Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Грађевински факултет Универзитета у Београду
МОСТОВИ
Aнализа оптерећења и утицајиВежбе 3
Програм предмета Датум бч. Предавања бч. Вежбе
1 22.02. 4 Уводно предавање – -
2 01.03. 3Дефиниције, системи, распони и
материјали за мостове1
Пропозиције предмета и подела на групе – постери и задаци
3 08.03. 2 Коловозна конструкција 2 Коловозна конструкција
4 15.03. 2 Субструктура моста 2 Анализа оптерећења и утицаји
5 22.03. 2 Утицаји који делују на мост 2 Рад на часу – Задатак 1
6 29.03. 2 Гредни системи 2 Субструктура моста,Рад на часу–Задатак 1
7 05.04. 2 Лучни и оквирни системи 2 Предаја и одбрана Задатка 1
8 12.04. 2 Извођење мостова 2 I Колоквијум
9 19.04. 2 Пропадање конструкције 2 Рад на часу – Задатак 3
11 03.05. 2 Преглед мостова 2Упутство за прегледање мостова
И прорачун рејтинга моста
12 10.05. 2 Одржавање мостова 2 Упутство за израду Задатка 2
13 17.05. 2 Управљање мостовима 2 Рад на часу – оцена стања мостова
14 24.05. 2 Презентација постера 2 Презентација постера
K 2 II Колоквијум
Оптерећење мостова
Прописи и правилници
Важећи домаћи прописи Усвојени стандарди
• Правилник о техничким нормативима за оптерећења носећих грађевинских конструкција (с.л. СФРЈ 26/88)
• ЈУС.У.Ц7.123(1988.) – Сопствена тежина конструкција и неконструктивних елемената и ускладиштеног материјала који се узима у обзир при димензионисању
• Правилник о привременим техничким прописима за грађење у сеизмичим подручјима (с.л. СФРЈ 39/64 – не важи за објекте високоградње)
• Правилник о техничким нормативима за пројектовање инжењерских објеката у сеизмичким подручјима (1986 – нацрт)
• ЈУС.У. Ц7.113 (1991.) Основе прорачуна грађевинских конструкција . Оптерећење ветром. Оптерећење ветром осталих грађевинских конструкција осим зграда.
• Правилник о техничким нормативима за одређивање оптерећења мостова (с.л. СФРЈ 1/91)
• Правилник о техничким нормативима за одређивање величине оптерећења и категоризација железничких мостова, пропуста и осталих објеката на железничким пругама (с.л. СФРЈ 23/92)
EN 1991-1:
• EN 1991-1-1: Дејства на конструкције —Део 1-1: Општа дејства — Запреминске тежине, сопствена тежина, корисна оптерећења за зграде
• EN 1991-1-3 - Дејства на конструкције — Део 1-3: Општа дејства — Оптерећења снегом
• EN 1991-1-4 - Дејства на конструкције — Део 1-4: Општа дејства — Дејства ветра
• EN 1991-1-5 - Дејства на конструкције — Део 1-5: Општа дејства — Топлотна дејства
• EN 1991-1-6 - Дејства на конструкције - Део 1-6: Општа дејства - Дејства током извођења
• EN 1991-1-7 - Дејства на конструкције - Део 1-7: Општа дејства - Инцидентна дејства
EN 1991-2: Дејства на конструкције - Део 2: Саобраћајно оптерећење на мостовима
Југословенски правилници и стандарди за грађевинске конструкције
Еврокодови
Друмски мостови (1991)
Основна Допунска Изузетна
•сопствена тежина
•корисно оптерећење
•стални терет на мосту
•силе које настају од ПН
•скупљање и течење (ПН,СП)
•оптерећење водовима
•активни притисак тла
•притисак и маса мирне воде
•деловање текуће воде
•узгон
•притисак на ограду
•деформације настале као последица начина изградње
•промене температуре
•скупљање и течење (АБ)
•ветар
•снег
•удар леда
•сила при покретању и заустављању возила
•отпори у лежиштима
•центрифугугална сила
•могуће померање темељног тла
•земљотрес Z1
•удари возила и пловних објеката
•земљотрес Z2
•ванредна оптерећења
•привремена стања при грађењу
Оптерећења мостова према важећим правилницима
5
Железнички мостови (1992)
Основна Допунска Посебна
•сопствена тежина
•стални терет на мосту
•стални притисак земље
•статички притисак воде
•силе од возних водова
•претходно напрезање
•скупљање и течење бетона
•покретно оптерећење (воз)
•динамички утицаји
•центрифугална сила
•оптерећење пешачких стаза оптерећења настала у току грађења
•бочни удари
•трења у лежиштима
•силе кочења и покретања
•ветра
•утицаји температурне промене, разлике и хоризонталних сила дугог шинског трака
•оптерећење пешачких стаза (за прорачун главних носача)
•могуће померања грађевинског тла
•удари друмских возила о стубове моста
•удар и термички притисак леда
•утицај прекида возних водова контактне мреже
•сеизмичке силе
•утицај исклизнућавоза
Оптерећења мостова према важећим правилницима
6
Сопствена тежина и стални терет на друмском мосту
7
Запреминска тежина материјала γ (kN/m3)Застор друмских мостоваЛивени асфалт и асфалт бетон 24-25Мастик бетон 18-22Вруће ваљани асфалт 23* EN 1991-1-1:2002 Eврокод: Дејства на конструкције
Сопствена тежина и стални терет на железничком мосту
8
Запреминска тежина материјала gk (kN/m3)Застор железничких мостоваБетонски заштитни слој 25Нормални туцанички застор (гранит, гнајс) 20Застор од базалта 26
Oптерећење по јединичној дужини засторног корита gk (kN/m)Две шине UIC60 1.2ПН бетонски прагови и причврсни прибор 4.8Дрвени прагови и причврсни прибор 1.9* EN 1991-1-1:2002 Eврокод: Дејства на конструкције
Важећи правилник – Правилник о нормативима за одређивање велична оптерећења мостова
Саобраћајна оптерећења друмских мостова
9
Категорија моста
Тип саобраћајнице
Рачунска шема оптерећења
I Аутопут V600+300
IIМагистрални, регионални и
градски путевиV600
III, B < 6.0 mОстали путеви
V300III, B > 6.0 m V300+300
Типско возило
Типска возила V600 и V300 приказана у основи
[cm]
*Правилник о техничким нормативима за одређивање оптерећења мостова (с.л. СФРЈ 1/91)
Саобраћајна оптерећења друмских мостова
10
Важећи правилник – Правилник о нормативима за одређивање велична оптерећења мостова
Динамички коефицијент за оптерећења у главној траци Kd=1.4 - 0.008 x L
Саобраћајна оптерећења друмских мостова
11
Важећи правилник – Правилник о нормативима за одређивање велична оптерећења мостова
Вертикална оптерећења - 4 модела:1. ЛМ1 за глобалну анализу2. ЛМ2 за локанлу3. Специјална возила4. Пешачка навала
Саобраћајна оптерећења друмских мостова
12
LM1 за глобалну анализу LM2 за локалну анализу
Еврокод – Правилник о нормативима за одређивање велична оптерећења мостова
* LM – Load Model
**TS – Tandem system
*EN 1991-2: Дејства на конструкције - Део 2: Саобраћајно оптерећење на мостовима
5 група (центрифугалне силе, кочење...)5 модела за контролу замора
Саобраћајна оптерећења друмских мостова
13
Еврокод – Правилник о нормативима за одређивање велична оптерећења мостова
*EN 1991-2: Дејства на конструкције - Део 2: Саобраћајно оптерећење на мостовима
Оптерећење LM 1
14*Oвим вредностима обухваћени су и динамички коефицијенти увећања
Друмски мостови – саобраћајне и номиналне траке
15
Шеме саобраћајног оптерећења у основи
Важећи правилник (V600+300) Еврокод (LM1)
Kd=1.4-0.008 x L
16На пешачким стазама 3.0 kN/m2
Динамички коефицијент већ у оптерећењу
На пешачким стазама 3.0 kN/m2
17
Шеме саобраћајног оптерећења у основи
Стандардни саобраћај - UIC71 Стандардни саобраћај - LM71
Саобраћајна оптерећења железничких мостова
18
Важећи правилник Еврокод
Оптерећење се множи коефицијентима:1. α = 0.75 - 0.83 - 0.91 - 1.0 - 1.1 - 1.21 - 1.332. Φ - динамички коефицијент:
Модел оптерећења железничког саобраћаја на европским ширококолосечним пругама за одређивање статичких утицаја вертикалног оптерећења услед уобичајеног саобраћаја
* Вредности оптерећења се односе на један колосек и могу се прекидати сходно утицајној линији носача
Оптерећење се множи динамичким коефицијентом Φ:
Пажљиво одржавани колосек:
Стандардно одржавани колосек:LΦ – меродавна дужина
Саобраћајна оптерећења железничких мостова
19
1. SW/-22. SW/03. SW/14. SW/2
1. Стандардни саобраћај - SW/02. Тежак саобраћај - SW/23. Путнићки возови великих брзина HSLM
(HSLM-A или HSLM-B) v > 200 km/h4. Неоптерећен воз - qvk =10 kN/m
једнакоподељено оптерећење (за контроле стабилности на претурање)
Важећи правилник Еврокод
Модел оптерећења специјалног железничког саобраћаја на европским ширококолосечним пругама
* Оптерећење се односе на један колосек и не може се прекидати
Динамички коефицијент Φ
Рапростирање оптерећења кроз плочу
20
АБ плоча Застор
Рапростирање оптерећења кроз плочу
21
V600+V300
Пример 1 - Плочасти друмски мост
22
Одредити линијску шему оптерећења на плочастом друмском мосту статичког системапросте греде распона 14.5 m чији је попречни пресек приказан на скици испод.Ширина АБ плоче је 7.44 m, висина конзолне плоче је 25 cm, дужина конзолнe плоче1.2 m а ширина коловоза 6.6 m.
Мост је оптерећен сталним теретом према скици и тежином ограде од 0.4 kN/m.Тежина префабриковане пешачке стазе, ивичњака и АБ венца је 13.25 kN/m. Усвојититежину слојева коловозне конструкције према препорукама из стандарда Еврокод (EN1991-1-1:2002 Eврокод: Дејства на конструкције). Усвојити шему саобраћајногоптерећења према стандарду Еврокод (EN 1991-2: Дејства на конструкције - Део 2:Саобраћајно оптерећење на мостовима).
1. Сопствена тежина конструкције
• Површина попречног пресека моста (Ab), AB (g = 25.0 kN/m3)
• gst = 0.7 m x 7.44 m x 25 kN/m3 = 130.2 kN/m
Стално оптерећење
1. Сопствена тежина конструкције
• Површина попречног пресека моста (Ab), AB (g = 25.0 kN/m3)
• gst = 0.7 m x 7.44 m x 25 kN/m3 = 130.2 kN/m
2. Додатни стални
• Слојеви: хидроизолација 1 cm (g = 21.0 kN/m3), асфлат 7 cm (g = 22.0 kN/m3)
gsl = (10.1 x 0.01) m2 x 21 kN/m3 + (6.6 x 0.07) m2 x 22 kN/m3 = 12.3 kN/m
Стално оптерећење
1. Сопствена тежина конструкције
• Површина попречног пресека моста (Ab), AB (g = 25.0 kN/m3)
• gst = 0.7 m x 7.44 m x 25 kN/m3 = 130.2 kN/m
2. Додатни стални
• Слојеви: хидроизолација 1 cm (g = 21.0 kN/m3), асфaлт 7 cm (g = 22.0 kN/m3)
gsl = (10.1 x 0.01) m2 x 21 kN/m3 + (6.6 x 0.07) m2 x 22 kN/m3 = 12.3 kN/m
• Пешачка стаза
gps = 2 x (0.25 x 1.2) m2 x 25 kN/m3 + 2 x 13.25 kN/m + 2 x 0.4 kN/m = 42.5 kN/m
Укупно стално оптерећење:
g = 130.2 kN/m + 12.3 kN/m + 42.5 kN/m = 184.8 kN/m
Плочаст попречни пресек - по метру ширине плоче:
g = 184.8 kN/m / 7.44 m = 24.84 kN/m (по m’ плоче)
Стално оптерећење
Саобраћајно оптерећење
26
Пешачке стазе на мосту
LM1
27
По метру ширине плоче
Саобраћајно оптерећење
Површинско оптерећење
Распростирање оптерећења
28
По метру ширине плоче!
Концентрисане силе – распростирање оптерећења кроз АБ плочу
Линијске шеме оптерећења
29
По метру ширине плоче!
Пример 2 - Плочасти железнички мост
30
Одредити линијску шему оптерећења на плочастом железничком мосту статичког система простегреде распона 12.5 m чији је попречни пресек приказан на скици испод. Ширина АБ плоче је 4.42m а дужина конзолних делова плоче 1.8 m. Усвојити да је површина попречног пресека плоче саконзолама 6.39 m2. Тежина једне префабриковане пешачке стазе са каналом је 16.75 kN/m.
Мост је оптерећен сталним теретом према скици и тежином ограде од 0.5 kN/m. Дебљинаколовозног застора је 50 cm, хидроизолације 1 cm, бетонске заштите хидроизолације 5 cm. Намосту се налазе ПН бетонски прагови и UIC60 шине. Усвојити тежину слојева коловознеконструкције према препорукама из стандарда Еврокод (EN 1991-1-1:2002 Eврокод: Дејства наконструкције). Усвојити шему саобраћајног оптерећења према стандарду Еврокод (EN 1991-2:Дејства на конструкције - Део 2: Саобраћајно оптерећење на мостовима).
1. Сопствена тежина конструкције
• gst = 6.39 m2 x 25 kN/m3 = 159.75 kN/m
2. Додатни стални
• Слојеви: застор, хидроизолација, заштита хидроизолације
gsl = (4.42 x 0.5) x 20 + (4.42 x 0.01) x 21 + (4.42 x 0.05) x 25 = 50.65 kN/m
• ПН прагови и шине
gpš = 4.8 + 1.2 = 6.0 kN/m
Стално оптерећење
Запреминска тежина материјала gk (kN/m3)Застор железничких мостоваБетонски заштитни слој 25Нормални туцанички застор (гранит, гнајс) 20Застор од базалта 26
Oптерећење по јединичној дужини засторног корита gk (kN/m)Две шине UIC60 1.2ПН бетонски прагови и причврсни прибор 4.8Дрвени прагови и причврсни прибор 1.9
1. Сопствена тежина конструкције
• gst = 6.39 m2 x 25 kN/m3 = 159.75 kN/m
2. Додатни стални
• Слојеви: застор, хидроизолација, заштита хидроизолације
gsl = (4.42 x 0.5) x 20 + (4.42 x 0.01) x 21 + (4.42 x 0.05) x 25 = 50.65 kN/m
• ПН прагови и шине
gpš = 4.8 + 1.2 = 6.0 kN/m
• Пешачке стазе
gps = 2 x 16.75 + 2 x 0.5 = 34.5 kN/m
Укупно стално оптерећење:
g = 159.75 + 50.65 + 6.0 + 34.5 = 250.9 kN/m (по m’ плоче)
Плочаст попречни пресек - по метру ширине плоче:
g = 250.9 / 4.42 = 56.8 kN/m (по m’ плоче)
Стално оптерећење
Запреминска тежина материјала gk (kN/m3)Застор железничких мостоваБетонски заштитни слој 25Нормални туцанички застор (гранит, гнајс) 20Застор од базалта 26
Oптерећење по јединичној дужини засторног корита gk (kN/m)Две шине UIC60 1.2ПН бетонски прагови и причврсни прибор 4.8Дрвени прагови и причврсни прибор 1.9
Саобраћајно оптерећење
33
Упрошћена шема оптерећења у подужном правцу: 4x250/6.4 = 156.25 kN/m
LM71
Оптерећење се множи:
1. Коефицијентом који зависи од категорије пруге = 1.33
2. Динамичким фактором
156.25 kN/m
4 x 250= kN/m
Распростирање оптерећења
34
Линијска шема оптерећења
35
80x1.33x1.38/4.42 = 33.2 kN/m 156.25x1.33x1.38/4.42 = 64.9 kN/m
qvk = 33.2 kN/m qvk = 33.2 kN/m
qvk = 64.9 kN/m
156.25 kN/m
Пример 3 – Друмски ребрасти мостОдредити линијску шему оптерећења и статичке утицаје на ребрастом друмскоммосту статичког система просте греде распона 15 m чији је попречни пресек приказанна скици испод. Ширина моста је 10.0 m а дужина конзолних делова плоче 1.5 m. Каоширину коловоза усвојити укупну ширину моста од 10 m.
Мост је оптерећен сталним теретом према скици и тежином бетонске ограде од 5.0kN/m. Дебљина асфалта је 8 cm и хидроизолације 1 cm. Усвојити тежину слојеваколовозне конструкције према препорукама из стандарда Еврокод (EN 1991-1-1:2002Eврокод: Дејства на конструкције). Усвојити шему саобраћајног оптерећења премастандарду Еврокод (EN 1991-2: Дејства на конструкције - Део 2: Саобраћајнооптерећење на мостовима).
Расподела саобраћајног оптерећења на више главних носача
• Користи се приближан поступак који даје задовољавајуће резултате
• Претпоставка: Попречни носачи / коловозна плоча „веома крути“
• Утицајне линије попречне прерасподеле су праве линије у попречном пресеку
• За прелиминарне прорачуне може се усвојити да сви носачи подједнако учествују у преношењу оптерећења (није на страни сигурности!)
37
1. Сопствена тежина конструкције
• Површина попречног пресека моста (Ab), AB (g = 25.0 kN/m3)
• gst = 5.5 m2 x 25 kN/m3 = 137.5 kN/m
2. Додатни стални
• Слојеви: хидроизолација 1 cm (g = 16.0 kN/m3), асфлат 8 cm (g = 24.0 kN/m3)
• gsl = (10 x 0.01) m2 x 16 kN/m3 + (10 x 0.08) m2 x 24 kN/m3 = 20.8 kN/m
• Ограда
• gog = 2 x 5 kN/m = 10 kN/m
• guk = 137.5 + 20.8 + 10 = 168.3 kN/m
По једном главном носачу:
• g= guk/4 = 168.3/4 = 42.1 kN/m
Стално оптерећење
Саобраћајно оптерећење
Укупно:
По једном носачу:
Статички утицаји
Стално оптерећење
g = 42.1 kN/m
Mg = (g x L2)/8 = (42.1 x 152)/8 = 1184 kNm
Tg = (g x L)/2 = (42.1 x 15)/2 = 315.8 kN
Статички утицаји
Саобраћајно оптерећење
Mq = 150 x 3.75 + 150 x 3.15 + 11.1 x 2 x 3.75 x 7.5/2 = 1063 kNm
Tq = 150 x 1.0 + 150 x 0.92 + 11.1 x 1.0 x 15/2 = 371.3 kN
Статички утицаји
Утицајна линија за максимални момент:
Утицајна линија за максималну трансверзалну силу:
Пример 3а – Друмски ребрасти мостОдредити линијску шему саобраћајног оптерећења на ребрастом друмском мостустатичког система просте греде распона 15 m чији је попречни пресек приказан наскици испод. Ширина моста је 10.0 m а дужина конзолних делова плоче 1.5 m. Каоширину коловоза усвојити укупну ширину моста од 10 m.
Усвојити шему саобраћајног оптерећења према важећем правилнику за шему V600Еврокод (EN 1991-2: Дејства на конструкције - Део 2: Саобраћајно оптерећење намостовима).