statickÁ a experimentÁlna analÝzadiplom.utc.sk/wan/820.pdfstatickÁ a experimentÁlna analÝza...
TRANSCRIPT
STATICKÁ A EXPERIMENTÁLNA ANALÝZA
CESTNÉHO MOSTA
DIPLOMOVÁ PRÁCA
LUCIA FEČIKOVÁ
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE
STAVEBNÁ FAKULTA
Katedra stavebnej mechaniky
Konzultant: prof. Ing. Ján Benčat, Ph.D
Stupeň odbornej kvalifikácie: Inžinier
Dátum odovzdania práce: 2006-04-21
Dátum obhajoby: 2006-06
ŽILINA 2006
2
Diplomová práca Lucia Fečiková
3
Diplomová práca Lucia Fečiková
4
FEČIKOVÁ, Lucia: Statická a experimentálna analýza cestného mosta [Diplomová
práca].
Žilinská univerzita v Žiline. Stavebná fakulta; Katedra stavebnej mechaniky.
Konzultant: prof. Ing. Ján Benčat, Ph.D.
Stupeň odbornej kvalifikácie: Stavebný inžinier. Žilina : SvF ŽU, 2006.
Úlohou diplomovej práce bolo vypracovať statický výpočet tuhosti a deformácií
mostnej konštrukcie od normového a skúšobného zaťaženia aplikáciou MKP.
Riešenie spočívalo vo vytvorení výpočtového modelu vo výpočtovom programe IDA
NEXIS 32 3.60.15.
Analýza vplyvu polohy vozidla na výslednú deformáciu mostnej konštrukcie.
Experimentálne overenie výsledkov numerických výpočtov in situ statickou
zaťažovacou skúškou.
FEČIKOVÁ, Lucia: Static and experimental analysis of the road bridge :
[graduation work].
University of Žilina. Faculty of Civil Engineering; Department of Structural
Mechanics. Tutor: prof.Ing.Ján Benčat, Ph.D.
Graduate level: Building engineer. Žilina: SvF ŽU, 2006.
The graduation work target was static computation of stiffness and deformation of
bridge structure from standard and testing load by the applying of FEM ( Finite
Element Method ). The solution consist of creating of on analysis model using
computing program IDA NEXIS 32 3.60.15. The analysis of the optimal test vehicle
positions to final maximum deformations of bridge structure and experimental
verifications of numeric calculations by static loading test in situ were carried out,
too.
Diplomová práca Lucia Fečiková
5
Predhovor
Most na pozemnej komunikácií cez rieku Slaná nachádzajúci sa v extraviláne
obce Tornaľa v okrese Revúca, je riešený ako šikmý, prefabrikovaný, päťpólový
most s rozpätím polí ( 29,5 m+ 3 x 42 m + 41,5 m ) . Ide o spriahnutú konštrukciu
z predpätých tyčových prefabrikátov I – 96. Nosníky sú spojené spriahajúcou
železobetónovou doskou z betónu C 30/37. Jednotlivé polia sú ako prosté nosníky.
Most je projektovaný pre zaťažovacu triedu „ A „ a musí vyhovovať normovým
zaťaženiam v zmysle revidovanej STN 73 6203 ( 1986 ) „ Zaťaženie mostov „
Ako skúšobné zaťaženia bolo navrhnuté 6x Tatra 815, každá s hmotnosťou 25 t.
Keďže sa jedná o nový most, ktorý ešte nie je v prevádzke , bolo nutné overiť
jeho tuhosť a jeho správanie sa pri zaťažení normovým a skúšobným zaťažením. Ako
skúšobné zaťaženia bolo navrhnuté 6x Tatra 815, každá s hmotnosťou 25 t.
V súvislosti s tým mi bola zadaná téma diplomovej práce, ktorej úlohou bolo
zistiť tuhosť a deformácie mostnej konštrukcie od normového a skúšobného
zaťaženia, ako aj vplyv polohy vozidiel na výslednú deformáciu a experimentálne
overiť výsledky numerických výpočtov in situ statickou zaťažovacou skúškou.
Pre tento výpočet bolo potrebné vytvoriť výpočtový model danej mostnej
konštrukcie vo výpočtovom programe IDA NEXIS 32 3.60.15 . Mostná konštrukcia
bola namodelovaná pomocou rovinných 2D prvkov ako dosko – prútový model .
Výsledkom bolo zistenie najväčších deformácií pre jednotlivé polia.
Na tomto mieste by som sa poďakovala vedúcemu diplomovej práce prof. Ing.
Jánovi Benčatovi Phd a Ing.Danielovi Papanovi, za ich nezištnú pomoc, rady
a pripomienky pri spracovaní tejto diplmovej práce.
Diplomová práca Lucia Fečiková
6
OBSAH
Úvod.............................................................................................................................. 8
1. Popis mostnej konštrukcie.................................................................................... 10
1.1 Základné údaje o mostnom objekte............................................................. 10
1.2 Technické údaje o moste.................................................................................. 10
1.3 Nosná konštrukcia mosta .................................................................................. 11
1.4 Vybavenie mosta............................................................................................... 12
1.4.1 Vozovka ..................................................................................................... 12
1.4.2 Ložiská ...................................................................................................... 12
1.4.3 Mostné závery ............................................................................................ 13
1.4.4 Prechodové dosky ...................................................................................... 13
1.5 Spodná stavba ................................................................................................... 13
2. Zaťaženie mosta ................................................................................................ 13
2.1 Normové zaťaženie ..................................................................................... 13
2.2 Skúšobné zaťaženie..................................................................................... 17
3. Výpočtový konečno prvkový model mostnej konštrukcie............................. 22
4. Výpočet ohybových momentov a priehybov....................................................... 25
4.1 Normové zaťaženie ........................................................................................... 26
4.1.1 Výpočet ohybových momentov .................................................................. 27
4.1.2 Výpočet priehybov......................................................................................... 33
4.2 Skúšobné zaťaženie.......................................................................................... 39
4.2.1 Výpočet ohybových momentov ..................................................................... 39
4.2.2 Výpočet priehybov......................................................................................... 45
5. Analýza účinnosti polohy vozidiel na výsledný priehyb mostnej konštrukcie 51
5.1 Účinnosť priehybová......................................................................................... 51
5.1.1 Prvé pole ( 29,5 m ).................................................................................... 51
5.1.2 Druhé, tretie, štvrté pole ( 42,0 m ) ............................................................ 52
5.1.3 Piate pole ( 41,5 m ) ................................................................................... 52
5.2 Účinnosť momentová........................................................................................ 52
5.2.1 Prvé pole ( 29,5 m ).................................................................................... 53
Diplomová práca Lucia Fečiková
7
5.2.2 Druhé, tretie, štvrté pole ( 42,0 m ) ............................................................ 53
5.2.3 Piate pole ( 41,5 m ) ................................................................................... 53
5.3 Vyhodnotenie teoretických výsledkov.............................................................. 67
6. Statická zaťažovacia skúška ................................................................................ 68
7. Záver ..................................................................................................................... 72
Zoznam použitej literatúry: ..................................................................................... 73
Prílohy:....................................................................................................................... 74
Diplomová práca Lucia Fečiková
8
Úvod
Dňa 30. októbra 2005 bola zadaná diplomantke Lucii Fečikovej na katedre stavebnej
mechaniky SvF ŽU v Žiline diplomová práca: „ Statická a experimentálna analýza
cestného mosta“. Úlohou diplomovej práce bolo vykonať statický výpočet tuhosti
a deformácií mostnej konštrukcie od normového a skúšobného zaťaženia aplikáciou
MKP a analýzu vplyvu polohy vozidla na výslednú deformáciu mostnej konštrukcie,
ako aj experimentálne overenie výsledkov numerických výpočtov in situ statickou
zaťažovacou skúškou mostnej konštrukcie. Pre výpočet bol vybraný most nad riekou
Slaná v extraviláne obce Tornaľa. Obj. 203-00, stavba I/50 ( R2 ) Tornaľa - preložka
- 1. etapa.
Riešenie spočívalo vo vytvorení výpočtového modelu vo výpočtovom systéme IDA
NEXIS 32 3. 60.15. Mostná konštrukcia bola namodelovaná pomocou rovinných
2D prvkov.
Práca je rozdelená do 6 kapitol, obsahuje 68 strán, 74 obrázkov, 32 tabuliek.
Kapitola 1 popisuje mostnú konštrukciu, technické údaje o moste a nosnú
konštrukciu mosta.
V kapitole 2 sa nachádza popis zaťaženia normového aj skúšobného, pôsobiaceho na
mostnú konštrukciu. Uvádza aj jeho rozmiestnenie na mostnú konštrukciu.
Kapitola 3 sa zaoberá popisom MKP, výpočtového systému NEXIS 32
a výpočtového modelu mosta.
Kapitola 4 sa zaoberá výpočtom ohybových momentov a priehybov mostnej
konštrukcie. Ďalej sú tu uvedené výsledky výpočtov ohybových momentov
a priehybov tak od normového, ako aj od skúšobného zaťaženia a obrázky polôh
zaťaženia.
Súčasťou kapitoly 5 je analýza účinnosti vplyvu polohy vozidiel na výsledný
priehyb mostnej konštrukcie. Analyzované sú rôzne polohy vozidla - priečne
a pozdĺžne posuny na moste. Kapitola obsahuje tabuľky jednotlivých priehybov v
skúmaných bodoch a grafy závislosti priehybov od jednotlivých premiestnení
vozidla.
Diplomová práca Lucia Fečiková
9
Sú tu vyhodnotené teoretický získané výsledky a zaoberá sa možnými dôsledkami
nepresnej polohy zaťažovacích vozidiel na analyzovanej mostnej konštrukcii, resp.
na mostných konštrukciách podobného typu. Kapitola 6 popisuje prípravu, priebeh a vyhodnotenie experimentálnej zaťažovacej
skúšky predmetnej mostnej konštrukcie.
Diplomová práca Lucia Fečiková
10
1. Popis mostnej konštrukcie
1.1 Základné údaje o mostnom objekte
Názov mosta: Most nad riekou Slaná v km 3,120 50
Stavba: I/50 ( R2 ) Tornaľa - preložka - 1. etapa
Objekt: 203 – 00 Most nad riekou Slaná v km 3,120 50
Stavebník: Slovenská správa ciest IÚ, Banská Bystrica
Katastrálne územie: Šafárikovo
Obec: extravilán obce Tornaľa
Okres: Revúca
Projektant: Dopravoprojekt, a.s. Bratislava, stredisko Zvolen
pracovisko Liptovský Mikuláš
Bod kríženia: Os cesty I/50 ( R2 ) s osou rieky Slaná
Staničenie: km 3,107 50 cesty R2 ( I/50 )
Uhol kríženia: 78=α g
Podchodná výška: 4,20 m pre obidve poľné cesty
Šikmosť mosta: ľavá
Výška mosta: 10,35m
1.2 Technické údaje o moste
Cestný most prechádza ponad rieku a nad poľnými cestami na oboch brehoch,
s piatimi otvormi. Most je jednopodlažný s hornou mostovkou, masívny, doskový (
prefabrikovaný ), plnostenný, otvorene usporiadaný, s neobmedzenou voľnou
výškou, nepohyblivý, trvalý, v smerovom oblúku a v prechodnici, vo výškovom
oblúku, šikmý, s normovou zaťažiteľnosťou.
Diplomová práca Lucia Fečiková
11
Dĺžka premostenia: 195,935 m
Dĺžka mosta: 212,636 m
Šikmosť mosta: ľavá
Šírka mostovky medzi obrubníkmi: 10,25 m
Šírka medzi bezpeč. zariad.: 10,25 m
Plocha mosta: 200,269x10,25 = 2052,757 m²
( medzi rub. záver. múrikov )
Zaťaženie mosta: Zaťažovacia trieda „ A “
( STN 736203/1986 + zmeny )
Most na ceste I/50 ( R2 ) prevádza dvojpruhovú komunikáciu s obmedzeným
prístupom, so šírkovým usporiadaním medzi zvodidlami 10,25 m. Cesta na moste je
v smerovom oblúku o polomere 400 m a v km 3,188974 prechádza do prechodnice.
Niveleta je vo výškovom zakružovacom oblúku o polomere 6000 m. Priečny sklon je
2,5 % a od začiatku prechodnice je premenný.
1.3 Nosná konštrukcia mosta
Premostenie je riešené šikmým prefabrikovaným päťpólovým mostom
s rozpätiami polí ( 29,5 – 42,0 – 42,0 – 42,0 – 41,5 ) m. Mostná konštrukcia je
spriahnutá z predpätých tyčových prefabrikátov I – 96, ktoré majú v priečnom reze
tvar I , konštantný po celej dĺžke nosníka a rovnaký pre všetky dĺžky nosníkov,
premenná je iba ich výška. Prvé pole je z atypických prefabrikátov I – 96 skrátených
na 30,0 m, druhé, tretie, štvrté a piate pole je z prefabrikátov I – 96, dĺžky 42,0 m,
z betónu C 35/45 ( B 45 ). Jednotlivé polia sú ako prosté nosníky, spojené
spriahajúcou železobetónovou doskou z betónu C 30/37 ( B 40 ), hrúbky 200 mm,
vyspádovanou v priečnom smere k osi odvodnenia so sklonom 2,5%.Bezdilatačné
spojenie prostých nosníkov nad vnútornými podperami je riešené pomocou pružnej
dosky. Tvar nosnej konštrukcie je daný smerovým a výškovým vedením cesty R2. V
priečnom reze je konštrukcia tvorená z 8 ks prefabrikátov s osovou vzdialenosťou
1,460 m. Nosníky sú na spodnú stavbu uložené prostredníctvom hrncových ložísk.
Diplomová práca Lucia Fečiková
12
Na pilieri č.4 je pevné uloženie. Uloženie jednotlivých nosníkov v priečnom smere je
vodorovné a stupňovité sleduje priečny sklon vozovky. Nad krajnými oporami sú
nosníky zmonolitnené dobetonávkami koncových priečnikov betónom C30/37.
1.4 Vybavenie mosta
1.4.1 Vozovka
Vozovka je živičná o celkovej hrúbke 100 mm vrátane mostnej izolácie.
Zloženie vozovky:
Krycia vrstva AKMS I – MODIF.: hr. 40 mm
Ochranná vrstva AB I - MODIF.: hr. 50 mm
Mostná izolácia hr. 10 mm
Penetračno-adhézny náter
------------------
spolu: 100 mm
Izolácia mostovky je celoplošná, pod rímsou a chodníkom je dvojvrstvová.
Pozdĺž rímsy je vytvorený odvodňovací pruh š.500 mm, ktorý je z liateho asfaltu. Na
vozovku je napojená cez rezanú škáru šírky 5÷10 mm výšky 20 mm vyplnenú trvalo
pružnou zálievkou. Styk vozovky s betónovou rímsou je trvalo pružnou zálievkou
s predtesnením s aplikovaním náteru na zlepšenie priľnavosti zálievky. V osi
odvodnenia je medzi odvodňovačmi drenážny kanálik.
1.4.2 Ložiská
Nosníky sú uložené na hrncových ložiskách na úložných blokoch. Na pilieri č.4
je pevné ložisko. Sú použité ložiská veľkosti P 1,25 MN, KJ 1,25 MN, KV 1,25
MN. Ložiská sú uložené vodorovne do vrstvy plastmalty, aj z dôvodu protikoróznych
opatrení oddelenia nosnej konštrukcie od spodnej stavby.
Diplomová práca Lucia Fečiková
13
1.4.3 Mostné závery
Na oboch koncoch mosta je navrhnutý mostný záver 3W-160N. Nad piliermi je
bezdilatačné spojenie riešené pomocou pružnej dosky, rozmerov kolmej šírky 1000
mm a hrúbke 170 mm.
1.4.4 Prechodové dosky
Prechodové dosky sú monolitické zo železobetónu C16/20 dĺžky 4,0 m .
Uložené sú kĺbovo na závernom múriku opory .
1.5 Spodná stavba
Spodná stavba pozostáva z dvoch krajných opôr a štyroch medziľahlých
pilierov. Krajné opory sú navrhnuté ako gravitačné, založené plošne. Driek opory je
z prostého betónu C 16/20 so železobetónovým úložným prahom z betónu C25/30 so
záverným múrikom. Krídla sú gravitačné z prostého betónu C 16/20.
Medziľahlé piliere sú navrhnuté ako stenové piliere s úložným prahom.
2. Zaťaženie mosta
2.1 Normové zaťaženie
Ide o zvislé pohyblivé zaťaženie cestnými vozidlami, ktoré sa delí do dvoch
zaťažovacích tried:
a) Zaťažovacia trieda „A“ – pre všetky mosty prevádzajúce
aa) diaľnice a cesty I,II,III triedy podľa STN 736203/1986
ab) miestne komunikácie funkčnej triedy A a B podľa STN 736203/1986
b) Zaťažovacia trieda „B“ – pre všetky mosty prevádzajúce
ba) miestne komunikácie funkčnej triedy podľa STN 736203/1986
Diplomová práca Lucia Fečiková
14
V našom prípade sa jedná o most prevádzajúci cestu I. triedy , pre ktorý platí
zaťažovacia trieda „A“.
Konštrukcie mostov pozemných komunikácií zaťažovacej triedy „A“ musia
vyhovovať každému z nasledujúcich zaťažení:
a) Zoskupenie zaťaženia I – ( ZZI )
Zoskupenie zaťaženia I , zahrňuje na ploche 5,5 m x 36 m tri dvojice
dvojnápravových vozidiel o hmotnosti 32 ton , s nápravovými silami pre
prednú nápravu 80 kN a 240 kN pre zadnú nápravu a základné rovnomerné
zaťaženie s veľkosťou 2,5 kN/m² na zostávajúcej pôdorysnej ploche
zaťažovacieho priestoru v neobmedzenej dĺžke ( obr.1 ).
b) Zoskupenie zaťaženia II – ( ZZII )
Zoskupenie zaťaženia II, zahrňuje zaťažovací pás šírky 3 m s veľkosťou
zaťaženia 9 kN/ m² a základné rovnomerné zaťaženie s veľkosťou 3,5 kN/ m²
na zostávajúcej pôdorysnej ploche zaťažovacieho priestoru v obmedzenej
dĺžke 96 m ( obr.2 ).
c) Štvornápravové vozidlo ( 4NV )
Zaťaženie štvornápravovým vozidlom hmotnosti 80 ton s nápravovými silami
4x200 kN ( obr.3 ).
d) Zvláštna súprava
Mosty navrhnuté na zaťažovaciu triedu „A“ musia vyhovovať výnimočnému
zaťaženiu zvláštnou súpravou, ktorá sa predpokladá ako jediné zvislé
pohyblivé zaťaženie na moste, pohybujúce sa konštantnou rýchlosťou
km/h v najvýhodnejšej stope stanovenej projektantom s ohľadom na
zaťaženie mostnej konštrukcie ( zvyčajne v osi mosta ) s prípustnou
kolesovou odchýlkou od vytýčenej stopy
5≤v
3,0± m.
Zoskupenie zaťaženia I, zoskupenie zaťaženia II aj štvornápravové vozidlo sa
uvažujú pre každý vyšetrovaný prípad v najúčinnejšej polohe v pozdĺžnom aj
Diplomová práca Lucia Fečiková
15
v priečnom smere na pôdorysnej ploche zaťažovaného priestoru. Odľahčujúce
účinky sa neuvažujú. Vozidlá sa umiestňujú v smere jazdy.
Na jednej mostnej konštrukcií sa uvažuje len jedno zoskupenie zaťaženia I alebo II,
alebo jediné štvornápravové vozidlo.
Schéma zoskupenia zaťaženia I
2,5 kN/m
5,5
ab
1,8
1,2
1,81/2F2
1/2F2
1/2F2
1/2F2
1/2F1
1/2F1
1/2F1
1/2F1
2,5
0,5
2,5
0,2 0,6
0,2 0,2
2F1 2F1 2F1 2F22F22F2
2,5 kN/m 2,5 kN/m
6 6 6
4,5 3 9 3 9 3 4,536
A
AREZ A-A
2,5 0,5 2,55,5a
0,35 1,8 1,2 1,8 0,35b = šírka zaťažovaného priestoru
a = odstup vozidla od hranice zaťažovaného priestoru
F1 = 80 kNF2 = 240 kN
2
2 2
Obr.1
Diplomová práca Lucia Fečiková
16
Schéma zoskupenia zaťaženia II
dĺžka zaťaženia = 96 m
9,0 kN/m
3,5 kN/m
a3,
0b
b = šírka zaťažovacieho priestoru
a = odstup zaťažovacieho pásu od hranice zaťažovacieho priestoru
2
2
Obr.2
Schéma štvornápravového vozidla
0,20,6 2,7
3,8
1,21,21,21,21,2
6,0
F = 4 x 200 kN
Obr.3
V našom prípade z uvedeného normového zaťaženia pre všetky polia rozhodovalo
zoskupenie zaťaženia I.
Diplomová práca Lucia Fečiková
17
Dynamické účinky pohyblivého zaťaženia
Na dynamické účinky pohyblivého zaťaženia sa dbá v statickom výpočte tým, že
statické účinky zvislého pohyblivého zaťaženia sa prenásobia dynamický
súčiniteľom. Dynamický súčiniteľ sa zmenšuje so vzrastajúcim rozpätím a so
zväčšujúcim sa pomerom vlastnej tiaži k pohyblivému zaťaženiu.
Dynamický súčiniteľ: ( ) 6,04,195,01
−−=
Lrδ
kde L je rozpätie vyšetrovanej nosnej konštrukcie alebo jej časti v m. V prípadoch,
kedy veľkosť rozpätia L jednoznačne neplynie z mostnej konštrukcie, uvažujú sa
náhradné dĺžky rozpätia , ktoré sú uvedené v tabuľkách. dL
2.2 Skúšobné zaťaženie
Ako skúšobné zaťaženie sa uvažuje Tatra T 815 S1 6x6, naložená na celkovú
hmotnosť 25 ton, čo zodpovedá tiaži 250 kN, pričom na prednú nápravu pripadne
62,5 kN a na dve zadné nápravy 2x 93,75 kN.
Počet a rozmiestnenie vozidiel sa stanoví podľa normy STN 73 6209, ktorá hovorí,
že priehyb vyvolaný skúšobným zaťažením musí dosahovať ( 80 – 100 ) % priehybu
vyvolaného normovým zaťažením.
Pri rozostavovaní vozidiel na mostnú konštrukciu sa dodržiavali odstupy
jednotlivých vozidiel podľa obr.4. Vozidla sa umiestnia zadnými nápravami k sebe
do najúčinnejšej polohy pre daný nosník. V našom prípade statická schéma mosta
pozostáva z prostých nosníkov , z čoho vyplýva , že najúčinnejšia poloha je v strede
každého sledovaného nosníka.
Diplomová práca Lucia Fečiková
18
Schéma tatier 815 S1 6x6
1,37 1,383,70,95 0,25
0,5
7,4
2,5
1,8
0,20,2
0,6
0,2
2F2 2F2 2F2 2F22F1 2F1
F1 = 62,5 kNF2 = 93,75 kN
1/2F1
1/2F2
1/2F1
1/2F2
Obr.4
Tatra 815 S1 6x6
Obr.5
Diplomová práca Lucia Fečiková
19
2.2.1 Rozmiestnenie skúšobného zaťaženia na prvom poli ( L= 29,5 m )
Na prvé pole sa umiestni 6 vozidiel.
a) 2.nosník
pre druhý nosník rozhoduje rozostavenie troch dvojíc vozidiel za sebou .
Obr.6
b) 4.nosník
pre štvrtý nosník rozhoduje rozostavenie dvoch trojíc vozidiel za sebou.
Obr.7
2.2.2 Rozmiestnenie skúšobného zaťaženia na druhom poli ( L= 42,0m )
Na druhé pole sa rozmiestni 8 vozidiel.
a) 2.nosník
pre druhý nosník rozhoduje rozostavenie štyroch dvojíc vozidiel za sebou .
Obr.8
Diplomová práca Lucia Fečiková
20
b) 4.nosník
pre štvrtý nosník rozhodovalo rozostavenie dvoch trojíc vozidiel za sebou,
pričom na každú stranu v pozdĺžnom smere sa pridalo po jednom vozidle.
Obr.9
Keďže tretie a štvrté pole sú rovnaké ako druhé pole, rozmiestnenie vozidiel je tak
isto rovnaké.
2.2.3 Rozmiestnenie skúšobného zaťaženia na piatom poli ( L= 41,5m )
Na piate pole sa podobne ako na druhom poli rozmiestnilo 8 vozidiel.
a) 2.nosník
Obr.10
Diplomová práca Lucia Fečiková
21
b) 4.nosník
Obr.11
Diplomová práca Lucia Fečiková
22
3. Výpočtový konečno prvkový model mostnej konštrukcie
Analýza konštrukcia je založená na metóde konečných prvkov.
V programe IDA NEXIS 32 bol vytvorený dosko - prútový model, zložený
z dosky hrúbky 200 mm ako makra 2D a nosníkov daných rozmerov .
Postup modelovania výpočtového modelu:
Geometria
V programe AUTOCAD sa nakreslil pôdorysný tvar príslušného poľa
pozostávajúceho z obrysu dosky a osovo nakreslených nosníkov, potom sa pomocou
súboru DXF importoval do programu NEXIS a zadal sa mu ľubovoľný prierez.
Zadávanie geometrie ( tvaru ) konštrukcie sa spustí príkazom geometria v hlavnom
strome. Geometria konštrukcie sa zadáva pomocou jednotlivých blokov, ktoré sa
následne priraďujú na ich definitívne miesto v konštrukcií. Blok sám o sebe nie je
súčasť konštrukcie, je to iba prototyp časti konštrukcie. Aby sa blok stal súčasťou
konštrukcie, je nutné ho do konštrukcie pridať. Blokom je možné rôzne
manipulovať- posúvať, otáčať. Pre vytvorenie blokov slúžia rôzne metódy, ktoré
umožňujú vytvoriť bloky prútových prvkov, bloky plošných prvkov, alebo
obsahujúce zároveň ako prútové tak aj plošné prvky. Pri zadávaní konštrukcie je
možné mať aktívny iba jeden blok a s ním pracovať, nedá sa mať naraz zadefinované
dva bloky.
V dialógu geometria, k vytvoreniu nového bloku použijeme príkazy zo skupiny blok,
konkrétne kreslenie.
Daná doska sa zadá pomocou okna kreslenie. Blok doska je definovaný hrúbkou
a hraničnými líniami. Ďalej sa definujú hraničné línie makra 2D. Blok dosky sa
uzatvorí príkazom uzatvoriť a takto nám vznikne nový zelený blok dosky , do
ktorého sa pridajú vnútorné prvky. Keďže prvotné priraďovanie prierezov prebehlo
už pri zadávaní geometrie, ich zmena sa uskutoční pomocou okna prierezy
Diplomová práca Lucia Fečiková
23
a priradia sa im skutočné prierezy, v našom prípade ide o prefabrikované prierezy
I 96 (ich rozmery uvádzame nižšie).
Všetkým prierezom sa zadá excentricita, tak aby horná hrana hornej pásnice lícovala
so spodnou hranou dosky , docielime to pomocou okna excentricita tým, že sa zadá
potrebná hodnotu posunu v smere osi z. Nosníky, na ktorých sa vyhodnocujú
priehyby a ohybové momenty sa rozdelia pomocou okna oprava, ďalej prúty,
rozdeliť prút. Takto sa rozdelia vybrané nosníky na dve rovnaké časti a opäť cez
okno oprava vložíme makra 1D do makra 2D. Vybrané makra sa stanú vnútornými
líniami makra 2D.
Podoprenie konštrukcie
Ďalším krokom bolo zadanie podpier. V dialógu podpery, podložie sa definuje
uloženie konštrukcie . Uloženie konštrukcie sa zadá podporou do uzla zo skupiny
výber. Takýmto spôsobom pridelíme každému nosníku podpery. Krajný nosník sa
na jednej strane podoprie podperou zachytávajúcou zložky reakcií v smere X,Y,Z
a pootočenie okolo globálnej osi X a na druhej strane podperou zachytávajúcou
zložky reakcií v smere Y,Z a pootočenie okolo globálnej osi X. Zvyšné nosníky sa
na jednej strane podoprú podperami zachytávajúcimi zložky reakcií v smere X,Z
a pootočenie okolo globálnej osi X a na druhej strane podperami zachytávajúcimi
zložky reakcií v smere Z a pootočenie okolo globálnej osi X.
Zaťaženie konštrukcie
Pre zaťaženie konštrukcie cestnou dopravou sú normou určené príslušné
zaťažovacie zoskupenia. Tie je potom potrebné umiestniť na konštrukciu, tak aby sa
dosiahli čo najpriaznivejšie účinky. K vytvoreniu zaťažovacích zoskupení sa používa
definícia vlakov. Príslušné zaťaženie sa dá potom použiť na rôznych miestach
konštrukcie. Zadanie zaťažovacích zoskupení sa spustí príkazom stromu databáza >
vlaky. Objaví sa dialóg definícia vlaku a zvolí sa referenčný bod, ktorý má význam
pri umiestňovaní zoskupení zaťaženia na konštrukciu. Definovanie parametrov
zaťažovacej entity vlaku sa spustí príkazom Nová v skupine Entita. Nastaví sa typ
Diplomová práca Lucia Fečiková
24
( obdĺžnik, línia, bod ) a v skupine Poloha sa zadá hodnota súradníc x,y. V skupine
Globálny impulz sa nastavia hodnoty zaťaženia v smere globálnej osi z. Pre výpočet
využitia pohyblivého zaťaženia sa po nadefinovaných dráhach prechádza zaťažením.
Každá dráha je charakterizovaná menom, indexom každého prútu v dráhe pre
prútovú konštrukciu, súradnicami hraničných bodov jednotlivých segmentov dráhy
pre makra 2D a definíciou jednotkového zaťaženia. Medziľahlé body, v ktorých sa
prevádza výpočet sa označujú malými krížikmi. Zadanie dráhy sa spustí príkazom
stromu Pohyblivé zaťaženie > dráha. V skupine dráha sa zadá nová dráha
a v nasledujúcom dialógu sa zobrazí názov dráhy. Dráha sa rozdelí po krokoch 0,5m,
v ktorých sledujeme deformácie a ohybové momenty. Označí sa celá konštrukcia a
vo výbere rozmiestnenia zaťaženia sa zvolí potrebné zoskupenie zaťaženia, ktoré sa
nechá prejsť po mostnej konštrukcií.
Výpočet
Výpočet sa spustí príkazom stromu Výpočet, sieť > Spustenie výpočtu. Objaví sa
dialóg výpočet modelu konštrukcie, v ktorom sa nastaví lineárny výpočet.
Výsledky
Nastavenie typu vyhodnocovaných výsledkov sa spustí príkazom stromu Výsledky >
Nastavenie výsledkov. V nasledujúcom dialógu si môžeme vybrať z dostupných
výsledkov.
Dosko - prútový model mostnej konštrukcie – prvé pole
Obr.12
Zvyšné štyri polia sú namodelované rovnakým spôsobom, líšia sa iba rozpätím.
Diplomová práca Lucia Fečiková
25
4. Výpočet ohybových momentov a priehybov
Vstupné údaje:
železobetónová doska
hrúbka dosky h = 200 mm
materiál C 30/37 ( B 40 )
modul pružnosti E = 36 000 MPa
poissonov súčiniteľ 15,0=μ
objemová hmotnosť 2600=ρ 3/ mkg
nosníky I 96
materiál C 35/45 ( B 45 )
modul pružnosti E = 37 500 MPa
poissonov súčiniteľ 15,0=μ
objemová hmotnosť 2600=ρ 3/ mkg
prierezové charakteristiky I 96 a) prvé pole – 29,5 m
2510.13,5 mmA =
41110.3385,1 mmI y =
41010.8815,1 mmI z =
38, 10.9022,1 mmW yel =
37, 10.763,3 mmW zel =
mmiy 80,510= ,
Obr. 13
mmiz 51,191=
1000
800
1400
200y
z
Diplomová práca Lucia Fečiková
26
b) druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m
2510.33,6 mmA =
41110.2807,3 mmI y =
41010.9215,1 mmI z =
38, 10.2725,3 mmW yel =
37, 10.843,3 mmW zel =
mmiy 91,719=
i mmz 23,174=
Obr.14
1000
800
2000
200
y
z
c) piate pole 41,5 m
- prierez je taký istý ako v druhom, treťom, štvrtom poli
4.1 Normové zaťaženie
Uvažovalo sa so zoskupením zaťaženia II ( ZZ II ), pretože sa jedná o nosníky
malých rozpätí ( 1. pole - 29,5 m, 2,3,4. pole - 42,0 m , 5.pole - 41,5 m ) , na ktorých
ako vieme ZZ II nevyvolá také priehyby a ohybové momenty ako zoskupenie
zaťaženia I ( ZZ I ) a štvornápravové vozidlo ( 4NV ). Ďalej sa uvažovalo len
ZZI a 4 NV, ktorými sa postupne zaťažovali vyšetrované nosníky 2 a 4. Z výsledkov
priehybov a ohybových momentov sa dospelo k záveru, že pre všetky mostné polia
rozhodovalo zoskupenie zaťaženia I.
Diplomová práca Lucia Fečiková
27
4.1.1 Výpočet ohybových momentov
Prvé pole – 29,5 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.15
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.16
Tabuľka 1
nosník poloha [m]
My [kNm]
2 12,783 743,95
Diplomová práca Lucia Fečiková
28
Prvé pole – 29,5 m, 4. nosník a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.17 b) Priebeh ohybových momentov
Obr.18
Tabuľka 2 nosník poloha
[m] My
[kNm] 4 15,733 613,48
Diplomová práca Lucia Fečiková
29
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.19
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.20
Tabuľka 3 nosník poloha
[m] My
[kNm] 2 22,000 1498,81
Diplomová práca Lucia Fečiková
30
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 4. nosník a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.21
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.22
Tabuľka 4 nosník poloha
[m] My
[kNm] 4 20,000 1268,13
Diplomová práca Lucia Fečiková
31
Piate pole – 41,5 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.23
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.24
Tabuľka 5
nosník poloha [m]
My [kNm]
Diplomová práca Lucia Fečiková
32
nosník poloha [m]
My [kNm]
2 21,738 1466,87 Piate pole – 41,5 m, 4. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.25
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.26
Tabuľka 6
Diplomová práca Lucia Fečiková
33
nosník poloha [m]
My [kNm]
4 19.762 1245,50
4.1.2 Výpočet priehybov
Prvé pole – 29,5 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.27
b) Priebeh deformácií
Obr.28
Tabuľka 7
Diplomová práca Lucia Fečiková
34
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 2 14,75 12,68
Prvé pole – 29,5 m, 4. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.29
b) Priebeh deformácií
Obr.30
Tabuľka 8
Diplomová práca Lucia Fečiková
35
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 4 14,75 10,22
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.31
b) Priebeh deformácií
Obr.32
Tabuľka 9
Diplomová práca Lucia Fečiková
36
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 2 21,00 21,63
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 4. nosník
a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.33
b) Priebeh deformácií
Obr.34
Tabuľka 10
Diplomová práca Lucia Fečiková
37
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 4 21,00 18,16
Piate pole – 41,5 m, 2. nosník a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.35
b) Priebeh deformácií
Obr.36
Tabuľka 11
Diplomová práca Lucia Fečiková
38
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 2 20,75 20,70
Piate pole – 41,5 m, 4. nosník a) Najúčinnejšia poloha ZZI
Obr.37
b) Priebeh deformácií
Obr.38
Tabuľka 12
Diplomová práca Lucia Fečiková
39
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 4 20,75 17,42
4.2 Skúšobné zaťaženie
Ako skúšobné zaťaženie sme použili vozidlá Tatra 815 S1 6x6, ktoré sme už
spomenuli v kapitole 2.2.
4.2.1 Výpočet ohybových momentov
Prvé pole – 29,5 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.39
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.40
Diplomová práca Lucia Fečiková
40
Tabuľka 13 nosník poloha
[m] My
[kNm] 2 15,733 732,25
Prvé pole – 29,5 m, 4. nosník a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.41
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.42 Tabuľka 14
Diplomová práca Lucia Fečiková
41
nosník poloha [m]
My [kNm]
4 15,733 648,03
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.43
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.44
Diplomová práca Lucia Fečiková
42
Tabuľka 15 nosník poloha
[m] My
[kNm] 2 23,00 1541,62
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 4. nosník a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.45
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.46
Tabuľka 16
Diplomová práca Lucia Fečiková
43
nosník poloha [m]
My [kNm]
4 20,00 1300,35
Piate pole – 41,5 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.47
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.48
Diplomová práca Lucia Fečiková
44
Tabuľka 17 nosník poloha
[m] My
[kNm] 2 22,726 1516,96
Piate pole – 41,5 m, 4. nosník a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.49
b) Priebeh ohybových momentov
Obr.50
Diplomová práca Lucia Fečiková
45
Tabuľka 18 nosník poloha
[m] My
[kNm] 4 21,738 1282,98
4.2.2 Výpočet priehybov
Prvé pole – 29,5 m, 2. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.51
b) Priebeh deformácií
Obr.52
Diplomová práca Lucia Fečiková
46
Tabuľka 19 nosník poloha
[m] calSKf , [mm]
2 14,75 12,63
Prvé pole – 29,5 m, 4. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.53
b) Priebeh deformácií
Obr.54
Tabuľka 20
Diplomová práca Lucia Fečiková
47
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 4 14,75 10,86
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 2. nosník a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.55
b) Priebeh deformácií
Obr.56
Diplomová práca Lucia Fečiková
48
Tabuľka 21 nosník poloha
[m] calSKf , [mm]
2 21,00 21,96
Druhé, tretie, štvrté pole – 42,0 m, 4. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.57
b) Priebeh deformácií
Obr.58
Diplomová práca Lucia Fečiková
49
Tabuľka 22 nosník poloha
[m] calSKf , [mm]
4 21,00 18,50
Piate pole – 41,5 m, 2. nosník a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.59
b) Priebeh deformácií
Obr.60
Tabuľka 23
Diplomová práca Lucia Fečiková
50
nosník poloha [m] calSKf ,
[mm] 2 20,75 21,12
Piate pole – 41,5 m, 4. nosník
a) Najúčinnejšia poloha vozidiel Tatra 815 S1 6x6
Obr.61
b) Priebeh deformácií
Obr.62
Diplomová práca Lucia Fečiková
51
Tabuľka 24 nosník poloha
[m] calSKf , [mm]
4 20,75 17,85
5. Analýza účinnosti polohy vozidiel na výsledný priehyb
mostnej konštrukcie
5.1 Účinnosť priehybová
Účinnosť priehybov konštrukcie mosta sa vypočítala podľa STN 73 6209, čl. 37 a
pri základnej statickej zaťažovacej skúške vyhovuje intervalu ( )0,18,0 ≤≤ fη .
Pre výpočet priehybovej účinnosti použijeme tento vzťah:
δ
η.,
,
calN
calSKf f
f=
calSKf , - priehyb od skúšobného zaťaženia
calNf , - priehyb od normového zaťaženia
5.1.1 Prvé pole ( 29,5 m )
( ) ( )
19,15,29.4,195,0
14,195,0
16,06,01 =
−=
−= −−L
δ
Tabuľka 25
prút calSKf , [mm]
δ.,calNf [mm]
Účinnosť fη
2 12,63 15,09 0,837
4 10,86 12,16 0,893
Diplomová práca Lucia Fečiková
52
5.1.2 Druhé, tretie, štvrté pole ( 42,0 m )
( ) ( )16,1
0,42.4,195,01
4,195,01
6,06,04,3,2 =−
=−
= −−Lδ
Tabuľka 26
prút calSKf , [mm]
δ.,calNf [mm]
Účinnosť fη
2 21,96 25,09 0,875
4 18,50 21,07 0,878
5.1.3 Piate pole ( 41,5 m )
( ) ( )16,1
5,41.4,195,01
4,195,01
6,06,05 =−
=−
= −−Lδ
Tabuľka 27
prút calSKf , [mm]
δ.,calNf [mm]
Účinnosť fη
2 21,12 24,01 0,880
4 17,85 20,21 0,883
5.2 Účinnosť momentová
Účinnosť momentov konštrukcie mosta sa vypočítala podľa STN 73 6209, čl. 37 a
pri základnej statickej zaťažovacej skúške vyhovuje intervalu ( )0,18,0 ≤≤ Mη .
Pre výpočet momentovej účinnosti použijeme tento vzťah:
Diplomová práca Lucia Fečiková
53
δ
η.,
,
calN
calSKM M
M=
calSKM , - moment od skúšobného zaťaženia
calNM , - moment od normového zaťaženia
5.2.1 Prvé pole ( 29,5 m )
19,11 =δ
Tabuľka 28
prút calSKM , [kNm]
δ.,calNM
[kNm]
Účinnosť Mη
2 732,25 885,30 0,827
4 648,03 730,04 0,888
5.2.2 Druhé, tretie, štvrté pole ( 42,0 m )
16,14,3,2 =δ
Tabuľka 29
prút calSKM , [kNm]
δ.,calNM [kNm]
Účinnosť Mη
2 1541,62 1738,62 0,887
4 1300,35 1471,03 0,884
5.2.3 Piate pole ( 41,5 m )
16,15 =δ Tabuľka 30
prút calSKM , [kNm]
δ.,calNM [kNm]
Účinnosť Mη
2 1516,96 1701,57 0,892
Diplomová práca Lucia Fečiková
54
prút calSKM , [kNm]
δ.,calNM [kNm]
Účinnosť Mη
4 1282,98 1444,78 0,888
Na nasledujúcich obrázkoch je znázornený priebeh priehybov od skúšobného
zaťaženia pri posúvaní vozidiel po moste v priečnom smere ( Obr. 63 až 68 )
a v pozdĺžnom smere ( Obr. 69 až 74 ).
Diplomová práca Lucia Fečiková
55
1.pole - 2.nosník, L = 29,5 mG
raf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v priečnom sm
ere
01,0
1,605x [m
]
f [mm
]
9,04
10,42
12,63
1,50,5
9,27
11,76
Obr.63
Diplomová práca Lucia Fečiková
56
00,5
1,01,5
1,605
10,85
10,19
1.pole - 4.nosník, L = 29,5 m
10,86-0,145 10,27
10,57
10,75
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v priečnom
smere
f [mm
]
x [m]
Obr.64
Diplomová práca Lucia Fečiková
57
01,0
1,605x [m
]
f [mm
]
21,96
16,12
18,33
0,51,5
20,16
2.pole - 2.nosník, L = 42,0 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v priečnom
smere
16,50
Obr.65
Diplomová práca Lucia Fečiková
58
00,5
1,01,5
1,605
18,48
17,21
2.pole - 4.nosník, L = 42,0 m
18,50-0,145
17,92
18,28
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v priečnom
smere
f [mm
]
x [m]
17,35
Obr.66
Diplomová práca Lucia Fečiková
59
1,8
01,0
x [m]
f [mm
]
21,12
17,61
0,51,5
19,38
15,83
14,78
5.pole - 2.nosník, L = 41,5 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v priečnom
smere
Obr.67
Diplomová práca Lucia Fečiková
60
00,5
1,01,5
1,605
17,82
16,59
5.pole - 4.nosník, L = 41,5 m
17,85-0,145 17,28
17,64
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v priečnom
smere
f [mm
]
x [m]
16,73
Obr.68
Diplomová práca Lucia Fečiková
61
1.pole - 2.nosník, L = 29,5 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v pozdĺžnom
smere
01,0
2,04,0
3,0x [m
]
f [mm
]
11,52
11,99
12,33
12,5512,63
Obr.69
Diplomová práca Lucia Fečiková
62
1.pole - 4.nosník, L = 29,5 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v pozdĺžnom
smere
01,0
2,04,0
3,0x [m
]
f [mm
]
9,93
10,33
10,6210,8010,85
Obr.70
Diplomová práca Lucia Fečiková
63
2.pole - 2.nosník, L = 42,0 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v pozdĺžnom
smere
01,0
2,04,0
3,0x [m
]
f [mm
]
21,40
21,96
21,71
21,90
20,97
Obr.71
Diplomová práca Lucia Fečiková
64
2.pole - 4.nosník, L = 42,0 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v pozdĺžnom
smere
01,0
2,04,0
3,0x [m
]
f [mm
]
18,02
18,48
18,2718,43
17,67
Obr.72
Diplomová práca Lucia Fečiková
65
5.pole - 2.nosník, L = 41,5 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v pozdĺžnom
s m
01,0
2,04,0
3,0x [m
]
f [mm
]
20,65
21,12
20,9321,08
20,26
Obr.73
Diplomová práca Lucia Fečiková
66
5.pole - 4.nosník, L = 41,5 m
Graf vplyvu polohy sústavy skúšobných vozidiel na priehyb v pozdĺžnom
smere
01,0
2,04,0
3,0x [m
]
f [mm
]
17,30
17,82
17,57
17,75
16,93
Obr.74
Diplomová práca Lucia Fečiková
67
5.3 Vyhodnotenie teoretických výsledkov
Na základe uvedených predchádzajúcich parametrických štúdií zmeny polohy
skúšobného zaťaženia na mostnej konštrukcií vyplývajú nasledovné poznatky:
a) Najcitlivejšie na zmenu výsledných deformácií mosta vplýva zmena polohy
skúšobného zaťaženia v priečnom smere mostnej konštrukcie, kde už pri
posune z najúčinnejšej polohy zaťažovacích vozidiel v priečnom smere o 1 m
sa zmenšujú priehyby na nosníkoch č.2 zhruba pri všetkých rozpätiach ~20%.
V prípade nosníkov č.4 už táto zmena nie je tak výrazná a dosahuje zmenu vo
výsledných deformáciách od 1 do 3 %.
b) Zmena polohy skúšobného zaťaženia v pozdĺžnom smere pri daných
rozpätiach polí nemá až taký významný vplyv, nakoľko pri zmene polohy
daného zaťaženia o 1 m v pozdĺžnom smere, zmena absolútnej deformácie sa
pohybuje maximálne od 0,3 % pre L = 42 m do 1,0 % pre L = 29,5 m.
Z uvedeného je zrejme, že na zmenu polohy v pozdĺžnom smere budú
citlivejšie mostné polia s kratším rozpätím.
c) Získané poznatky boli čiastočne overované počas statickej zaťažovacej
skúšky, ktorá potvrdila uvádzané skutočnosti.
Diplomová práca Lucia Fečiková
68
6. Statická zaťažovacia skúška
Pre mostné konštrukcie pred uvedením do prevádzky je spravidla predpísaná statická
zaťažovacia skúška. Na základe tejto skúšky akreditovaná skúšobňa odporučí, resp.
neodporučí uviesť most do užívania. SZS na mostnej konštrukcii obj.203 00 „Most
nad riekou Slaná v km 3,120 50“,na stavbe R2 Tornaľa-preložka – I etapa,sa
vykonala dňa 21.04. 2006. Skúšobné zaťaženie tvorili vozidlá TATRA 815
s nasledovnými ŠPZ a tiažami: ZV 358 AK – 24, 74 t, ZV 479 AC – 24,54 t, ZV 352
AK – 25,42 t, RA 353 AE - 26 36 t, RA 443 AI - 24 995 t, RA 298 AB – 26,24 t.
Nakoľko výsledná tiaž vozidiel sa líšila iba o 1,5% nie je potrebný prepočet
deformácií na skutočné tiaže vozidiel. Pri vyhodnocovaní výsledkov SZS budú
použité vypočítané hodnoty uvedené v kap.4.V prílohách 5 a 6 je znázornený pohľad
na mostnú konštrukciu počas SZS.
Popis statickej zaťažovacej skúšky
Skúšobné zaťaženie je popísané v kap. 2.2 Jednotlivé polohy skúšobného zaťaženia
sú zrejmé z Prílohy 3, pritom:
v polohe 1/1, 2/1, 3/1, 4/1, 5/1, - skúšobné zaťaženie pôsobilo 60 min. podľa Prílohy
3,
v polohe 1/2, 2/2, 3/2, 4/2, 5/2, - skúšobné zaťaženie pôsobilo 60 min. (odľahčenie)
podľa Prílohy 3.
Celková doba zaťažovacej skúšky bola 6 hod.
Zvislé premiestenia konštrukcie, zatlačenie ložísk a podpier bolo merané v určených
bodoch konštrukcie mosta podľa Prílohy 4 meračmi priehybomermi METRA
(0,1mm).
Diplomová práca Lucia Fečiková
69
Výsledné deformácie statickej zaťažovacej skúšky
V tab. č.31 sú, ako ukážka výsledkov SZS, uvedené hodnoty zvislých absolútnych
premiestení sledovaných bodov mostnej konštrukcie v prvom a druhom mostnom
poli tak, ako boli počas SZS zaznamenané. V tab.32 sú uvedené výsledné korigované
extrémne premiestenia (vzhľadom na pokles podpier) spolu s príslušnými kritériami
STN 73 6209:
105,1 α=<CAL
E
ww ,
2200 α=< ,wwTOT
R ,
β=> 70,wwCAL
E ,
kde α1, α2 a β sú súčinitele podľa tab. 31, STN 73 6209. Korekcia výsledných
priehybov sa vykonala vzhľadom na uvedené hodnoty zatlačenia ložísk a podpier.
V prípade súčiniteľa β nebolo príslušné kritérium splnené úplne ( 0,7> β, ale pritom
β< 1,05 ), to však znamená že skutočná konštrukcia preukázala väčšiu tuhosť akú
reprezentuje výpočtový model. Vysvetlenie môže byť v tom, že do výpočtového
modelu nebola uvažovaná železobetónová spriahajúca doska ako spojitá doska. Túto
skutočnosť potvrdili aj experimentálne merania susedných nezaťažených polí vedľa
zaťaženého poľa, kde boli namerané deformácie týchto polí odpovedajúce
deformáciám kvázi spojitého nosníka.
Diplomová práca Lucia Fečiková
70
Tabulka 31
Dátum: 21.04.2006 Pole č. 1 / N2 Pole č.1 / N4 Pole č 2 / N2 Pole č 2 / N4 MERANÝ BOD M111 M112 M113 M121 M122 M123 M211 M212 M213 M221 M222 M223
Poloha / pole
Čítanie 0,10 2,15 0,20 0,30 0,50 0,10 12,40 12,30 8,60 18,00 11,80 13,30
15´ 0,30 5,00 0,45 0,40 3,15 0,40 13,10 19,50 9,10 18,50 18,95 13,60
30´ 0,35 5,10 0,50 0,40 3,30 0,40 13,10 19,60 9,10 18,60 19,75 13,65
45´ 0,40 5,15 0,40 0,50 3,40 0,40 13,10 19,70 9,15 18,60 19,90 13,70 1/1
60´ 0,40 5,20 0,40 0,50 3,50 0,40 13,10 19,70 9,20 18,60 19,90 13,70
15´ 0,20 2,05 0,40 0,45 1,10 0,40 12,20 12,80 8,60 18,50 13,50 13,50
30´ 0,15 2,20 0,40 0,40 0,95 0,30 12,20 12,40 8,60 18,40 12,90 13,40
45´ 0,15 2,30 0,40 0,40 0,80 0,10 12,30 12,45 8,65 18,20 12,10 13,30 1/2
60´ 0,10 2,35 0,45 0,45 0,60 0,10 12,25 12,50 8,75 18,20 12,10 13,30
Diplomová práca Lucia Fečiková
71
Tabuľka 32
MERANÝ BOD Pole 1/N2 Pole 1/4 Pole 2/N2 Pole 2/4
MAXIMÁLNY PRIEHYB (mm)
TEORETICKÝ (wCAL)
12,63 10,86 21,96 18,50
PRUŽNÝ (wE)
2,90 2,75 6,95 7,60
TRVALÝ (wR)
0,10 0,025 0,05 0,20
wE / wCAL
(α1), (β) 0,23 0,25 0,32 0,41
wR / wTOT x) (α2)
0,032 0,008 0,044 0,051
x) / wTOT = wE + wR
Diplomová práca Lucia Fečiková
72
7. Záver
V predloženej práci sa analyzovala závislosť priehybu od polohy vozidla na
moste nad riekou Slaná v extraviláne obce Tornaľa. Obj. 203-00, stavba I/50 ( R2 )
Tornaľa - preložka - 1. etapa
Vzhľadom na stanovené ciele diplomovej práce bolo potrebné vykonať
overovaciu štúdiu danej úlohy vo forme statickej zaťažovacej skúšky uvedeného
mostného objektu. Samotnej SZS predchádzali teoretické výpočty deformácií od
normového a skúšobného zaťaženia a samotná SZS sa vykonala v zmysle STN 73
6209.
Teoretické a numerické výpočty parametrickej štúdie zmeny polohy
zaťažovacích vozidiel na zmenu veľkosti deformácie mostného objektu boli
experimentálne overené in situ počas SZS predmetného mosta. Súčasne je potrebné
poznamenať , že získané poznatky nachádzajú širšie uplatnenie v technickej praxi,
najmä však pri vykonávaní experimentálnych zaťažovacích skúšok mostných
objektov a experimentálnom výskume mostov.
Na základe výsledkov statickej zaťažovacej skúšky je možné súčasne
konštatovať, že predmetná mostná konštrukcia sa chová v zmysle požadovaných
kritérií normy STN 73 6209. Experimentálne merania ďalej potvrdili, že mostná
konštrukcia preukazuje statickú tuhosť odpovedajúcu projektovanej tuhosti mosta.
Diplomová práca Lucia Fečiková
73
Zoznam použitej literatúry: Benčat, J.: Pružnosť a pevnosť v príkladoch I
Benčat, J.: Pružnosť a pevnosť I
Novák, O. – Hořejší, J.: Statické tabulky pro stavební praxi
Moravčík, M . – Melcer, J.: Stavebná mechanika dopravných stavieb II
STN 76 6203 Zaťaženie mostov
Diplomová práca Lucia Fečiková
74
Prílohy:
1. Pozdĺžny rez mosta
2. Priečny rez mosta
3. Polohy vozidiel
4. Poloha meraných bodov
5. Celkový pohľad na most
6. Rozostavenie vozidiel Tatra na moste v priečnom smere
7. Rozostavenie vozidiel Tatra na moste v pozdĺžnom smere
8. Priehybomer METRA (0,1mm).
Diplomová práca Lucia Fečiková
75
PRÍLOHA 1
Diplomová práca Lucia Fečiková
76
PRÍLOHA 2
Diplomová práca Lucia Fečiková
77
PRÍLOHA 3
Diplomová práca Lucia Fečiková
78
PRÍLOHA 4
Diplomová práca Lucia Fečiková
79
PRÍLOHA 5
Diplomová práca Lucia Fečiková
80
PRÍLOHA 6
Diplomová práca Lucia Fečiková
81
PRÍLOHA 7
Diplomová práca Lucia Fečiková
82
PRÍLOHA 8