Půdorysně zakřivené spřažené ocelobetonové mosty

Ve Spojených státech půdorysně zakřivené mosty tvoří přibližně třetinu všech nově stavěných ocelových mostů. Jedná se např. o nájezdové rampy na dálnice. Moderním řešením pro tento typ mostů s nosníky tvaru I je půdorysné zakřivení hlavních nosníků. Od tohoto zakřivení vznikají v konstrukci přídavná namáhání, která je nutno zohlednit ve statickém výpočtu. Vliv těchto přídavných namáhání stoupá se zmenšujícím se poloměrem zakřivení a dá se redukovat použitím dostatečného počtu mezilehlých příčných ztužidel. Od jakého poloměru zakřivení je nutno navrhovat mezilehlá ztužidla, kolik ztužidel je nutno při návrhu použít v závislosti na poloměru zakřivení a jaké je přídavné namáhání, to jsou otázky, na které je poměrně obtížné nalézt v odborné literatuře vyčerpávající odpověď.

Cílem práce je vytvořit metodu, která na základě určitých zadaných parametrů jako jsou rozpětí L, poloměr zakřivení R, počet úseků mezi příčnými ztužidly N a průřezové charakteristiky hlavního nosníku, určí poměr napětí od vázaného kroucení k napětí od ohybu a vodorovný příčný průhyb dolní pásnice. Dalším výstupem budou praktická doporučení pro volbu teoretického výpočetního modelu konstrukce a pro modelování půdorysně zakřivených spřažených ocelobetonových mostů s horní mostovkou a nosníky tvaru I jak pro statické, tak pro dynamické výpočty. Toto řešení bude provedeno pro mezní stav použitelnosti (MSP).

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
Modální analýzu lze mimo jiné využít k posouzení přiléhavosti výpočetního modelu konstrukce. Výsledkem je optimalizovaný teoretický model konstrukce, na kterém lze provádět statické nebo dynamické výpočty. Pro experimentální ověření způsobu modelování byl vybrán ocelobetonový spřažený most ve Vráži u Berouna. Jedná se o přímý spojitý nosník o třech polích. Cílem bylo provedení verifikace výpočetního modelu a ověření vybraného způsobu modelování. Jednalo se především o způsob modelování příčného řezu, který je společný jak pro most přímý, tak i pro most s půdorysně zakřivenými hlavními nosníky. Modální analýza byla provedena ve spolupráci s katedrou stavební mechaniky a Ústředními laboratořemi FSv ČVUT. Cílem bylo zjistit frekvence vlastního kmitání a vlastní tvary konstrukce. Současně byl vytvořen prostorový výpočetní MKP model konstrukce. Model byl vytvořen v programu NEXIS 32, verze 3.20.25, jako prostorový s použitím deskostěnových a prutových prvků.

Hlavní nosníky se modelovaly včetně výztuh stojiny jako deskostěnové, jen horní pásnice byla modelována prutovými prvky. Stojina příčníků byla deskostěnová, obě pásnice prutové. Železobetonová deska byla modelována s použitím deskostěnových prvků, jejichž osa byla zadána ve střednici desky. Do modulu pružnosti desky ED se započítal jak beton, tak ocelová výztuž. Celkový modul pružnosti desky byl 40.000 MPa. Tuhé spojení desky s hlavním nosníkem bylo realizováno svislými pruty, které spojovaly horní pásnici s deskou. Jejich tuhost se zvolila tak, aby odpovídala ploše betonu nad pásnicí. Všechny geometrické charakteristiky byly zadány podle projektové dokumentace a provedeného měření konstrukce. Vlastní tvary a frekvence, zjištěné teoretickým výpočtem, se porovnány s experimentálně zjištěnými hodnotami. Sledovaly se jak hodnoty sobě si odpovídajících vlastních frekvencí, tak odpovídající si vlastní tvary pomocí koeficientu MAC.

Celý neukrácený článek včetně grafu a tabulky si můžete přečíst v čísle 2/2003.

Autor

• doc. Ing. Ryjáček Pavel Ph.D.