Embed Size (px)
Citation preview
www.gfos.hr 1
Opterećenja mostova
Stalno djelovanje
Vlastita težina
konstrukcije
Vlastita težina
nekonstruk‐tivnih dijelova
Opterećenja zbog
svojstava gradiva
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
Izvanredno djelovanje
Izvanredne situacije
Vlastita opterećenja mosta
www.gfos.hr 2
‐ prednapinjanje‐ skupljanje betona‐ puzanje betona
Opterećenja zbog
svojstava gradiva
‐ prednapinjanje
www.gfos.hr 3
Prednapinjanje armirano‐betonskih nosivih elemenata
‐ Izvodi se radi svojstava betona kao materijala: velika vlastita težina i mala vlačna čvrstoća
‐ Osnovni princip: u konstrukciju unijeti opterećenje suprotnog smjera od opterećenja koja konstrukcija mora prenijeti
www.gfos.hr 4
Vrste prednapinjanja
‐ Potpuno prednapinjanje
‐ Ograničeno prednapinjanje
‐ Djelomično prednapinjanje
‐ Prethodno prednapinjanje
‐ Naknadno prednapinjanje
‐ Naknadno vanjsko prednapinjanje
Prema veličini unešene sile:
Prema položaju natega:
www.gfos.hr 5
Vrste prednapinjanja
‐ Potpuno prednapinjanje
‐ Ograničeno prednapinjanje
‐ Djelomično prednapinjanje
‐ Prethodno prednapinjanje
‐ Naknadno prednapinjanje
‐ Naknadno vanjsko prednapinjanje
Prema veličini unešene sile:
Prema položaju natega:
www.gfos.hr 6
Prethodno prednapinjanje
www.gfos.hr 7
Naknadno prednapinjanje
www.gfos.hr 8
Naknadno vanjsko prednapinjanje
www.gfos.hr 9
Gubici sile prednapinjanja
‐ Gubitak sile zbog trenja
‐ Gubitak sile zbog prokliznuća klina
‐ Gubitak sile zbog elastičnih deformacija betona
‐ Gubitak sile relaksacije čelika za prednapinjanje
www.gfos.hr 10
‐ prednapinjanje‐ skupljanje betona‐ puzanje betona
Opterećenja zbog
svojstava gradiva
www.gfos.hr 11
Puzanje betona
‐ Nastaje uslijed dugotrajnog opterećenja
‐ Posljedica je kretanja slobodne i adsorbirane vode u očvrsloj betonskoj masi
‐ Važno za granična stanja uporabljivosti i granična stanja nosivosti (mostovi)
‐Ovisi o:‐ vlažnosti zraka‐ izloženoj ploštini‐ klasi betona‐ konzistenciji‐ starosti betona u trenutku opterećenja‐ količini i vrsti cementa i sl.
‐ Vremenska je deformacija, konvergentna
www.gfos.hr 12
Skupljanje i bujanje betona
‐ Svojstvo cementnog tijesta da mijenja volumen pri procesu stvrdnjavanja i vezanja
‐ Na zraku se beton skuplja, a u vodi buja
‐Konvergentan je proces, ovisan o vremenu‐ Ovisi o:
‐ sastavu betona‐ vlažnosti okoliša‐ dimenzijama elementa‐ temperaturi okoliša
www.gfos.hr 13
Opterećenja mostova
Stalno djelovanje
Vlastita težina
konstrukcije
Vlastita težina
nekonstruk‐tivnih dijelova
Opterećenja zbog
svojstava gradiva
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
Izvanredno djelovanje
Izvanredne situacije
Vlastita opterećenja mosta
www.gfos.hr 14
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
www.gfos.hr 15
Utjecaji okoliša
‐ vjetar‐ snijeg‐ led‐ temperatura‐ opterećenja od tla i djelovanja vode
www.gfos.hr 16
Djelovanje vjetra
‐ Ovisi o stvarnim obilježjima vjetra na određenoj lokaciji, izloženosti mosta, izgrađenosti okoliša ili količini i visini vegetacije i dr.
‐ Posebnu pažnju treba obratiti na dinamičko djelovanje vjetra kod konstrukcija osjetljivih na vjetar (lagane, viseće i ovješene konstrukcije, mostovi velikih raspona)
‐ Uzeti u obzir djelovanje vjetra:‐ u horizontalnom smjeru, duž mosta‐ u horizontalnom smjeru popreko na os mosta‐ u vertikalnom smjeru (odizanje)
www.gfos.hr 17
‐ Očekivane referentne maksimalne 10‐minutne brzine vjetra za povratno razdoblje 50 godina (izvor: DHMZ)
www.gfos.hr 18
Djelovanje snijega
‐ Ovisi o geografskom položaju i nadmorskoj visini
‐ Kreće se od 0 kN/m2 do 4 kN/m2
Zone opterećenja snijegom za razdoblje 1961 – 1990.
www.gfos.hr 19
Djelovanje leda
‐ Rijetko je značajno u smislu vertikalnog djelovanja
‐Mora se uzeti u obzir u slučaju stupova uronjenih u vodotoke kojima plovi led te u slučaju nakupljanja na natege, vješaljke i kabele (viseći i ovješeni mostovi)
www.gfos.hr 20
Djelovanje temperature
‐ Veličina toplinskih djelovanja ovisna je o klimatskim uvjetima (dnevne i sezonske promjene temperature zraka, sunčevo zračenje)
‐ Značajni utjecaji na statički neodređene konstrukcije – spriječeni pomaci uzrokuju povećanje unutarnjih sila i velika naprezanja u elementima.
‐ Svi materijali pri promjeni temperature mijenjaju volumen te dolazi do deformacija.
ΔL = kt × t × L
kt koeficijent temperaturne promjenekt = 1,0 × 10‐5 za betonkt = 1,2 × 10‐5 za čelik
T temperaturna promjena [0C]L duljina promatranog elementa [m]
www.gfos.hr 21
Promjena temperature može biti:
‐ jednolika promjena temperature: ujednačena promjena duž čitavog presjeka ili konstrukcije izazvana promjenom temperature okoliša (okolnog zraka). Izaziva jednoliku promjenu dimenzija konstrukcije i uzdužne sile.
Primjer: Koliko će se produžiti armiranobetonski most duljine 350 m ako se temperatura okolnog zraka poveća za 250C?
ΔL = kt × t × L
ΔL = 0,000010 × 25 × 350 × 102 = 8,75 cm
www.gfos.hr 22
Promjena temperature može biti:
‐ jednolika promjena temperature: ujednačena promjena duž čitavog presjeka ili konstrukcije izazvana promjenom temperature okoliša (okolnog zraka). Izaziva jednoliku promjenu dimenzija konstrukcije i uzdužne sile.
‐ nejednolika promjena temperature: događa se uslijed nejednolikog zagrijavanja ili hlađenja dijelova konstrukcije. Jedna ploha nosivog elementa može biti izložena djelovanju sunčevog zračenja, nasuprotna ploha u sjeni.
www.gfos.hr 23
Klimatske zone najvećih temperatura zraka za razdoblje 1961 – 1990.Klimatske zone najmanjih temperatura zraka za razdoblje 1961 – 1990.
www.gfos.hr 24
Primjer: termalno opterećenja mosta
www.gfos.hr 25
Primjer: termalno opterećenja mosta
www.gfos.hr 26
Jednolika temperatura Δt = + 250C
www.gfos.hr 27
Jednolika temperatura Δt = + 250C Dijagram uzdužnih sila
www.gfos.hr 28
Jednolika temperatura Δt = + 250C Dijagram momenata savijanja
www.gfos.hr 29
Jednolika temperatura Δt = + 250C Deformacije
www.gfos.hr 30
Nejednolika temperatura Δt = + 250C Zagrijavanje s gornje strane
www.gfos.hr 31
Nejednolika temperatura Δt = + 250C Zagrijavanje s gornje strane
www.gfos.hr 32
Nejednolika temperatura Δt = + 250C Dijagram uzdužnih sila
www.gfos.hr 33
Nejednolika temperatura Δt = + 250C Dijagram ommenata savijanja
www.gfos.hr 34
Nejednolika temperatura Δt = + 250C Deformacije
www.gfos.hr 35
Opterećenja od tla i djelovanja vode
‐ Upornjaci i ostali dijelovi mosta mogu biti izloženi djelovanju tla i/ili vode
‐ Očituju se kao:‐ vertikalno opterećenje od tla‐ bočno opterećenje od tla i/ili vode na zidove i krila upornjaka
‐ Razlikujemo: 1. Aktivni pritisak tla2. Pritisak mirne vode3. Pritisak tekuće vode
www.gfos.hr 36
Opterećenja mostova
Stalno djelovanje
Vlastita težina
konstrukcije
Vlastita težina
nekonstruk‐tivnih dijelova
Opterećenja zbog
svojstava gradiva
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
Izvanredno djelovanje
Izvanredne situacije
Vlastita opterećenja mosta
www.gfos.hr 37
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
www.gfos.hr 38
Prometna opterećenja – općenito
‐ Prometna opterećenja mostova razvrstana su u tzv. modele opterećenja
‐Modeli opterećenja predstavljaju različite vrste opterećenja (kontinuirano, koncentrirano), položaje i intenzitete sila. Svaki model opterećenja služi za točno određenu vrstu proračuna (provjere).‐ Stvarni promet na mostu je vrlo složen uslijed pokretnosti, dinamičkih učinaka i različitosti mogućih kombinacija.‐Modeli opterećenja ne predstavljaju stvarni promet na mostu već simuliraju učinke stvarnog prometa.
www.gfos.hr 39
Modeli opterećenja pješačkog mosta
‐ Primjenjuju se za pješačke i biciklističke mostove
‐ Sastoji se od: 1. Jednolikog kontinuiranog opterećenja qfk2. Koncentrirane sile Qfwk3. Opterećenje od servisnog vozila Qserv4. Horizontalna opterećenja Qflk
www.gfos.hr 40
Jednoliko kontinuirano opterećenje qfk
‐ Primjenjuje se za proračun globalnih učinaka na konstrukciju.
‐ Ovisi o duljini mosta (raspona) i određuje se prema izrazu:
]/[30
1200,2 2mkN
Lq fk +
+=
Uz ograničenja: ]/[0,55,2 2mkNq fk ≤≤
L opterećena duljina [m]
‐ Ne djeluje zajedno ni s jednim drugim vertikalnim prometnim opterećenjem.
www.gfos.hr 41
www.gfos.hr 42
www.gfos.hr 43
www.gfos.hr 44
www.gfos.hr 45
Koncentrirana sila Qfwk
‐ Primjenjuje se za proračun lokalnih učinaka na konstrukciju.
‐ Djeluje u iznosu Qfwk = 10 kN na površini 0,10 × 0,10 m.
Qfwk = 10 kN
‐ Ne djeluje zajedno ni s jednim drugim vertikalnim prometnim opterećenjem.
www.gfos.hr 46
Servisno vozilo Qserv
‐ Primjenjuje se samo u slučajevima ako ne postoje stalne prepreke da vozilo dospije na most.
‐ Odnosi se na vozila za održavanje ili na vozila za hitne slučajeve (hitna pomoć ili vatrogasci).
‐ Ne djeluje zajedno ni s jednim drugim vertikalnim prometnim opterećenjem.
www.gfos.hr 47
Servisno vozilo Qserv
Qsv1 = 80 kNQsv2 = 40 kN
www.gfos.hr 48
Horizontalna sila Qflk
‐ Primjenjuje se u kombinacijama s qfk ili Qserv.
‐ Djeluje duž osi mosta u razini kolnika.
‐ Primjenjuje se veća vrijednost od sljedećih:‐ 10% ukupnog odgovarajućeg jednoliko raspodijeljenog opterećenja (qfk)‐ 60% ukupne težine servisnog vozila (Qserv), ako postoji
www.gfos.hr 49
Grupe opterećenja za pješačke mostove
Vrsta opterećenja Vertikalne sile Horizontalne sile
Sustav opterećenja Jednoliko raspodijeljeno opterećenje
Servisno vozilo
Grupeopterećenja
gr1 qfk 0 Qflk
gr2 0 Qserv Qflk
www.gfos.hr 50
Modeli opterećenja cestovnog mosta
‐ Opisuju opterećenja koja se sastoje od automobila, kamiona i posebnih vozila, uz prisutnost pješaka.
‐Modeli opterećenja opisuju razne situacije na mostu i koriste se za različite vrste provjera (proračuna).
www.gfos.hr 51
Modeli opterećenja cestovnog mosta‐ a) Model opterećenja 1 (engl. Load Model 1 - LM1): koncentrirana i jednoliko raspodijeljena opterećenja, koja obuhvaćaju većinu učinaka koji potječu od prometa kamiona i automobila. Ovaj model treba rabiti za opće i lokalne provjere.
-b) Model opterećenja 2 (LM2): opterećenje jednom osovinom naneseno na određenu dodirnu plohu kotača i obuhvaća dinamičke učinke običnog prometa na kratke konstrukcijske elemente.
-c) Model opterećenja 3 (LM3): skupovi osovinskih opterećenja koji predstavljaju posebna vozila (npr. za industrijski prijevoz) koji može putovati na pravcima gdje su dopuštena posebna opterećenja. Predviđen je za opće i lokalne provjere.
-d) Model opterećenja 4 (LM4): opterećenje navalom ljudi, namijenjen za opće provjere.
www.gfos.hr 52
Položaji opterećenja
‐ Za određivanje najnepovoljnijih učinaka potrebno je odrediti položaj vozila (prometa). U tu svrhu moraju se odrediti tzv. Proračunski vozni trakovi.
w širina kolnikaw1 širina proračunskog voznog traka 1 širina proračunskog voznog traka br. 12 širina proračunskog voznog traka br. 23 širina proračunskog voznog traka br. 34 preostala ploha
www.gfos.hr 53
Položaji opterećenja‐ Vozni trak koji daje najnepovoljniji učinak označen je kao Vozni trak broj 1, vozni trak koji daje drugi nepovoljni učinak označen je kao Vozni trak broj 2, itd.
www.gfos.hr 54
Položaji opterećenja
www.gfos.hr 55
Model opterećenja 1
www.gfos.hr 56
Horizontalne sile na cestovnim mostovima1. Kočna i vučna sila (Qlk): uzdužna sila koja djeluje u razini površine kolnika.
Karakterističnu vrijednost sile Qlk, ograničenu na 900 kN za ukupnu širinu mosta, treba proračunati kao dio ukupnih najvećih vertikalnih opterećenja koje odgovaraju Modelu opterećenja 1, i treba je nanijeti najvjerojatnije na Vozni trak broj 1, kako slijedi:
( )( ) kN900kN180
10,026,0
lk1Q
l1kq11k1Qlk
≤≤
+=
Q
LwqQQ
α
αα
Tu silu treba uzeti u obzir kao da je smještena duž osi bilo kojeg voznog traka. Stoga, ako učinci ekscentričnosti nisu značajni, smije se uzeti da sila djeluje samo u osi kolnika i da je jednoliko raspodijeljena po opterećenoj duljini.
www.gfos.hr 57
Horizontalne sile na cestovnim mostovima2. Centrifugalna i ostale sile poprečne na most
Centrifugalnu silu Qtk treba uzeti kao poprečnu silu koja djeluje u razini gotovog kolnika i radijalno (okomito) na os kolnika. Ovisi o osovinskom opterećenju Qv i radijusu krivine u kojoj se nalazi most:
Za silu Qtk treba uzeti da djeluje kao koncentrirano opterećenje u bilo kojem poprečnom presjeku rasponskog sklopa
www.gfos.hr 58
Horizontalne sile na cestovnim mostovima2. Centrifugalna i ostale sile poprečne na most
Treba uzeti u obzir, gdje je važno, poprečne sile od zakošenog kočenja ili proklizavanja vozila pri kočenju. Poprečnu kočnu silu, Qtrk, jednaku 25 % uzdužne kočne ili vučne sile Qlk, treba uzeti da djeluje istovremeno s Qlk u razini gotovog kolnika.
www.gfos.hr 59
Modeli opterećenja željezničkog mosta
Željeznička opterećenja određena su preko modela opterećenja. Dano je pet modela željezničkih opterećenja:‐Model opterećenja 71 (i model opterećenja SW/0 za kontinuirane mostove) koji predstavlja obični željeznički promet na glavnim pravcima željeznica‐Model opterećenja SW/2 koji predstavlja teška opterećenja‐Model opterećenja HSLM koji predstavlja opterećenja od putničkih vlakova pri brzinama većim od 200 km/h‐Model opterećenja „neopterećeni vlak“ koji predstavlja učinke neopterećenog vlaka
www.gfos.hr 60
Model opterećenja 71
Model opterećenja 71 predstavlja statičke učinke vertikalnog opterećenja od običnog željezničkog prometa.
www.gfos.hr 61
Modeli opterećenja SW/0 i SW/2
Model opterećenja SW/0 predstavlja statički učinak vertikalnog opterećenja od običnog željezničkog prometa na kontinuiranim gredama.Model opterećenja SW/2 predstavlja statički učinak vertikalnog opterećenja od teškog željezničkog prometa.
Modelopterećenja
qvk[kN/m]
a[m]
c[m]
SW/0SW/2
133150
15,025,0
5,37,0
www.gfos.hr 62
Model opterećenja “neopterećeni vlak”
Model opterećenja „neopterećeni vlak“ se sastoji od vertikalnog jednoliko raspodijeljenog opterećenja s karakterističnom vrijednosti 10 kN/m.
www.gfos.hr 63
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
www.gfos.hr 64
Opterećenja uslijed svojstava konstrukcije
1. Otpor ležaja2. Opterećenja pri izgradnji
www.gfos.hr 65
Opterećenja mostova
Stalno djelovanje
Vlastita težina
konstrukcije
Vlastita težina
nekonstruk‐tivnih dijelova
Opterećenja zbog
svojstava gradiva
Utjecaji okoliša Promet Svojstva
konstrukcije
Prolazno djelovanje
Izvanredno djelovanje
Izvanredne situacije
Vlastita opterećenja mosta
www.gfos.hr 66
Izvanredno djelovanje
Izvanredne situacije
1. Udari vozila‐ udar cestovnog vozila‐ udar vlaka‐ udar plovila
2. Popuštanje ležajeva3. Potres
