Transcript Žilinská univerzita v Žiline Stavebná fakulta Katedra stavebných
Slide 1
Žilinská univerzita v žiline
Stavebná fakulta
Katedra stavebných konštrukcií a mostov
Rekonštrukcie mostných konštrukcií
prof. Ing Josef Vičan, CSc.
Slide 2
Rekonštrukcie
Rekonštrukcia je súhrn činností investičného
charakteru, ktorých cieľom je adaptácia nosnej
konštrukcie na zmenené podmienky a požiadavky
prevádzky so snahou zvýšiť jej technické parametre.
Druhy rekonštrukcií:
- zosilňovanie
- obnovy
- dostavby
- výmeny
- premiestňovanie konštrukcií
- zvláštne spôsoby rekonštrukcií
Slide 3
Rekonštrukcie
Zosilňovanie je úprava prierezov a prvkov nosnej
konštrukcie s cieľom zvýšiť ich odolnosť formou
zväčšenia ich prierezových charakteristík.
Priame zosilňovanie – zosilňovaná a zosilňujúca časť
tvoria jeden konštrukčný prvok;
Nepriame zosilňovanie – dve samostatné časti.
Obnovy sú úpravy konštrukčných prvkov alebo
konštrukcií so snahou obnoviť pôvodný stav
konštrukcie po havárii alebo inej mimoriadnej udalosti.
Slide 4
Rekonštrukcie
Dostavby – nadstavby alebo prístavby predstavujú
rozšírenie existujúcej časti alebo celej konštrukcie.
Výmeny sú rekonštrukcie, pri ktorých sa nahrádza
pôvodná konštrukcia alebo jej časť novou s previazaním
na jestvujúce dispozičné usporiadanie.
Premiestňovanie je typ rekonštrukcie, pri ktorej sa časť
pôvodnej alebo celá konštrukcia premiestni s príp.
možnosťou inej formy exploatácie.
Slide 5
Rekonštrukcie
Zvláštne druhy rekonštrukcií
- nepriame zosilňovanie
- zmeny statického systému
- predpínanie
- zmena formy exploatácie konštrukcie
Slide 6
Zosilňovanie prierezov a prvkov
Zosilňovanie je možné realizovať:
• Vyňatím prvku z konštrukcie a jeho zosilnením
Efektívny spôsob zosilnenia, potreba provizórneho
podoprenia, náhrady vyňatého prvku apod. Prvok je
však zosilnený na všetko zaťaženie
• Zosilnením priamo v konštrukcii – pod napätím
Zosilnenie je efektívne len na zaťaženie, ktoré v čase
zosilňovania je vylúčené. Netreba provizórnych
opatrení.
Slide 7
Zosilňovanie osovo namáhaných prvkov
Ťahané prvky
Vyskytujú sa najmä v priehradových konštrukciách
nosných strešných konštrukcií pozemných stavieb.
Pružnostný postup:
N E d,1
A 1 f yd
N E d,2
( A 1 A 2 )f yd
1
Slide 8
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
kde: A1 je plocha zosilňovaného (pôvodného) prierezu prvku,
A2 je plocha zosilnenia prierezu,
NEd,1 je návrhová hodnota osovej sily v pôvodnom
priereze prvku pri zosilňovaní
(obvykle osová sila od stáleho zaťaženia),
NEd,2 je návrhová hodnota osovej sily priťažujúca prierez
po zosilnení, t.j. osová sila od krátkodobého
zaťaženia, ktoré bolo pri zosilňovaní vylúčené,
fyd = fy/M0 je návrhová hodnota odolnosti materiálu
zosilňovaného prierezu.
Slide 9
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Potrebnú plochu zosilnenia A2 stanovíme zo vzťahu
N E d,2
A 2 A1
1
f A N
E d,1
yd 1
(1)
Pre konštrukcie pozemných stavieb je hore uvedený
postup konzervatívny, nakoľko môžeme aplikovať
plastickú podmienku overenia spoľahlivosti prierezu
ťahaného prúta v tvare, ktorý predpokladá vyrovnanie
napätosti po celom priereze, teda plné využitie aj
zosilňujúcich častí.
Slide 10
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
N E d,1 N E d,2
( A 1 A 2 p )f yd
A 2p
1, 0
N E d,1 N E d,2
A1
1
A
f
1 yd
(2)
Porovnaním výsledných vzťahov (1) a (2) môžeme
stanoviť efektívnosť plastického prístupu.
A 2 p A 2 (1
N E d,1
A 1 f yd
)
Slide 11
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
a) pružné pôsobenie
b) plastické pôsobenie
Slide 12
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Tlačené prvky
Na rozdiel od ťahaných prvkov je dôležité pri tlačených
prvkoch aj správne umiestnenie zosilňujúcej časti
prierezu. Zosilňovaním prierezu tlačeného prvku sa mení
okrem plochy prierezu aj tuhosť celého prvku, čo
ovplyvňuje štíhlosť prúta.
Vhodným umiestnením zosilňujúcej časti prierezu možno
ušetriť na množstve pridávaného materiálu. Z teoretického
hľadiska predstavuje zosilnenie tlačeného prvku
komplikovaný problém, pretože technológiou pripojovania
prídavného materiálu sa menia imperfekcie zosilňovaného
prvku a tým aj celkové správanie sa zosilneného prvku.
Slide 13
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Z podmienky spoľahlivosti tlačeného prvku
N E d,1
1 A 1f yd
N E d,2
2 ( A 1 A 2 )f yd
1, 0
Dostaneme po úprave výraz pre potrebnú plochu
zosilnenia v tvare
A2
2
A1
1
(1 1 )
(3)
Slide 14
Zosilňovanie osovo namáhaných prvkov
1
N E d ,1
1 A 1f y d
2
N E d ,2
1 A 1f y d
= 2/1
Potrebnú plochu zosilnenia prierezu tlačeného prvku
stanovíme len za predpokladu znalosti hodnoty súčiniteľa
vzperu 2 po zosilnení. Je možné aplikovať iteračný
postup, kedy v prvom kroku zvolíme = 2/1 = 1,0 a po
určení potrebnej plochy A2 zosilnenia prierezu hodnotu
súčiniteľa vzperu 2 vypočítame podľa polohy pridaného
zosilňujúceho materiálu a následne výpočet potrebnej
plochy A2 upresníme.
Môžeme však aj nájsť potrebnú optimálnu plochu
zosilnenia výpočtom za predpokladu splnenia požiadavky
hospodárnosti zosilnenia.
Slide 15
Zosilňovanie osovo namáhaných prvkov
N
b ,R d,2
N b ,R d,1 / N c ,R d,2 N c ,R d,1 1, 0
Vzťah vyjadruje podmienku, aby prírastok vzpernej
odolnosti prvku po zosilnení bol väčší ako prírastok
prostej tlakovej odolnosti. Po úprave odvodíme
vzťah pre
v tvare
2
2
2 1
1 1 1 ( 1 2 1)
(4)
Slide 16
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Vyčíslením
vzťahu
odvodeného
vzťahu
pre
a následne dosadením výsledku do výrazu pre A2
získame optimálnu plochu zosilnenia prierezu
tlačeného prvku.
Uvedený postup zaručuje optimálne využitie
zosilňujúceho materiálu.
V praktickom postupe však sa nemusí podariť
dosiahnuť takto optimálneho stavu, nakoľko závisí od
polohy pridávaného materiálu a nie vždy je možné ho
umiestniť do optimálnej polohy.
2
Slide 17
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Príklad
Ako príklad zosilnenia prierezu tlačeného prvku
uvádzame možnosti pridania zosilňujúceho materiálu
pri valcovanom profile I 200, pri ktorom rozhoduje
vybočenie v smere osi z. Pred zosilnením profilu
vykazoval rozhodujúci prierez tlačeného prúta tieto
parametre.
A = 3,35 . 10-3m2
iy = 0,08 m
1 = 0,693
fyd = fy/M1 = 235/1,10 MPa
Slide 18
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Prierez je potrebné zosilniť, aby preniesol prírastok
osovej sily daný stupňom priťaženia po zosilnení
2
N E d,2
1 A 1f yd
0, 7 0 6
Zo vzťahu (4) stanovíme optimálny súčiniteľ vzperu po
zosilnení, ktorý po dosadení hore uvedených veličín
bude mať hodnotu 2 0,763, čomu zodpovedá pomer
= 1,10. Zo vzťahu (3) vyčíslime potrebnú plochu
zosilnenia pôvodného prierezu I 200 v hodnote A2 =
0,294 . A1 = 0,985 . 10-3m2.
Slide 19
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Ak túto plochu vyjadríme 2 príložkami P 5x100 mm,
ktoré privaríme na pásnice pôvodného profilu podľa obr.
Zosilnený prierez získa tieto parametre:
A1 + A2 = 4,35 . 10-3m2, iy = 0,0856 ,2 = 0,724 ≤ 0,763
Umiestnenie zosilnenia nevyhovuje .
Slide 20
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
a)
b)
c)
Slide 21
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Ak overíme zosilnenie pôvodného prierezu uvedené na
obr. b, získame podstatne priaznivejšiu hodnotu
súčiniteľa vzperu v hodnote 2 = 0,769, ktorá vyhovuje
optimálnej a tiež zosilnený prierez vyhovie podmienke
poľahlivosti.
V obr. c je vykreslený optimálny prípad zosilnenia
pôvodného profilu pre vzper v smere osi y pri
rovnakých zaťažovacích parametroch prúta ako pre
vzper v smere osi z.
Uvedená forma zosilnenia vykazuje hodnotu súčiniteľa
vzperu 2 = 0,8, čo je hodnota vyššia ako je potrebná
a prierez bezpečne vyhovie podmienke spoľahlivosti.
Slide 22
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
V prípade prierezu klasifikovaných do tried 1 a 2
namáhaných statickým zaťažením je možné využiť ich
plastickú rezervu a prierez overiť na podmienku
spoľahlivosti v tvare
N E d,1 N E d,2
2 ( A 1 A 2 )f yd
1, 0
Nakoľko však nie vždy je dostatočne preukázateľná
kvalita oceli zosilňovaného prvku a nie sú postačujúce
znalosti o plastickej rezerve starších ocelí, neodporúča
sa postup podľa tohto vzťahu zovšeobecňovať. Je
vhodnejšie ušetriť množstvo pridávaného zosilňujúceho
materiálu hľadaním jeho optimálnej polohy po
zosilňovanom priereze tlačeného prvku.
Slide 23
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Nosníky
Najčastejší prípad zosilňovania.
Prierez triedy 3
Slide 24
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Krajné vlákna pôvodného zosilňovaného prierezu
musia spĺňať podmienku spoľahlivosti v tvare
M E d,1
W e l,1 f yd,1
kde
M E d,2
h1
1, 0
(5)
W e l,z f yd,1 h z
h1
je výška pôvodného prierezu pred zosilnením,
hz
výška zosilneného prierezu,
Wel,1 je elastický modul pôvodného prierezu pred
zosilnením,
Wel,z je elastický modul prierezu po zosilnení,
fyd,1 = fy1/MO je návrhová hodnota odolnosti
materiálu zosilňovaného prierezu.
Slide 25
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Ak zosilňujeme prierez materiálom tej istej kvality ako
je
materiál
pôvodného
prierezu,
podmienka
spoľahlivosti zabezpečuje overenie spoľahlivosti celého
prierezu vrátane zosilňujúcej časti. Ak sú kvality
materiálov rozdielne, je potrebné kontrolovať aj krajné
vlákna zosilňujúcej časti podmienkou
M E d,2
W e l,z f yd,2
1, 0
(6)
Slide 26
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Optimálneho zosilňovania prierezu namáhaného
ohybom dosiahneme ak krajné vlákna pôvodného
prierezu a zosilneného prierezu budú rovnako využité.
Táto podmienka znamená dosiahnutie návrhovej
odolnosti súčasne v obidvoch krajných vláknach a jej
aplikáciou získame za predpokladu fyd,1 = fyd,2 = fyd
hodnotu požadovaného pomeru výšok prierezu pred (h1)
a po zosilnení (hz) v tvare
h1
hz
1
M E d,1
W e l,1 f yd
(7)
Slide 27
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Prierezy triedy 1, 2
V prípade prierezov triedy 1 a 2 je možné využiť ich
plastickú
rezervu
čiastočným
alebo
úplným
splastizovaním prierezu.
Čiastočnú plastizáciu pôvodného prierezu dosiahneme,
ak za podmienku spoľahlivosti volíme iba vzťah (6),
ktorý kontroluje pružný stav v krajných vláknach
zosilňujúcej časti, ale nevšíma si napätosti v krajných
vláknach zosilňovanej časti prierezu.
Slide 28
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
a)
b)
Z podmienky dosiahnutia návrhovej hodnoty odolnosti
fyd,1 pôvodného materiálu vo vláknach vo vzdialenosti hel/2
od neutrálnej osi prierezu v tvare
M E d,1 h e l
W e l,1 h 1
M E d,2 h e l
W e l,z h z
f yd,1
Slide 29
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
určíme výšku pružnej časti prierezu vzťahom
h el
h1
f yd,2 h 1
f yd,1 h z
M E d,1
W e l,1 f yd,1
z ktorého splastizovanú časť definuje vzťah
h 1p l
h1 h el
2
1
1
f yd,2 h 1
f yd,1 h z
M E d,1
W e l,1f yd,1
Slide 30
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Pri úplnom splastizovaní pôvodného ako aj pridaného
zosilňujúceho materiálu sa jeho ohybová odolnosť
stanoví s využitím priebehu napätosti podľa obr. b)
M pl , Rd
f yd ,1
f yd , 2 W pl , z W pl ,1 (1
f yd , 2
a)
)
b)
Slide 31
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Spoľahlivosť
podmienky
prierezu
overíme
pomocou
M E d,1 M E d,2 M p l,R d
Z podmienky spoľahlivosti je možné stanoviť plochu
potrebnú na zosilnenie prierezu tak, aby preniesol
priťaženie charakterizované ohybovým momentom MSd,2
Celkovú požadovanú plochu zosilnenia určuje vzťah
M E d ,1 + M E d ,2 W p l,1 f yd ,1
A2 4
h 1 1 f yd ,2
h
z
h1
Slide 32
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Za predpokladu malého priťaženia MEd,2 bude platiť ψ ≈1
sa vzťah zjednoduší a umožní priamy výpočet potrebnej
plochy zosilnenia
M Sd,1 M Sd,2 W pl,1 f y d,1
A 2 2
h 1 f y d,2
(8)
Slide 33
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Zovšeobecnením postupu zosilnenia prierezu namáhaného
ohybom je prípad zosilnenia nesymetrického prierezu.
Ak považujeme za medzný stav zosilneného prierezu
dosiahnutie návrhovej odolnosti materiálu v krajných
vláknach zosilňovaného pôvodného prierezu, podmienka sa
zovšeobec-ní do tvarov
M E d,1
W e l,1 1 f yd,1
M E d,1
W e l,1 2 f yd,1
M E d,2
e1 e
W e l,z1 f yd,1
e z1
1, 0 p re h o rn é v lá k n a
M E d,2
e2 e
W e l,z 2 f yd,1
e z2
1, 0 p re d o ln é v lá k n a
(9)
(10)
Slide 34
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Wel,1 je elastický modul prierezu pre horné vlákna pôvodného prierezu,
Wel,12 je elastický modul prierezu pre dolné vlákna pôvodného prierezu,
Wel,z1 je elastický modul prierezu pre horné vlákna zosilneného prierezu,
Wel,z2 je elastický modul prierezu pre dolné vlákna zosilneného prierezu.
Slide 35
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Za podmienku hospodárnosti zosilnenia môžeme
považovať dosiahnutie návrhovej odolnosti v obidvoch
krajných vláknach pôvodného prierezu súčasne.
Porovnaním vzťahov (9) a (10) získame výraz pre posun
ťažiskovej osi zosilneného prierezu v tvare
e
e2
h1
(e 2 e 1 )(1
M E d,1
M E d,2
)
I yz
I y1
Hore opísaný prístup sa uplatní aj pre prierezy triedy 4.
Pri týchto prierezoch vzniká nesymetria v dôsledku
vydúvania štíhlych častí, najmä steny, čo sa v praktických
výpočtoch zohľadňuje pomocou efektívnej prierezovej
plochy v zmysle príslušných noriem.
Slide 36
Technológia zosilňovania
Zosilňovanie pôvodných prierezov je vhodné realizovať
zvaraním – podmienkou je zvariteľný materiál.
Pri zváraní prídavnej časti je potrebné venovať zvýšenú
pozornosť kvalite zvarov a rešpektovať postup zvárania
odporučený zváracím technológom.
Postup zvarovania by mal vylúčiť vznik nepriaznivých
pnutí od zvarovania,
V zásade uprednostňujeme symetrické zvary realizované
elektródami menšieho prierezu.
Je potrebné sa vyhýbať hromadeniu zvarov, vytváraniu
vrubov a detailov sprevádzaných špičkami napätia
iniciujúcimi krehký alebo únavový lom pri dynamicky
namáhaných konštrukciách.
Slide 37
Technológia zosilňovania
Zosilňovanie nitovaných prierezov zváraním
Slide 38
Technológia zosilňovania
Pri nezvariteľnom materiále sa zosilnenie nitovaného
prierezu realizuje pridaním príložky prípadne vhodne
umiestnených uholníkov.
Tento prístup si však vyžaduje roznitovanie prierezu –
zmena napätosti po priereze.
Efekt zosilnenia sa tak výrazne znižuje, nakoľko obnovenie
prierezu vrátane pridanej zosilňujúcej časti je pre pôsobiace
namáhanie neúčinné a jeho efekt sa prejaví len pre
zaťaženie, ktoré bude počas realizácie zosilnenia vylúčené.
Nity v zosilňovanom priereze môžeme nahrádiť skrutkami
alebo pri prvkoch mostných konštrukcií uprednostňujeme
vysokopevné skrutky 8.8 a 10.9.
Slide 39
Technológia zosilňovania
Zosilňovanie nitovaných prierezov nitovaním
Slide 40
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Zosilňovanie prierezov oceľových prvkov spriahnutím s
betónovou zosilňujúcou časťou vznikajú kompozitné
oceľobetónové prierezy.
Touto metódou zosilňovania sa zvyšuje:
• odolnosť prierezov,
• tuhosť celého prvku s cieľom zvýšiť odolnosť proti
strate stability tvaru prvku alebo konštrukcie.
Je však potrebné venovať zvýšenú pozornosť priťaženiu
pôvodnej konštrukcie respektíve jej prvku, ktoré zo sebou
tento spôsob zosilňovania prináša.
Slide 41
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Optimálny prípad zosilnenia spriahnutím s betónom je
vtedy, ak betónová časť bola súčasťou pôvodnej
konštrukcie, ale nebola zapojená do spolupôsobenia
s časťou oceľovou. Vtedy dimenzie oceľovej konštrukcie
zohľadňujú vplyv tiaže betónovej časti a ich vzájomné
spriahnutie
do
kompozitného
systému
bude
najefektívnejšie.
Ak sa však betónová zosilňujúca časť pridáva v priebehu
exploatácie konštrukcie, takže vplyv tiaže betónovej časti
je potrebné zohľadniť dodatočne, nebýva táto metóda
zosilňovania veľmi efektívna.
Slide 42
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Betónová zosilňujúca časť sa umiestňuje v zosilňovanom
priereze vždy do jeho tlačenej časti. Preto sa spriahnutím
zosilňujú najmä ohýbané prvky, prípadne prvky
namáhané tlakom. Betónová zosilňujúca časť je:
• monolitická,
• prefabrikovaná.
Monolitický betón vyžaduje debnenie a dobu na získanie
požadovanej pevnosti - predlženie doby rekonštrukcie a
výlúčenia prevádzky.
Betónová monolitická časť sa obvykle realizuje bez
podoprenia nosného zosilňovaného prvku – oceľová časť
musí preniesť cele stále zaťaženie.
Slide 43
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Prierezy triedy 3 a 4
a)
b)
Montáž bez medziľahlého podoprenia
S podoprením
Slide 44
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Pri monolitickej betónovej časti aplikovanej s oceľovým
prierezom triedy 3 alebo 4 je potrebné rešpektovať
z hľadiska medzného stavu únosnosti aj vplyvy
dotvarovania a zmrašťovania betónu.
Tieto reologické procesy sú funkciou času a vzhľadom
k spriahnutiu s oceľovou časťou dochádza k časovej
zmene v priebehu napätosti po spriahnutom priereze.
S časom sa napätosť sťahuje do oceľovej časti, ktorá tak
bude namáhaná viacej ako v dobe uvedenia zosilneného
prierezu do prevádzky.
Slide 45
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Prierezy triedy 1 a 2
V prípade prierezov triedy 1 a 2 je možné z hľadiska
medzného stavu únosnosti využiť plastickú odolnosť
zosilneného spriahnutého prierezu (pozri obr.).
Reologické javy ani postup zosilňovania nie je potrebné
zohľadňovať. Vyžaduje sa ale v zmysle príslušných
noriem STN EN overenie medzného stavu používateľnosti
preukázaním, že pri prevádzkovom zaťažení bude prvok
v pružnom stave.
Slide 46
Zosilovanie spriahnutím s betónom
a)
b)
Slide 47
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Pri tomto spôsobe zosilňovania sa užívajú betóny
obvyklých značiek C 16/20 až C 35/45.
Kvalitnejší betón nemá význam používať, pretože
obvykle pri overovaní spoľahlivosti rozhoduje
zosilňovaný oceľový prierez.
Ako prvky spriahnutia sa využívajú najmä tŕne prípadne
zarážky Hilti pre ich rýchlu montáž nastreľovaním na
horné povrchy oceľových častí.
Pri doskových oceľových prvkoch sa s výhodou uplatnia
spriahujúce lišty, ktoré vo fáze betonáže majú funkciu
pozdĺžnych výstuh podporujúcich doskové časti.
Slide 48
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Prefabrikovaná betónová zosilňujúca časť sa spriahuje
najčastejšie pomocou predpätých vysokopevných
skrutiek.
Overení
spoľahlivosti
prierezu
zosilneného spriahnutím s prefabrikovanou betónovou časťou je rovnaké
ako
pri
monolitickom
betóne.
V pružnostnom postupe overenia
spoľahlivosti zosilneného prierezu je
možné zanedbať reologické vplyvy,
ktoré sú pri prefabrikovaných prvkoch
nepodstatné.
Slide 49
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Mosty pozemných komunikácií vyžadujú doskovú
mostovku alebo doskový nosný podklad.
Možnosť spriahnutia dosky ako nosného podkladu s
pozdĺžníkmi alebo priečnikmi.
pozdĺžnik
priečnik
a)
b)
Slide 50
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Most cez rieku na trati Bologna-Verona v Taliansku
Slide 51
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Zosilnenie bolo realizované 300 mm hrubou doskou
spriahnutou v priečnom aj pozdĺžnom smere pomocou
trňov.
Za cenu zvýšenia stavebnej výšky mosta o cca 600 mm sa
získala kvalitná jazdná dráha zvyšujúca pohodlie
cestovania a redukujúca hlučnosť jazdy.
Okrem zlepšenia užívateľských vlastností komunikácie sa
výrazne zvýšila tuhosť mostnej konštrukcie a samozrejme
aj jej hmotnosť.
Veľkú pozornosť bolo potrebné venovať hydroizolácii,
ktorú tvoril syntetický polyuretánový náter hrúbky 4 mm.
Okrem toho bola aplikovaná antikorózna nehrdzavejúca
výstuž.
Slide 52
Zosilovanie spriahnutím s betónom
h
Spriahnutie s betónovou doskou pri moste bez mostovky
Minimálne zvýšenie
nivelety mosta, zvýšenie odolnosti s
malým
navýšením
hmotnosti,
nevhodné pre hlavné
trate
Slide 53
Zosilovanie spriahnutím s betónom
h1
hz
Pri dostatočnej odolnosti hlavných nosníkov a možnosti
upraviť niveletu mosta.
Slide 54
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Zosilnenie nosnej konštrukcie zariadenia na zachytávanie
a odstraňovanie nečistôt na Vodnom diele Hričov.
Slide 55
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Oceľový komorový spojitý trám pôdorysne lomený do
dvoch vetví kolmých na seba o rozpätiach polí 17 + 22 +
20 m v jednej vetvi a 21 + 21 m vo vetvi druhej.
Komorový trám má výšku 1 500 mm a šírku 2 000 mm.
Vzhľadom k malým hrúbkam pásov i stien (8÷10 mm)
bolo potrebné ich vystuženie.
Horný pás je vystužený 9 pozdĺžnymi výstuhami tvaru I
100 privarenými hornými pásnicami k plechu pásu.
Dolný pás je vystužený len jednou pozdĺžnou výstuhou I
100, steny sú vystužené uholníkmi ∟100 x 100 x 8 mm.
Po dvoch metroch sú vždy osadené priečne výstuhy pásov
i stien.
Slide 56
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Oceľová konštrukcia predstavuje v podstate mostnú
konštrukciu, ktorá nesie zariadenie na zachytávanie
nečistôt pred výtokom vody z priehrady a súčasne slúži
ako most pre ľahké vozidlo s drapákom, ktorým sa
nečistoty vyberajú a odvážajú na skládku.
Požiadavka na zvýšenie hmotnosti vozidiel zabezpečujúcich vyberanie a odvoz nečistôt vyvolala potrebu
overenia nosného systému.
Statickým prepočtom sa preukázala nízka zaťažiteľnosť
ortotropnej mostovky, ktorá bola pre pohyb
požadovaného kolesového vozidla nedostatočná.
Slide 57
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Hlavný nosný systém mal dostatočnú rezervu únosnosti
bolo navrhnuté zosilnenie ortotropnej mostovky jej
spriahnutím s monolitickou železobetónovou doskou,
ktorá sa vybetónovala na existujúcu mostovku
v priemernej hrúbke 120 mm.
Spriahnutie bolo zabezpečené trňami, alternatívne boli
navrhnuté aj perforované spriahujúce lišty, ktoré zvyšujú
tuhosť pásu vo fáze tvrdnutia betónu.
Slide 58
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Žilinská univerzita v žiline
Stavebná fakulta
Katedra stavebných konštrukcií a mostov
Rekonštrukcie mostných konštrukcií
prof. Ing Josef Vičan, CSc.
Slide 2
Rekonštrukcie
Rekonštrukcia je súhrn činností investičného
charakteru, ktorých cieľom je adaptácia nosnej
konštrukcie na zmenené podmienky a požiadavky
prevádzky so snahou zvýšiť jej technické parametre.
Druhy rekonštrukcií:
- zosilňovanie
- obnovy
- dostavby
- výmeny
- premiestňovanie konštrukcií
- zvláštne spôsoby rekonštrukcií
Slide 3
Rekonštrukcie
Zosilňovanie je úprava prierezov a prvkov nosnej
konštrukcie s cieľom zvýšiť ich odolnosť formou
zväčšenia ich prierezových charakteristík.
Priame zosilňovanie – zosilňovaná a zosilňujúca časť
tvoria jeden konštrukčný prvok;
Nepriame zosilňovanie – dve samostatné časti.
Obnovy sú úpravy konštrukčných prvkov alebo
konštrukcií so snahou obnoviť pôvodný stav
konštrukcie po havárii alebo inej mimoriadnej udalosti.
Slide 4
Rekonštrukcie
Dostavby – nadstavby alebo prístavby predstavujú
rozšírenie existujúcej časti alebo celej konštrukcie.
Výmeny sú rekonštrukcie, pri ktorých sa nahrádza
pôvodná konštrukcia alebo jej časť novou s previazaním
na jestvujúce dispozičné usporiadanie.
Premiestňovanie je typ rekonštrukcie, pri ktorej sa časť
pôvodnej alebo celá konštrukcia premiestni s príp.
možnosťou inej formy exploatácie.
Slide 5
Rekonštrukcie
Zvláštne druhy rekonštrukcií
- nepriame zosilňovanie
- zmeny statického systému
- predpínanie
- zmena formy exploatácie konštrukcie
Slide 6
Zosilňovanie prierezov a prvkov
Zosilňovanie je možné realizovať:
• Vyňatím prvku z konštrukcie a jeho zosilnením
Efektívny spôsob zosilnenia, potreba provizórneho
podoprenia, náhrady vyňatého prvku apod. Prvok je
však zosilnený na všetko zaťaženie
• Zosilnením priamo v konštrukcii – pod napätím
Zosilnenie je efektívne len na zaťaženie, ktoré v čase
zosilňovania je vylúčené. Netreba provizórnych
opatrení.
Slide 7
Zosilňovanie osovo namáhaných prvkov
Ťahané prvky
Vyskytujú sa najmä v priehradových konštrukciách
nosných strešných konštrukcií pozemných stavieb.
Pružnostný postup:
N E d,1
A 1 f yd
N E d,2
( A 1 A 2 )f yd
1
Slide 8
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
kde: A1 je plocha zosilňovaného (pôvodného) prierezu prvku,
A2 je plocha zosilnenia prierezu,
NEd,1 je návrhová hodnota osovej sily v pôvodnom
priereze prvku pri zosilňovaní
(obvykle osová sila od stáleho zaťaženia),
NEd,2 je návrhová hodnota osovej sily priťažujúca prierez
po zosilnení, t.j. osová sila od krátkodobého
zaťaženia, ktoré bolo pri zosilňovaní vylúčené,
fyd = fy/M0 je návrhová hodnota odolnosti materiálu
zosilňovaného prierezu.
Slide 9
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Potrebnú plochu zosilnenia A2 stanovíme zo vzťahu
N E d,2
A 2 A1
1
f A N
E d,1
yd 1
(1)
Pre konštrukcie pozemných stavieb je hore uvedený
postup konzervatívny, nakoľko môžeme aplikovať
plastickú podmienku overenia spoľahlivosti prierezu
ťahaného prúta v tvare, ktorý predpokladá vyrovnanie
napätosti po celom priereze, teda plné využitie aj
zosilňujúcich častí.
Slide 10
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
N E d,1 N E d,2
( A 1 A 2 p )f yd
A 2p
1, 0
N E d,1 N E d,2
A1
1
A
f
1 yd
(2)
Porovnaním výsledných vzťahov (1) a (2) môžeme
stanoviť efektívnosť plastického prístupu.
A 2 p A 2 (1
N E d,1
A 1 f yd
)
Slide 11
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
a) pružné pôsobenie
b) plastické pôsobenie
Slide 12
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Tlačené prvky
Na rozdiel od ťahaných prvkov je dôležité pri tlačených
prvkoch aj správne umiestnenie zosilňujúcej časti
prierezu. Zosilňovaním prierezu tlačeného prvku sa mení
okrem plochy prierezu aj tuhosť celého prvku, čo
ovplyvňuje štíhlosť prúta.
Vhodným umiestnením zosilňujúcej časti prierezu možno
ušetriť na množstve pridávaného materiálu. Z teoretického
hľadiska predstavuje zosilnenie tlačeného prvku
komplikovaný problém, pretože technológiou pripojovania
prídavného materiálu sa menia imperfekcie zosilňovaného
prvku a tým aj celkové správanie sa zosilneného prvku.
Slide 13
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Z podmienky spoľahlivosti tlačeného prvku
N E d,1
1 A 1f yd
N E d,2
2 ( A 1 A 2 )f yd
1, 0
Dostaneme po úprave výraz pre potrebnú plochu
zosilnenia v tvare
A2
2
A1
1
(1 1 )
(3)
Slide 14
Zosilňovanie osovo namáhaných prvkov
1
N E d ,1
1 A 1f y d
2
N E d ,2
1 A 1f y d
= 2/1
Potrebnú plochu zosilnenia prierezu tlačeného prvku
stanovíme len za predpokladu znalosti hodnoty súčiniteľa
vzperu 2 po zosilnení. Je možné aplikovať iteračný
postup, kedy v prvom kroku zvolíme = 2/1 = 1,0 a po
určení potrebnej plochy A2 zosilnenia prierezu hodnotu
súčiniteľa vzperu 2 vypočítame podľa polohy pridaného
zosilňujúceho materiálu a následne výpočet potrebnej
plochy A2 upresníme.
Môžeme však aj nájsť potrebnú optimálnu plochu
zosilnenia výpočtom za predpokladu splnenia požiadavky
hospodárnosti zosilnenia.
Slide 15
Zosilňovanie osovo namáhaných prvkov
N
b ,R d,2
N b ,R d,1 / N c ,R d,2 N c ,R d,1 1, 0
Vzťah vyjadruje podmienku, aby prírastok vzpernej
odolnosti prvku po zosilnení bol väčší ako prírastok
prostej tlakovej odolnosti. Po úprave odvodíme
vzťah pre
v tvare
2
2
2 1
1 1 1 ( 1 2 1)
(4)
Slide 16
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Vyčíslením
vzťahu
odvodeného
vzťahu
pre
a následne dosadením výsledku do výrazu pre A2
získame optimálnu plochu zosilnenia prierezu
tlačeného prvku.
Uvedený postup zaručuje optimálne využitie
zosilňujúceho materiálu.
V praktickom postupe však sa nemusí podariť
dosiahnuť takto optimálneho stavu, nakoľko závisí od
polohy pridávaného materiálu a nie vždy je možné ho
umiestniť do optimálnej polohy.
2
Slide 17
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Príklad
Ako príklad zosilnenia prierezu tlačeného prvku
uvádzame možnosti pridania zosilňujúceho materiálu
pri valcovanom profile I 200, pri ktorom rozhoduje
vybočenie v smere osi z. Pred zosilnením profilu
vykazoval rozhodujúci prierez tlačeného prúta tieto
parametre.
A = 3,35 . 10-3m2
iy = 0,08 m
1 = 0,693
fyd = fy/M1 = 235/1,10 MPa
Slide 18
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Prierez je potrebné zosilniť, aby preniesol prírastok
osovej sily daný stupňom priťaženia po zosilnení
2
N E d,2
1 A 1f yd
0, 7 0 6
Zo vzťahu (4) stanovíme optimálny súčiniteľ vzperu po
zosilnení, ktorý po dosadení hore uvedených veličín
bude mať hodnotu 2 0,763, čomu zodpovedá pomer
= 1,10. Zo vzťahu (3) vyčíslime potrebnú plochu
zosilnenia pôvodného prierezu I 200 v hodnote A2 =
0,294 . A1 = 0,985 . 10-3m2.
Slide 19
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Ak túto plochu vyjadríme 2 príložkami P 5x100 mm,
ktoré privaríme na pásnice pôvodného profilu podľa obr.
Zosilnený prierez získa tieto parametre:
A1 + A2 = 4,35 . 10-3m2, iy = 0,0856 ,2 = 0,724 ≤ 0,763
Umiestnenie zosilnenia nevyhovuje .
Slide 20
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
a)
b)
c)
Slide 21
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
Ak overíme zosilnenie pôvodného prierezu uvedené na
obr. b, získame podstatne priaznivejšiu hodnotu
súčiniteľa vzperu v hodnote 2 = 0,769, ktorá vyhovuje
optimálnej a tiež zosilnený prierez vyhovie podmienke
poľahlivosti.
V obr. c je vykreslený optimálny prípad zosilnenia
pôvodného profilu pre vzper v smere osi y pri
rovnakých zaťažovacích parametroch prúta ako pre
vzper v smere osi z.
Uvedená forma zosilnenia vykazuje hodnotu súčiniteľa
vzperu 2 = 0,8, čo je hodnota vyššia ako je potrebná
a prierez bezpečne vyhovie podmienke spoľahlivosti.
Slide 22
Zosilňovanie osovo namáhaných
prvkov
V prípade prierezu klasifikovaných do tried 1 a 2
namáhaných statickým zaťažením je možné využiť ich
plastickú rezervu a prierez overiť na podmienku
spoľahlivosti v tvare
N E d,1 N E d,2
2 ( A 1 A 2 )f yd
1, 0
Nakoľko však nie vždy je dostatočne preukázateľná
kvalita oceli zosilňovaného prvku a nie sú postačujúce
znalosti o plastickej rezerve starších ocelí, neodporúča
sa postup podľa tohto vzťahu zovšeobecňovať. Je
vhodnejšie ušetriť množstvo pridávaného zosilňujúceho
materiálu hľadaním jeho optimálnej polohy po
zosilňovanom priereze tlačeného prvku.
Slide 23
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Nosníky
Najčastejší prípad zosilňovania.
Prierez triedy 3
Slide 24
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Krajné vlákna pôvodného zosilňovaného prierezu
musia spĺňať podmienku spoľahlivosti v tvare
M E d,1
W e l,1 f yd,1
kde
M E d,2
h1
1, 0
(5)
W e l,z f yd,1 h z
h1
je výška pôvodného prierezu pred zosilnením,
hz
výška zosilneného prierezu,
Wel,1 je elastický modul pôvodného prierezu pred
zosilnením,
Wel,z je elastický modul prierezu po zosilnení,
fyd,1 = fy1/MO je návrhová hodnota odolnosti
materiálu zosilňovaného prierezu.
Slide 25
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Ak zosilňujeme prierez materiálom tej istej kvality ako
je
materiál
pôvodného
prierezu,
podmienka
spoľahlivosti zabezpečuje overenie spoľahlivosti celého
prierezu vrátane zosilňujúcej časti. Ak sú kvality
materiálov rozdielne, je potrebné kontrolovať aj krajné
vlákna zosilňujúcej časti podmienkou
M E d,2
W e l,z f yd,2
1, 0
(6)
Slide 26
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Optimálneho zosilňovania prierezu namáhaného
ohybom dosiahneme ak krajné vlákna pôvodného
prierezu a zosilneného prierezu budú rovnako využité.
Táto podmienka znamená dosiahnutie návrhovej
odolnosti súčasne v obidvoch krajných vláknach a jej
aplikáciou získame za predpokladu fyd,1 = fyd,2 = fyd
hodnotu požadovaného pomeru výšok prierezu pred (h1)
a po zosilnení (hz) v tvare
h1
hz
1
M E d,1
W e l,1 f yd
(7)
Slide 27
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Prierezy triedy 1, 2
V prípade prierezov triedy 1 a 2 je možné využiť ich
plastickú
rezervu
čiastočným
alebo
úplným
splastizovaním prierezu.
Čiastočnú plastizáciu pôvodného prierezu dosiahneme,
ak za podmienku spoľahlivosti volíme iba vzťah (6),
ktorý kontroluje pružný stav v krajných vláknach
zosilňujúcej časti, ale nevšíma si napätosti v krajných
vláknach zosilňovanej časti prierezu.
Slide 28
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
a)
b)
Z podmienky dosiahnutia návrhovej hodnoty odolnosti
fyd,1 pôvodného materiálu vo vláknach vo vzdialenosti hel/2
od neutrálnej osi prierezu v tvare
M E d,1 h e l
W e l,1 h 1
M E d,2 h e l
W e l,z h z
f yd,1
Slide 29
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
určíme výšku pružnej časti prierezu vzťahom
h el
h1
f yd,2 h 1
f yd,1 h z
M E d,1
W e l,1 f yd,1
z ktorého splastizovanú časť definuje vzťah
h 1p l
h1 h el
2
1
1
f yd,2 h 1
f yd,1 h z
M E d,1
W e l,1f yd,1
Slide 30
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Pri úplnom splastizovaní pôvodného ako aj pridaného
zosilňujúceho materiálu sa jeho ohybová odolnosť
stanoví s využitím priebehu napätosti podľa obr. b)
M pl , Rd
f yd ,1
f yd , 2 W pl , z W pl ,1 (1
f yd , 2
a)
)
b)
Slide 31
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Spoľahlivosť
podmienky
prierezu
overíme
pomocou
M E d,1 M E d,2 M p l,R d
Z podmienky spoľahlivosti je možné stanoviť plochu
potrebnú na zosilnenie prierezu tak, aby preniesol
priťaženie charakterizované ohybovým momentom MSd,2
Celkovú požadovanú plochu zosilnenia určuje vzťah
M E d ,1 + M E d ,2 W p l,1 f yd ,1
A2 4
h 1 1 f yd ,2
h
z
h1
Slide 32
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Za predpokladu malého priťaženia MEd,2 bude platiť ψ ≈1
sa vzťah zjednoduší a umožní priamy výpočet potrebnej
plochy zosilnenia
M Sd,1 M Sd,2 W pl,1 f y d,1
A 2 2
h 1 f y d,2
(8)
Slide 33
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Zovšeobecnením postupu zosilnenia prierezu namáhaného
ohybom je prípad zosilnenia nesymetrického prierezu.
Ak považujeme za medzný stav zosilneného prierezu
dosiahnutie návrhovej odolnosti materiálu v krajných
vláknach zosilňovaného pôvodného prierezu, podmienka sa
zovšeobec-ní do tvarov
M E d,1
W e l,1 1 f yd,1
M E d,1
W e l,1 2 f yd,1
M E d,2
e1 e
W e l,z1 f yd,1
e z1
1, 0 p re h o rn é v lá k n a
M E d,2
e2 e
W e l,z 2 f yd,1
e z2
1, 0 p re d o ln é v lá k n a
(9)
(10)
Slide 34
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Wel,1 je elastický modul prierezu pre horné vlákna pôvodného prierezu,
Wel,12 je elastický modul prierezu pre dolné vlákna pôvodného prierezu,
Wel,z1 je elastický modul prierezu pre horné vlákna zosilneného prierezu,
Wel,z2 je elastický modul prierezu pre dolné vlákna zosilneného prierezu.
Slide 35
Zosilňovanie ohýbaných prvkov
Za podmienku hospodárnosti zosilnenia môžeme
považovať dosiahnutie návrhovej odolnosti v obidvoch
krajných vláknach pôvodného prierezu súčasne.
Porovnaním vzťahov (9) a (10) získame výraz pre posun
ťažiskovej osi zosilneného prierezu v tvare
e
e2
h1
(e 2 e 1 )(1
M E d,1
M E d,2
)
I yz
I y1
Hore opísaný prístup sa uplatní aj pre prierezy triedy 4.
Pri týchto prierezoch vzniká nesymetria v dôsledku
vydúvania štíhlych častí, najmä steny, čo sa v praktických
výpočtoch zohľadňuje pomocou efektívnej prierezovej
plochy v zmysle príslušných noriem.
Slide 36
Technológia zosilňovania
Zosilňovanie pôvodných prierezov je vhodné realizovať
zvaraním – podmienkou je zvariteľný materiál.
Pri zváraní prídavnej časti je potrebné venovať zvýšenú
pozornosť kvalite zvarov a rešpektovať postup zvárania
odporučený zváracím technológom.
Postup zvarovania by mal vylúčiť vznik nepriaznivých
pnutí od zvarovania,
V zásade uprednostňujeme symetrické zvary realizované
elektródami menšieho prierezu.
Je potrebné sa vyhýbať hromadeniu zvarov, vytváraniu
vrubov a detailov sprevádzaných špičkami napätia
iniciujúcimi krehký alebo únavový lom pri dynamicky
namáhaných konštrukciách.
Slide 37
Technológia zosilňovania
Zosilňovanie nitovaných prierezov zváraním
Slide 38
Technológia zosilňovania
Pri nezvariteľnom materiále sa zosilnenie nitovaného
prierezu realizuje pridaním príložky prípadne vhodne
umiestnených uholníkov.
Tento prístup si však vyžaduje roznitovanie prierezu –
zmena napätosti po priereze.
Efekt zosilnenia sa tak výrazne znižuje, nakoľko obnovenie
prierezu vrátane pridanej zosilňujúcej časti je pre pôsobiace
namáhanie neúčinné a jeho efekt sa prejaví len pre
zaťaženie, ktoré bude počas realizácie zosilnenia vylúčené.
Nity v zosilňovanom priereze môžeme nahrádiť skrutkami
alebo pri prvkoch mostných konštrukcií uprednostňujeme
vysokopevné skrutky 8.8 a 10.9.
Slide 39
Technológia zosilňovania
Zosilňovanie nitovaných prierezov nitovaním
Slide 40
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Zosilňovanie prierezov oceľových prvkov spriahnutím s
betónovou zosilňujúcou časťou vznikajú kompozitné
oceľobetónové prierezy.
Touto metódou zosilňovania sa zvyšuje:
• odolnosť prierezov,
• tuhosť celého prvku s cieľom zvýšiť odolnosť proti
strate stability tvaru prvku alebo konštrukcie.
Je však potrebné venovať zvýšenú pozornosť priťaženiu
pôvodnej konštrukcie respektíve jej prvku, ktoré zo sebou
tento spôsob zosilňovania prináša.
Slide 41
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Optimálny prípad zosilnenia spriahnutím s betónom je
vtedy, ak betónová časť bola súčasťou pôvodnej
konštrukcie, ale nebola zapojená do spolupôsobenia
s časťou oceľovou. Vtedy dimenzie oceľovej konštrukcie
zohľadňujú vplyv tiaže betónovej časti a ich vzájomné
spriahnutie
do
kompozitného
systému
bude
najefektívnejšie.
Ak sa však betónová zosilňujúca časť pridáva v priebehu
exploatácie konštrukcie, takže vplyv tiaže betónovej časti
je potrebné zohľadniť dodatočne, nebýva táto metóda
zosilňovania veľmi efektívna.
Slide 42
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Betónová zosilňujúca časť sa umiestňuje v zosilňovanom
priereze vždy do jeho tlačenej časti. Preto sa spriahnutím
zosilňujú najmä ohýbané prvky, prípadne prvky
namáhané tlakom. Betónová zosilňujúca časť je:
• monolitická,
• prefabrikovaná.
Monolitický betón vyžaduje debnenie a dobu na získanie
požadovanej pevnosti - predlženie doby rekonštrukcie a
výlúčenia prevádzky.
Betónová monolitická časť sa obvykle realizuje bez
podoprenia nosného zosilňovaného prvku – oceľová časť
musí preniesť cele stále zaťaženie.
Slide 43
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Prierezy triedy 3 a 4
a)
b)
Montáž bez medziľahlého podoprenia
S podoprením
Slide 44
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Pri monolitickej betónovej časti aplikovanej s oceľovým
prierezom triedy 3 alebo 4 je potrebné rešpektovať
z hľadiska medzného stavu únosnosti aj vplyvy
dotvarovania a zmrašťovania betónu.
Tieto reologické procesy sú funkciou času a vzhľadom
k spriahnutiu s oceľovou časťou dochádza k časovej
zmene v priebehu napätosti po spriahnutom priereze.
S časom sa napätosť sťahuje do oceľovej časti, ktorá tak
bude namáhaná viacej ako v dobe uvedenia zosilneného
prierezu do prevádzky.
Slide 45
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Prierezy triedy 1 a 2
V prípade prierezov triedy 1 a 2 je možné z hľadiska
medzného stavu únosnosti využiť plastickú odolnosť
zosilneného spriahnutého prierezu (pozri obr.).
Reologické javy ani postup zosilňovania nie je potrebné
zohľadňovať. Vyžaduje sa ale v zmysle príslušných
noriem STN EN overenie medzného stavu používateľnosti
preukázaním, že pri prevádzkovom zaťažení bude prvok
v pružnom stave.
Slide 46
Zosilovanie spriahnutím s betónom
a)
b)
Slide 47
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Pri tomto spôsobe zosilňovania sa užívajú betóny
obvyklých značiek C 16/20 až C 35/45.
Kvalitnejší betón nemá význam používať, pretože
obvykle pri overovaní spoľahlivosti rozhoduje
zosilňovaný oceľový prierez.
Ako prvky spriahnutia sa využívajú najmä tŕne prípadne
zarážky Hilti pre ich rýchlu montáž nastreľovaním na
horné povrchy oceľových častí.
Pri doskových oceľových prvkoch sa s výhodou uplatnia
spriahujúce lišty, ktoré vo fáze betonáže majú funkciu
pozdĺžnych výstuh podporujúcich doskové časti.
Slide 48
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Prefabrikovaná betónová zosilňujúca časť sa spriahuje
najčastejšie pomocou predpätých vysokopevných
skrutiek.
Overení
spoľahlivosti
prierezu
zosilneného spriahnutím s prefabrikovanou betónovou časťou je rovnaké
ako
pri
monolitickom
betóne.
V pružnostnom postupe overenia
spoľahlivosti zosilneného prierezu je
možné zanedbať reologické vplyvy,
ktoré sú pri prefabrikovaných prvkoch
nepodstatné.
Slide 49
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Mosty pozemných komunikácií vyžadujú doskovú
mostovku alebo doskový nosný podklad.
Možnosť spriahnutia dosky ako nosného podkladu s
pozdĺžníkmi alebo priečnikmi.
pozdĺžnik
priečnik
a)
b)
Slide 50
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Most cez rieku na trati Bologna-Verona v Taliansku
Slide 51
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Zosilnenie bolo realizované 300 mm hrubou doskou
spriahnutou v priečnom aj pozdĺžnom smere pomocou
trňov.
Za cenu zvýšenia stavebnej výšky mosta o cca 600 mm sa
získala kvalitná jazdná dráha zvyšujúca pohodlie
cestovania a redukujúca hlučnosť jazdy.
Okrem zlepšenia užívateľských vlastností komunikácie sa
výrazne zvýšila tuhosť mostnej konštrukcie a samozrejme
aj jej hmotnosť.
Veľkú pozornosť bolo potrebné venovať hydroizolácii,
ktorú tvoril syntetický polyuretánový náter hrúbky 4 mm.
Okrem toho bola aplikovaná antikorózna nehrdzavejúca
výstuž.
Slide 52
Zosilovanie spriahnutím s betónom
h
Spriahnutie s betónovou doskou pri moste bez mostovky
Minimálne zvýšenie
nivelety mosta, zvýšenie odolnosti s
malým
navýšením
hmotnosti,
nevhodné pre hlavné
trate
Slide 53
Zosilovanie spriahnutím s betónom
h1
hz
Pri dostatočnej odolnosti hlavných nosníkov a možnosti
upraviť niveletu mosta.
Slide 54
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Zosilnenie nosnej konštrukcie zariadenia na zachytávanie
a odstraňovanie nečistôt na Vodnom diele Hričov.
Slide 55
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Oceľový komorový spojitý trám pôdorysne lomený do
dvoch vetví kolmých na seba o rozpätiach polí 17 + 22 +
20 m v jednej vetvi a 21 + 21 m vo vetvi druhej.
Komorový trám má výšku 1 500 mm a šírku 2 000 mm.
Vzhľadom k malým hrúbkam pásov i stien (8÷10 mm)
bolo potrebné ich vystuženie.
Horný pás je vystužený 9 pozdĺžnymi výstuhami tvaru I
100 privarenými hornými pásnicami k plechu pásu.
Dolný pás je vystužený len jednou pozdĺžnou výstuhou I
100, steny sú vystužené uholníkmi ∟100 x 100 x 8 mm.
Po dvoch metroch sú vždy osadené priečne výstuhy pásov
i stien.
Slide 56
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Oceľová konštrukcia predstavuje v podstate mostnú
konštrukciu, ktorá nesie zariadenie na zachytávanie
nečistôt pred výtokom vody z priehrady a súčasne slúži
ako most pre ľahké vozidlo s drapákom, ktorým sa
nečistoty vyberajú a odvážajú na skládku.
Požiadavka na zvýšenie hmotnosti vozidiel zabezpečujúcich vyberanie a odvoz nečistôt vyvolala potrebu
overenia nosného systému.
Statickým prepočtom sa preukázala nízka zaťažiteľnosť
ortotropnej mostovky, ktorá bola pre pohyb
požadovaného kolesového vozidla nedostatočná.
Slide 57
Zosilovanie spriahnutím s betónom
Hlavný nosný systém mal dostatočnú rezervu únosnosti
bolo navrhnuté zosilnenie ortotropnej mostovky jej
spriahnutím s monolitickou železobetónovou doskou,
ktorá sa vybetónovala na existujúcu mostovku
v priemernej hrúbke 120 mm.
Spriahnutie bolo zabezpečené trňami, alternatívne boli
navrhnuté aj perforované spriahujúce lišty, ktoré zvyšujú
tuhosť pásu vo fáze tvrdnutia betónu.
Slide 58
Zosilovanie spriahnutím s betónom