UNIVERZITET U BIHAĆU TEHNIČKI FAKULTET BIHAĆ
SEMESTRALNI RAD MOSTOVI
ARMIRANOBETONSKI MOST Predmetni nastavnik: doc.dr. Edis Softić, dipl.ing.građ.
Student: Amel Ljubijankić,br.ind.521 Bihać, juni, 2015.
1. TEHNIČKI OPIS Most je građevina koja prevodi prometnice ili pruge preko neke zapreke. Na osnovu projekta saobraćajnice čija trasa prelazi preko rijeke sa jedne
obale na drugu došlo je do potrebe projektovanja mosta koji će služiti prvenstveno za saobraćaj motornih vozila. Most je predviđen bez horizontalnih krivina. Ovaj most karakteriše saobraćaj u dva smjera, tj. prisustvo dvije kolovozne trake, te i dvije pješačke staze za stalnu kretnju pješaka. Na usvojenom profilu terena isprojektovan je drumski dvosmjerni armiranobetonski most. Tokom projektovanja vođeno je računa o ekonomskim, izvođačkim i estetskim zahtjevima. Korisna širina mosta se sastoji od potrebnog slobodnog profila za dvosmjerni saobraćaj (normalnog kolosjeka ), koja iznosi 7,00 m i dvije pješačke staze 2x1,50 m, što daje ukupnu korisnu širinu mosta od 10,00 m. Niveleta mosta vezuje se za gornju ivicu asfalta a predstavljena je linijom koja ide sredinom kolovoza. Most treba projektovati sa šemom opterećenja. Geološki sastav tla je prethodno ispitan. Prema uslovima protoka rijeke, uz obezbjeđenje zaštitne visine između nivoa stogodišnje vode i donje ivice konstrukcije odabran je svijetli otvor mosta od 8,00 m. Uzimajući u obzir profil terena i sastav tla te estetske, ekonomske i funkcionalne zahtjeve, usvojen je armiranobetonski most statičkog sistema kontinualni nosač na tri polja u rasponu od 2*35 + 50, sa jednakom visinom glavnog nosača. Glavni nosač čine dva„I“ nosača jednakog poprečnog presjeka . Konstrukcija glavnog nosača izvodit će se od betona MB 40. Ukupna dužina mostovske konstrukcije je 132,05 m, a korisna širina mosta je 10,00 m. Most je simetričnog oblika. Gornja konstrukcija mosta oslonjena je na tri „I“ nosača koji su izrađeni od prednapregnutog betona i postavljeni na jednakim rastojanjima. Kolovozna ploča je urađena kao ploča oslonjena u jednom pravcu ojačana vutama. Ploča je u jednostranom nagibu od 1,7 % zbog odvođenja vode iz drumske povrsine. Iznad ploče se nalazi sloj za ljepljenje, hidroizolaciju, zaštitni sloj asfalt betona i habajući sloj asfalt beton. KONZOLA PJEŠAČKE STAZE Konzole pješačkih staza su raspona 1,50 m. Na ivici konzola je vijenac u kojeg su ankerovani stubići ograde visine 1,10 m. Pješačke staze su prekrivene slojem lijevenog asfalta od 3,0 cm i imaju poprečni pad od 3,0% ka kolosjeku. Na osnovu usvojene dužine konzole od 1,50 m izvršena je analiza opterećenja. Debljina konzole je promjenljiva i kreće se od 21,00 cm na kraju do 25,00 cm u uklještenju. Usvojen je beton MB 40 i armatura RA 400/500.
1
GLAVNI NOSAČ Proračun glavnog nosača izvršen je za: -
Sopstvenu težinu g Dodatno stalno opterećenje Δg Korisno opterećenje p
Statički uticaji su dobiveni uz pomoć računara, programskim paketom Tower. Iz tako dobivenih vrijednosti momenata i transferzalnih sila, kao i pomjeranja reakcija za stalno opterećenje, te uticajnih linija za momente i transferzalne sile u po 10 tačaka u svakom polju određeni su maksimalni i minimalni uticaji. Zbog simetričnosti opterećenja kao glavni nosač su usvojena sva tri rebra, cijela kolovozna ploča i dio pješačkih staza.
STUBOVI GLAVANOG NOSAČA Reakcije sa glavnog nosača se preko neoprenskih ležišta prenose na stubove. Pošto su stubovi u fazi malog ekscentriciteta usvojena je minimalna konstruktivna armatura RA 400/500 i beton MB 30.
LEŽIŠTA Usvojena su armirana elastomjerna ležišta i to tako da je na lijevom obalnom stubu usvojeno nepokretno ležište, dok je na srednjim i desnom obalnom stubu usvojeno pokretno ležište.
TEMELJENJE OBJEKTA Prema geološkom izvještaju na projektovanoj dubini temeljenja očekuje se glina. Prema njenim karakteristikama, uzetim iz geološkog izvještaja, u statičkom proračunu dobivena je dozvoljena nosivost tla i iznosi 325,00 kN/m2, što je poslužilo za određivanje dimenzija temelja. Kada se iskopa temeljna jama na projektovanu kotu temeljenja neophodno je pozvati projektanta da se uz prisustvo geologa potvrdi kvalitet tla sa kojim se računalo u projektu, te u slučaju nekih odstupanja predloži izmjena temeljenja. Dimenzije temelja su određene iz uslova da na 2
temeljnoj spojnici nigdje nema napona zatezanja. Temelj je armiran sa armaturom RA 400/500 i izvodi se od betona MB 30.
TEHNOLOGIJA IZVOĐENJA RADOVA Izvođenje radova je podjeljeno u više faza: 1. Faza: zemljani radovi Izvode se temeljne jame za temeljenje masivnih obalnih i srednjih stubova. Potrebno je izvršiti iskop za temelje uz prisustvo vode u materijalu IV kategorije sa odvozom na deponiju. 2. Faza: temeljenje i izrada stubova Konstrukcija se temelji u dobrom tlu. Temelji mosta su od betona MB 30 i postavljaju se preko sloja nabijenog betona MB 15 debljine 30 cm. Prije betoniranja temelja postavljaju se armaturni koševi RA 400/500 u skladu sa projektnim rješenjem. Betoniranje temelja se obavlja kontinualno, direktnim sipanjem betona u oplatu. 3. Faza: postavljanje skele i oplate Za otvore mosta koriste se čelične rešetke, a za izgradnju krajnjih dijelova mosta postavlja se posebna skela. Na tako dobivenu skelu montira se sekundarna skela. Spuštanje skele po završenom betoniranju treba izvršiti istovremeno da ne bi došlo do nesimetričnog opterećenja. 4. Faza: betoniranje glavnog nosača Prije betoniranja glavnog nosača postavlja se armatura u skladu sa projektnim rješenjem. Samo betoniranje izvodi se po fazama da bi se izbjegli efekti skupljanja betona. Prekid betoniranja se vrši po dužini glavnog nosača i pri tome treba voditi računa o kapacitetu fabrike betona i da prekid betoniranja ne treba vršiti u zonama najvećih uticaja. 5. Faza: ispitivanje mosta Prije puštanja mosta u saobraćaj potrebno je izvršiti ispitivanje mosta probnim opterećenjem. Prilikom ispitivanja vrše se mjerenja ugiba, nagiba i lokalnih deformacija. Ispitivanje glavnog nosača vrši
3
se za ekstremne uticaje u svakom polju posebno i ona se upoređuju sa računski dobivenim vrijednostima. Osim ispitivanja probnim opterećenjem, potrebno je vršiti i ispitivanja ugrađenih materijala u konstrukciju, te atestiranje istih ako ne posjeduju odgovarajuće ateste.
2. STATIČKI
PRORAČUN
2.1. KONZOLA PJEŠAČKE STAZE
L=175cm,
ds=23cm Analiza opterećenja
Stalno opterećenje: -vlastita težina konzole G1=[(0,25*1,75)-(0,04*1,75)/2]*25=10 KN/m -opterećenje instalacija i izolacije: G2=1KN/m -opterećenje od pješačke staze i ivičnjaka: G3=0.92*0,2*25=4,6 KN/m Ukupno: Gu=10+1+5,5= 15,6 KN/m 4
-opterećenje od ograde
P1=1,5 KN
-opterećenje od čeone ploče
P2=1,2 KN
-opterećenje od stuba rasvjete
P3=3,0 KN
Ukupno: Pu=1,5+1,2+3= 5,7 KN
Korisno opterećenje -opterećenje staze od ljudske navale: Q1=5KN/m -moment od ograde Ma=2,2 KNm Šema opterećenja:
Stalno opterećenje: Mg=-(11*1,75*1,75/2)+4,6*1,5*1+5,7*1,55)=-(16,84+6,9+8,83)= -32,57KNm Tg=11*1,75+4,6*1,5+5,7= 31,85KN Korisno opterećenje: Mp=-(5*0.92*0,71+2,2)= -5,46KNm Tp=5*0.92= 4,6KN Opterećenje u stanju eksploatacije: Mu=1,35*Mg+1,5*Mp=1,35*32,57+1,5*5,46= 52,15KNm Tu=1,35*Tg+1,5*Tp=1,35*31,85+1,5*4,6= 50KN 5
2.2 PRORAČUN OBALNOG STUPA
Analiza opterećenja Vertikalne sile: 6
G1=0,5*2,5*1,1*25*2= 68,75KN/m2 G2=(2*2,5/2)*0,5*25*2= 62,5 KN/m2 G3=1,8*4,9*0,5*25*2= 220KN/m2 G4=0,3*4*1,2*2,5= 36KN/m2 G5=1,3*3,7*4*25= 481KN/m2 G6=1,1*2,1*1,1*25*2= 127.05KN/m2 G7=1,1*2,5*4,6*25= 316,25KN/m2 G8=1,9*1/2*4*25= 95KN/m2 G9=1,9*1/2*4*18+0,6*1,9*4*18= 150,48KN/m2 _____________________________________ ∑G=1557,53 KN/m2 Pritisak nasipa na zid
ϕ=30o
δ=2/3ϕ=20o
γ=18KN/m3
Po= γ*tg2*(45o-ϕ/2)=18* tg2*(45o-30o/2)= 6 KN/m2 P1=(1+h1)* γ*tg2*(45o-ϕ/2)=(1+3,1)*6= 24,6 KN/m2 P2=(1+h1+h2)* γ*tg2*(45o-ϕ/2)=(1+3,1+1,8)*6= 35,4 KN/m2 7
P3=(1+h1+h2+h3)* γ*tg2*(45o-ϕ/2)=(1+3,1+1,8+1,1)*6= 42 KN/m2
Sile aktivnog tlaka na zid: En=1/2(Pn-1+Pn)*hn*b E1=1/2(Po+P1)*h1*b=1/2(6+24,6)*3,1*4= 189,72 KN E2=1/2(P1+P2)*h2*b=1/2(24,6+35,4)*1,8*4= 216 KN E3=1/2(P2+P3)*h3*b=1/2(35,4+42)*1,1*4= 170,28 KN Projekcije sila aktivnog tlaka tla: E1H=E1*cosδ=189,72*cos20o=178,2KN E1V=E1*sinδ=189,72*sin20o=64,88KN E2H=E2*cosδ=216*cos20o=202,9KN E2V=E2*sinδ=216*sin20o=73,87KN E3H=E3*cosδ=170,28*cos20o=160KN E3V=E3*sinδ=170,28*sin20o=58,24KN
2.3 PRORAČUN GLAVNOG NOSAČA
Analiza opterećenja 8
Stalno opterećenje: Površina pop. presjeka: A=2,86m2 -masa jednog metra rasponskog sklopa: g=25*A=25*2,86=71,5KN/m
Dodatno stalno opterećenje: -zastor
22*0,07*7=10,78KN/m
-izolacija
21*0,01*10=2,1KN/m
-ograda
0,4*2=0,8KN/m
-vijenac, rubnjak, pj. staza
0,4*25=10KN/m
Ukupno dodatno: 23,68KN/m Ukupno stalno: 71,5+23,68= 95,18KN/m
Pokretno opterećenje: Šema opterećenja:
Pokretno opterećenje na mostu koje je neravnomjerno raspodijeljeno u poprečnom smislu preraspodjeljuje se zbog torzijske krutosti nosača. 9
Izravno opterećen nosač preuzima veći dio opterećenja, a neizravno opterećen manji. Udio preraspodjele određujemo približnim postupkom, crtajući uticajnu liniju poprečne preraspodjele.
4. OPTEREĆENJE ZBOG UBRZAVANJA I ZAUSTAVLJANJA VOZILA Pojava uzdužnih horizontalnih sila na mjestu dodirne plohe vozila i prometne podloge. OVE SILE OVISE O: • vrsti vozila • obilježjima kontakta s podlogom • trenju • ukupnoj masi vozila • niveleti • prometnim uvjetima na mostu (raskrižja, semafori)
Sl. Tipsko vozolo V600 i V 300 U većini propisa iznose: - vučna sila V = kvx P1 - kočna sila K = kkxP2
gdje su: 10
P1 i P2- mjerodavni tereti Kv, kk - vučna sila 3% od ukupnog prometnog opterećenja na mostu - sila kočenja 30% od težine vozila koja mogu usporedno proći
5. SILA OD VJETRA Vjetar je kretanje zračne mase i u osnovi predstavlja dinamičko opterećenje na konstrukcije. No, za veliku većinu mostova vjetar ne predstavlja dominantno opterećenje, pa se jednostavno njegovo dinamičko djelovanje može prevesti na čisto statičko. Veličina djelovanja vjetra na mostove izračunava se prema izrazu: W=qm,T,H.GH.CF.AS Postoje dvije veličine djelovanja vjetra: za neopterećene (prazne) mostove w=2.50 kN/m , i za opterećene (pune) mostove w=1.25 kN/m Smjer djelovanja vjetra se uzima horizontalan. Most se kontrolira na djelovanje vjetra okomito na uzdužnu os mosta. Efektivne visine pri djelovanju vjetra na prazan i pun most prikazane su na crtežu 8.10. Ako se kontrolira djelovanje vjetra na prazan most, tada se sile od vjetra kombiniraju sa svim ostalim opterećenjem ali ne i s korisnim (pokretnim) opterećenjem. Kod djelovanja sila na pun most, potrebno je odrediti kombinacije opterećenja vjetrom sukladno kombinacijama vertikalnog pokretnog tereta. Ovisi o: • brzini, smjeru, načinu djelovanja (konstantno i mirno, refuli) vjetra • visinskom položaju mosta u krajoliku • aerodinamičkim svojstvima građevine Podjela prostora na zone (važi kod nas): I zona: od 0,45 do 0,80 [kN/m2 - osnovni pritisci] II zona:od 0,80 do 1,10 III zona: od 1,10 do 1,70 - ovi iznosi se još množe s koeficijentom oblika koji za neperforirane elemente iznosi 1,6 Kod većih i na vjetar osjetljivijih mostova potrebno je analizirati ružu vjetrova. Vertikalna komponenta vjetra ne smije se uvijek zanemariti - kod dinamički osjetljivih struktura mora se uzeti u obzir!Visina mosta bitno utječe na opterećenje vjetrom – ovisnost intenziteta vjetra o visini nad tlom:
11
Sl. Efektivne visine pri djelovanju vjetra na most 6.CENTRIFUGALNA SILA a) Sila koja se javlja pri kretanju objekta po zakrivljenoj putanji i usmjerena je prema središtu zakrivljenosti b) Na mostovima se javlja pri kretanju vozila većih brzina po horizontalno i vertikalno zakrivljenim niveletama i to: - horizontalna krivina - sila djeluje poprečno - konveksna niveleta - sila djeluje vertikalno rasterećujuće(ne uzima se u obzir) - konkavna niveleta - sila djeluje vertikalno opterećujuće v2 C = kcxP ; kc = g x R Dobija sve veći značaj kod vozila velikih brzina kretanja: • centrifugalnu silu je moguće tretirati kao mirnu horizontalnu silu koja djeluje 2 m iznad gornjeg ruba asfalta na najnepovoljnijem mjestu. 7.BOČNI UDARI (sile od vijuganja vozila) -
horizontalna sila prisutna na željezničkim mostovima djeluje okomito na smjer kretanja vozila posljedica vijugavog a ne idealno pravocrtnog kretanja vozila uslijed 8.OPTEREĆENJA OD TLA
Aktivni ili pasivni pritisak na dijelove konstrukcije ovisi o: • svojstvima tla • veličini i obilježjima dodirnih površina tla i konstrukcija Javlja se kao: 12
a) b) -
vertikalno opterećenje od tla prisutno nad propustima ili kod svođenih mostova kod visokih nasipa moguća pojava rasteretnog svoda bočno opterećenje od tla na zidove i krila upornjaka jednako kao i kod svakog potpornog zida dodavanje nadsloja – zamjena korisnog opterećenja
9.OPTEREĆENJE OD DJELOVANJA VODE Djelovanje vode na stupove i upornjake često nije primjetno jersu ti elementi mosta ionako izvedeni masivno. Bitno je da se oblikuju tako da otpor kretanju vode bude što manji. Veličina pritiska vode iznosi: v2 P = k x g x A , gdje je: P – pritisak vode A – površina na koju djeluje v – brzina vode k – koeficijent oblika plohe - potrebno analizirati eventualne dinamičke utjecaje - obratiti pozornost na mogućnost donošenja plovećih predmeta - podvodni dijelovi mosta mogu biti izloženi i hidrostatskom tlakuili uzgonu kao vertikalnom djelovanju
13
