u cjelinu, ili se korišćenjem specijalne oplate nosač betonira dio po dio do cijele rasponske dužine, koji za eksploatacione uslove mogu biti sistema proste grede ili kontinualnog nosača.

Prefabrikovani elementi obrazuju sistem proste gredeIzvođenje objekata na ovakav način pogodno je kod centralne proizvodnje tipskih

elemenata za objekte na većoj udaljenosti. Nakon dopremanja na gradilište elementi se spajaju u cjelinu ( npr. suvom spojnicom slika 34 ) i podesnim uređajima montiraju.

Slika 34 spajanje elemenata

Prefabrikovani dijelovi koriste se za obrazovanje kontinualnih nosačaZa duže mostove manjih raspona, do oko 50 m, korišćeni su sledeći načini građenja. + uz pomičnu skelu i oplatu, betoniraju se pojedini elementi, a potom

prednaprezanjem povezuju u jedinstvanu cjelinu (sl.36) + konstrukcija mosta u cjelini ili dijelovima betonira se na obali i pomoću specijalnih

stubova navuče na već izbetonirane stubove. (sl.35)

16

+ cijele konstrukcije polja se zasebno prefabrikuju, a potom specijalnim uređajima montiraju, nakon čega možemo da ih kontinuiramo po potrebi (sl.37). Na ovaj način građeni su kontinualni mostovi sandučastog presjeka kojima su često premošćivani veliki rasponi, te stoga u mostogradnji zauzimaju posebno mjesto. Ovim mostovima biće riječi kasnije..

Slika 35 Slika 36

Slika 37 prefabriakcija elemenata i montaža

.2 Nepotpuno montažni elemebti i konstrukcije

2.2.1. Konstrukcije mostova sa ograničenom konstruktivnom visinom

Za premošćavanje većih dužina korišćeni su prefabrikovani nosači od prednapregnutog betona nesimetričnog I presjeka, koji su katkad iz razloga što veće ekonomičnosti postavljani na većem međusobnom rastojenju. Kod objekata kod kojih je bila ograničena konstruktivna visina (npr. kod nadvožnjaka gdje je potrebno obezbijediti visinu za profil vozila, a istovremeno obezbijediti potrebnu niveletu gornje saobraćajnice slika 38 ) kolovozna ploča je na licu mjesta betonirana u ravni gornjih pojaseva (sl. 39). Ove građevine u zavisnosti od konstruktivnog rješenja za eksploatacione uslove mogu da budu statičkog sistema proste grede ili kontinualnog nosača.

17

Slika 38 slučaj kada kod nadvožnjaka može biti ograničena konstruktivna visina

Slika 39Konstrukcije sistema proste grede uslovljavali su pouzdano funkcionisanje i ostalih

elemenata mosta, prvenstveno ležišta, dilatacionih sprava, elemenata za odvodnjavanje i slično čija oštećenja i nepravovremena intervencija mogu ugroziti cijelu konstrukciju.

+ oštećenje kolovoza i izolacije + blokiranje rada ležišta + vodopropustljivost Međutim razlog primjene konstrukcija ovakvog sistema bio je nepotpun uvid u

ponašanje betona kao materijala, te su se graditelji rađe opredjeljivali za konstrukcije statički određenih sistema. Danas je težnja da se za uslove montaže koriste prostiji statički sistemi, koji se pogodnim intervencijama pretvaraju u željene konstruktivne sisteme za eksploatacione uslove (sl.40).

Slika 40 promjena momentnog dijagrama u vremenu

Konstrukcije statički neodređenih sistema daje znatne tehničke i ekonomske povoljnosti ( ušteda na ležištima, dilatacionim spravama i sl. ), te je danas, s obzirom na

18

dostupne softverske pakete za proračun konstrukcija, za očekivati da se opredjeljujemo za ovakav tip konstrukcije. Pri betoniranju konstrukcije na licu mjesta, bilo da se radi armiranim ili prednapregnutim betonom, prihvatanje negativnih momenata nad osloncem ( obično prednaprezanjem ) uhodan je proces. Međutim pri korišćenju prefabrikovanih elemenata, kontinuiranje zahtijeva dodatne analize i rješavanje važnih konstruktivnih detalja, naročito u zoni srednjih stubova. Pri upotrebi armiranih elemenata kontinuitet se ostvaruje postavljanjem armature u zonama negativnih momenata kod oslonca, dok se kod prednapregnetih elemenata kontinuitet obično ostvaruje prednaprezanjem, odmah po dotezanju kablova u polju koji su već zategnuti za uslove transporta i montaže (sl.41). Ispitivanja ovako obrazovanih konstrukcuja pod probnim opterećenjem pokazala je da se ponašaju kao monolitno prednapregnute.

Slika 41 kontinuiranje prednapreuanjem

Pri ostvarivanju kontinuiteta prednaprezanjem kod konstrukcija od prednapregnutih prefabrikovanih elemenata javljuju se izvjesne teškoće, koje se uglavnom sastoje od sledećeg:

+ potrebno izvesti mjesta za prolaz i ukotvljenje znatno zategnutih kablova + neracionalni kratki kablovi + opasnost od oštećenja propuštenih kablova + otežani radovi zbog skučenog prostora + stvaranje dodatnih neželjenih uticaja + produžava se izvršenje radovaKako na ovaj način cijena objekta može biti znatno povećana, došlo se na ideju da se

kontinuitet ostvaruje upotrebom labave armature, odnosno betonskim gvožđem. Prednosti ovakvog ostvarivanja kontinuiteta mogu se iznijeti u najkraćim crtama:

+ uprošteni radovi na gradilištu + jednostavna oplata i armatura + kablovi za prednaprezanja su jednostavnijih trasa (sl.42), zatezanje u proizvonji + vrijeme izgradnje smanjeno + ekonomska ušteda

Slika 42

Armatura za kontinuitet stavlja se u gornju zonu, tj. gornji pojas a može se rasporediti na razne načine u zavisnisti od rješenja konstrukcije mosta (sl. 43). U slučaju malih konstruktivnih visina armatura se jednim dijelom postavlja u gornje pojaseve nosača preklapajući se za dužinu sidrenja sa armaturom susjednih polja u dijelu nosača koji se ne betonira pri prefabrikaciji. Drugi dio postavlja se u kolovoznu ploču. Za veće konstruktivne

19

visine cijela armatura se postavlja u kolovoznu ploču, čiju vezu sa glavnim nosačem obezbjeđuju ankernom armaturom ispoštenom iz gornje flanše.

Na osnovu istraživanja ovakvih konstrukcija u svijetu i kod nas može se reći sledeće: + pri montaži nosači se oslanjaju na privremene oslonce, dok se u eksploataciji

oslanjaje na stalne oslonce, čime se obezbjeđuje normalan rad kontinualnog sistema. + dilatiranje konstrikcije od uticaja temperature i pokretnog opterećenja vrši se kao i

kod monolitnih konstrukcija. + deformacije pod uticajem pokretnog opterćenja saglasne su deformacijama kod

monolitnih konstrukcija + procentom armature za kontinuiranje može se uticati na ponašanje konstrukcije + procentom armature za kontinuiranje može se uticati na duktilnost konstrukcije

Slika 43

2.2.2. Konstrukcije mostova sa neograničenom konstruktivnom visinom

Kod velikog broja mostova kada je rijeg o prilaznim konstrukcijama, vijaduhtima, mostovima iznad voda koje nisu od plovidbenog značaja, mostova sa visokim obalama i slično konstruktivna visina često nije ograničena (sl.44).

Slika 44 konstrukcije kaod kojih konstruktivna visina greda nije ograničena

20

Kod mostova gdje konstruktivna visina nije ograničena nakon montaže grednih elemenata kolovozna ploča se na licu mjesta betonira iznad gornjih pojaseva glavnih nosača (sl.45). I kod ovakvih konstrukcija ima primjera da su u eksploataciji ostale nepromjenjenog statičkog sistema proste grede, dok su mnoge prilagođene da rade kao kontinualni nosač.

Slika 45

Nakon montaže glavnih nosača od prednapregnutug betona pristupa se postavljanju oplate između susjednih nosača u ravni gornje flanše, kao i oplate sa vanjskih strana krajnjih nosača za konzole pješačkih staza. Potom se vrši betoniranje kolovokne ploče, na koju se kasnije postavlja hidroizolacija i habajeći sloj. Princip gradnje ovakvog mosta prikazan je na slici (sl.46).

21

Slika 46 tok izgradnje montažnog mosta gdje konstruktivna visina nije ograničena

Gredni mostovi sandučastog poprečnog presjeka

U svijetu i kod nas izveden je veliki broj mostova sistema kontinualnih nosača od prednapregnutog betona konzulnim postupkom montaže. Karakteristika ovog postupka je u tome što se postepeno povećava raspon konzolnih dijelova konstrukcije mosta, s tim što se novi dio prednaprezanjm sjedinjuje sa prethodno izvedenim i postaju samonoseći, čime je omogućeno da se uređaji ( kavezi, korpe ) mogu pomjeriti naprijed za montažu sledeće lamele. Ovo se može ostvariti livenjem na licu mjesta, ili postepenim montiranjem prefabrikovanih elemenata u lamelama od 3 do 5 metara (sl. 47).

22

Slika 47 prefabrikovani elementi sandučastog presjeka

Prefabrikacija i transport manjih elemenata pokazala je visok stepen ekonomičnosti, s obzirom da za montažu nije potrebna masivna i skupa oprema. U statičkom i konstrukterskom pogledu ovaj način izvođenja mostova daje sledeće velike prednosti:

+ jednostavan statički sistem pri montaži, i lak uvid u stanje naprezanja + jednostavan položal kablova, prema momentnom stanju + zatezanje kablova u toku izvođenja ne izaziva parazitne uticaje + racionalnost za veće raspone + brz tok radova, s obzirom da oni mogu da se izvode na više mjesta + jednostavna i jeftina oprema + dobija se konstrukcija u cijeloj širini

Konstrukcija mosta kod konzolnog načina izvođenja najčešće je u obliku nosača, s tim da je za manje raspone visina konstantna (sl.48), sa lutama u zoni pslonaca (sl.49), pogodno za oplatu , a kod većih promjenjiva (sl.50).

Slika 48 Kontinualna greda konstantnog poprečnog presjeka

Slika 49 kontinualna greda sa vutama

Slika 50 kontinualna greda promjenjivog poprečnog presjeka

Poprečni presjek je različitih sandučastih oblika (sl.51), u zavisnosti od raspona i širine kolovoza.

23

Slika 51 poprečni presjeci sandučastih mostova

Kod konstrukcija sa širikim kolovozom problem može predstavljati denivelacija nosača pri koncentrisanim i jednostranim opterećenjima (sl.52). Ovaj problem može se riješiti povećanjem torzione krutosti, ili konstrutivnim obezbjeđenjem da dva susjedna sanduka rade odvojeno bez oštewćenja kolovoza ( fleksibilnost konstrukcije ).

Slika 52Sandučasti presjek pored drugih pogodnosti ima veliku torzionu krutost. Variranjem

debljine donje ploče i visine presjeka može se dobiti potrebna krutost u pojedinim presjecima, što je od uticaja za optimalizaciju jezgra presjeka, tim i postavljanja pravilne trase kablova .

Krajnja rebra nosača mogu biti:

+ vertikalna + nagnuta.

Mostovi s kosim rebrima estetski su prihvatljiviji od onih s ravnim rebrima , pogotovo za veće raspone :

+ smanjen uticaj vjetra+ estetski povoljniji (vitka konstrukcija)

24

Mana ovakvakvog presjeka:

+ komplikovanije izvođenje (vibriranje betona)+ povećana sile zatezanja u kolovoznoj ploči, a pritisra u donjoj ploči (sl.53)

Slika 53 sile od sopsrvene težine

U toku eksploatacije mosta moguće su velike temperaturne razlike izvan i unutar sanduka ( prostor unutar sanduka može se zagrijati i do +40°C ), pa je potrebno predvidjeti otvore za prozračivanje. Ovi otvori služe i za izjednačavanje vlage. Uz ove otvore koji se nalaze u rebrima potrebno je predvidjeti i otvore u najnižoj donjoj ploči sanduka za odvodnju vode koja može da se nađe u konstrukciji ( procurivanje, pucanje cjevovoda ).

S obzirom na spoj grede sa stubovima razlikujemo dva osnovna statička sistema: + grede - opterećenje rasponskog sklopa prenosi se preko ležišta na stubove + okviri - rasponski sklop je kruto spojen sa stubovima

Neovisno o obliku poprečnog presjeka razlikujemo dva globalna statička proračuna: + proračun u poprečnom smjeru

+ proračun u podužnom smjeru

Proračun nosača u podužnpm pravcu

Većina sandučastih nosača se proračunavaju i dimenzionišu metodom statike greda. Sanduk s jednom komorom modelira se jednim grednim elementom sa svojom aksijalnom, savojnom i torzijonom krutošću (sl.54). Pri dimenzionisanju potrebno je odrediti sadejstvujuće širine gornje i donje ploče.

Slika 54 model za podužni proračun

Ako je odnos b/h>6 statički model grede ne daje ispravne rezultate, jer se konstrukcija ponaša po teoriji ploča, te se takve konstrukcije modeliraju kao roštilj ili sa pločastim elementima.

25

Pri određivanju torzione krutosti poprečnog presjeka uticaj konzolnit prepusta sanduka se zanemaruje zbog malog sadejstva (sl.55).

Slika 55

Presjek se posmatra kao homogen i elastičan, uz predpostavku da presjek ostaje nepromjenjiv, tj. ne mijenja bitno svoj oblik. Kod mostova od prednapetog betona ova pretpostavka je ostvarena kad je sanduk na ležištima ukrućen poprečnim dijafragmama, ili dovoljno krutim okvirom. Kod kontinuiranih nosača obično je dovoljna krutost ostvarena podebljanjem rebara i donje ploče. Kod tankozidnih poprečnih presjeka naročito velikih sandučastih nosača, deformacije poprečnog presjeka usled djelovanja momenata torzije izazivaju dodatne poprečne momente savijanja okvira sanduka. Ove momente zbog malih vrijednosti možemo radi jednostavnijeg proračuna zanemariti.

Kod sanduka sa više komora uticaji torzije u unutrašnjim rebrima se poništavaju, te ih stoga moženo zanenariti.

Slika 56

Posebnu pažnju treba posvetiti proračunu konstrukcije u svim fazama gradnje, jer su ova stanja tokom gradnje najčešće mjerodavna za dimenzionisanje nekih elemenata konstrukcije (sl.57).

Slika 57

26

Proračun nosača u poprečnom pravcu

Kod proračuna u poprečnom smjeru postoji nekoliko statičkih modela. Prvi i najjednostavniji model je zatvoren okvir na elastičnim oprugama (sl.58).

Slika 58 šema opterećenja za proračun poprečnog presjeka

Kolovozna ploča

Zbog spriječenosti zaokretanja rebara stepen uklještenosti kolovozne ploče kod sandučastih nosača je veći nego kod rebrastih poprečnih presjeka. Za određivanje stepena uklještenja, odnosno za prenos momenata uklještenja preko rebra u donju ploču sandučasti nosač se prosmatra kao zatvoreni okvir.

Temperaturne razlike između gornje i donje ploče izazvaju u kolovoznoj ploči dodatne normalne sile, a u rebrima velike poprečne momente savijanja.

Kod sandučastih nosača koji su jako opterećeni na torziju, kolovoznu ploču između rebara potrebno je dodatno armirati ili prednapregnuti u poprečnom smjeru.

Donja ploča

Donja ploča je opterećena na sledeći način: + Savijanje u poprečnom smjeru usled sopstvene težine i korisnog opterećenja. +Usled momenata savijanja glavnog nosača i djelovanja poprečnih sila u donjoj ploči se

pojavljuju naponi pritiska i zatezanja + Usled momenta torzije glavnih nosača u donjoj ploči pojavljuju se glavni naponi pritiska

i zatezanja koji se sijeku pod uglom od 45-135. + Usled vođenja kablova u donjoj ploči pojavljuju se skretne sile + Kod tankih donjih ploča uz debelo rebro, pojavljuju se u ploči znatni dodatni naponi od

promjene temperature i tečenja i skupljanja betona Uzdužni naponi zatezanja koji se pojavljuju u donjoj ploči sanduka prihvataju se

prednaprezanjem a poprečni armaturom. U području pozitivnih momenata savijanja donja ploča se izvodi što tanja da se smanji

sopstvena težina. Tanje ploče treba ukrutiti poprečnim rebrima. U području negativnih momenata debljina donje ploče zavisi od sile pritiska u ploči. Kod debelih ploča treba imati u vidu uticaj toplote hidratacije.

Rebro

Zadatak rebra je da prihvati smičuće sile između gornje i donje ploče. Uticaji u rebru su:

27

+ glavni naponi od momenta savijanja i sila u uzdužnom smijeru + poprečni momenti uklještenja sa pločom + sila zatezanja od težine donje ploče, koja dodatno mora biti obješena (sl.59)

+ naponi pritiska u zoni kotvi (sl.60)

Slika 59 sanduci obješeni u jednoj ili dvije ravni Slika 60 naponi od sile ukotvljavanja

Izvođenje

Najprije se betonira donja ploča čime se dobija radna platforma za dalje radove (sl.61).

Slika 61 izvođenje lamela Nakon dobijanja radne platvorme pristupa se betoniranja ostatka presjeka po fazama (sl.62).

Slika 62 faze betoniranja sandukaKablovi za prednaprezanje postavljaju se u kolovoznu ploču i vertikalna rebra (sl.63).

28

Slika 63 položaj kablova i kotvi

Montaža ovakvih elemenata vrši se relativno jednostavnom opreme (sl 64), ali svakako veoma značajan period u žiotnom vijeku konstrukcije, te joj se stoga sa naročitom pažnjom treba pristupiti.

Slika 64 sklapanje mostovskih konstrukcija

Elementi donjeg stroja

Fundikanje mostova predstavlja poseban inžinjerski problem, kojim je često uslovljen oblik i dimenzije konstrukcije, i pored toga uprvavo način fundiranja značajno utiče na ukupnu cijenu konstrukcije. Od posebnog je značaja obezbijediti stabilnost stubova, jer je njeno nerušavanje, prvanstveno od potkopavanja vodenim strujama, najčešći uzrok rušenja i oštećenja mostova (sl.65).

29

Slika 65 oštećenje konstrukcije usled narušavanja stabilnosti stuba

Stubovi i oslonački nosači mogu da budu izvedeni monolitno ili montažno od prefabrikovanih elemenata (sl.66), zavisno od uslova na gradilištu, ekonomske analize, roka izvedbe i slično.

Slika 66 liveni na licu mjesta i prefabrikovani stubovi i ležišni nosači

* * *

Primjenom montažne gradnje načinjeni su krupni koracin u smijeru stvaranja savremanih mostovskih konstrukcija, koje su adekvatno odgovarale na globalne prohtjeve loji su proprcionalno rasli sa razvojem nauke i tehnike, kao i povećanjem životnog standarda. Naročito kod zemalja u razvoju kao što je i naša zemlja ovaj proces je nailazio na mnogobrojne teškoće, usled nepotpunih uvida u ponašanje složenih konstrukcija pod

30

opterećenjem imajući u vidu da teorijska znanja u oblasti graničnih stanja nisu bila dovoljna kao i da je nedostajalo eksperimentarnih rezultata koji bi potvrdili ili opovrgli teoretska očekivanja. U ovome procesu bilo je mnogo konstrukterskih rješenja koja nisu značajnije zaživjela u praksi, no ipak iskristalisala su se rješenja kojima su stvorene sigurne i dugovječne građevine valikih raspona. Takođe i procesi montaže bilu su često komplikovani i mukotrpni, u prvom redu usled oskudice u adekvatnoj opremi, te su naši graditelji često bili prinuđeni da prostom i improvizovanom opremom montiraju masivne konstrukcije, često na teško pristupačnim lokacijama. No proces prefabrikovanog građenja koliko got da je uznapredovao do danas, on će neminovno i dalje morati da se razvija, sve u funkciji potreba za savremanim i sigernim saobraćajnicama.

Literatura:

31

1) Dimitrije Ćertić: Primjena prefabrikovanih montažnih elemenata za izgradnju mostova pločastog i grednog poprečnog presjeka, referat prikazan u Vrnjačkoj Banji 1984.

2) Dimitrije Ćertić: Savremene tendencije kod izgradnje mostova grednog i kontinualnog i kontinualnog sistema od armiranog i prednapregnutog betona . Novi Sad 3) Skrite za predavanja na garađevinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu za predmet masivni mostovi:

+ Pločasti mostovi+ Rebrasti gredni mostovi+ Sandučasti gredni mostovi

4) Grupa autora: Savremene armirano-betonske konstrukcije, časopis Izgradnja, specijalno izdanje, Beograd 1968.

5) Grupa autora: Montažni građevinski objekti, Prosveta, Beograd

6) Stanko Šram, Proizvodnja i primjena betonkih prefabrikata u GRO ’’ Mostogradnja ’’ na izgradnji mostova, Aranđelovac 1983.

32