konstrukce p edpjatÉho pÁsu · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc...
TRANSCRIPT
![Page 1: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/1.jpg)
VYSOKÉ U�ENÍ TECHNICKÉ V BRN�BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV BETONOVÝCH A ZD�NÝCH KONSTRUKCÍ
FACULTY OF CIVIL ENGINEERINGINSTITUTE OF CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSUSTRESS RIBBON STRUCTURE
DIPLOMOVÁ PRÁCEDIPLOMA THESIS
AUTOR PRÁCE BC. LUCIE SEDLÁ�OVÁ AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE Ing. RADIM NE�AS, Ph.D.SUPERVISOR
BRNO 2015
![Page 2: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/4.jpg)
Abstrakt �
P�edm�tem diplomové práce je navržení lávky pro p�ší p�es údolí. Nejprve došlo ke srovnání t�í
variant lávek, ze kterých byla vybrána varianta p�edpjatého betonového pásu. Hlavní náplní této práce je pak návrh této konstrukce, vytvo�ení modelu v programu Ansys 12.1 a následné posouzení dle platných norem.
�
Klí�ová slova
p�edpjatý pás, lávka pro p�ší, lano, prefabrikovaný, betonový segment
�
�
Abstract �
The diploma thesis deals with a project of a pedestrian bridge across the valley. At first, there was a comparison of three options of a bridge, then the option of a prestressed concrete band was selected. The main aim of the diploma thesis is the design of the construction, the creation of a model in the programme Ansys 12.1 and the subsequent assessment in accordance with the current regulations.
Keywords
stress ribbon bridge, pedestrian bridge, cable, precast,concrete segment
![Page 5: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/5.jpg)
Bibliografická citace VŠKP
Bc. Lucie Sedlá�ová Konstrukce p�edpjatého pásu. Brno, 2015.31 s., 199 s. p�íl. Diplomová práce. Vysoké u�ení technické v Brn�, Fakulta stavební, Ústav betonových a zd�ných konstrukcí. Vedoucí práce Ing. Radim Ne�as, Ph.D.
![Page 6: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/6.jpg)
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval(a) samostatn� a že jsem uvedl(a) všechny použité informa�ní zdroje.
V Brn� dne 16.1.2015
………………………………………………………
podpis autora Bc. Lucie Sedlá�ová
![Page 7: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/7.jpg)
Pod�kování: Cht�la bych na tomto míst� pod�kovat vedoucímu diplomové práce Ing. Radimu Ne�asovi, Ph.D za jeho odborné rady a �as, který v�noval konzultacím této diplomové práce.
V Brn� dne 16.1.2015
………………………………………………………
podpis autora Bc. Lucie Sedlá�ová
![Page 8: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/8.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
7
Obsah �
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���� �!�"#���!$�"%��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����&�'(����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���)'�*���+,���-��+��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����./0����*���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1�
���2' �3�+'�*���+4����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������5�
����6' 73���*(�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������5�
������8�*'�/����3�0��(' �3�������������������������������������������������������������������������������������������������������9�
�����:���;�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������)'(����4��0���;����������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������'����'�/�����*(��<'�/���+'�*���+4����������������������������������������������������������������������������������
���6��,���*(���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1�
�������-',�����(' �3�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1�
����:���;�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1�
1��6'*'�0����+'�*���+4���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������5�
1���2�0���*����-'�;���3�'*������������������������������������������������������������������������������������������������������������5�
1�����2��' ��'(�0������-�������������������������������������������������������������������������������������������������������5�
1����6'*'�0������-���������'�/�*+7���0��;������������������������������������������������������������������������������5�
1�����6'*'�0������-������-�� -���4����0��;�������������������������������������������������������������������������������5�
1������(�0����-����'��������������������������������������������������������������������������������������������������������������5�
1��2�0���*����=�'*�'*�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������9�
1����6' 73���*(���+'�*���+4���������������������������������������������������������������������������������������������������9�
1���6��,���*(���+'�*���+4������������������������������������������������������������������������������������������������������9�
![Page 9: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/9.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
8
>������(�4+/����3�0��+'�*���+4�������������������������������������������������������������������������������������������������������9�
5��:/�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
9��6�?@$%#�A$%B!�%?!�����.%C�!B������������������������������������������������������������������������������������������������
���B:"�2�6DEA�F��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
![Page 10: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/10.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
9
1. Úvod
Cílem této diplomové práce bylo p�emost�ní fiktivního, pom�rn� hlubokého údolí
s vodním tokem. Nejprve byly navrženy t�i studie možného �ešení a jejich porovnáním
byla vybrána vhodná varianta. Následn� došlo k podrobn�jšímu návrhu vybrané varianty
a jejího posouzení dle platných norem v�etn� základní dynamické analýzy chování lávky
p�i pohybu chodc� na konstrukci.
2. Studie variant �ešení
Varianty �ešení se zam��ují na návrh konstrukce pro p�emost�ní hlubokého údolí
s vodním tokem o maximální ší�ce 88,5m v p�í�ném �ezu. S ohledem na daný p�edpoklad
byly vytvo�eny 3 možné studie �ešení.
2.1 Varianta A
Studie Varianty A byla navržena jako zav�šená lávka s jedním šikmým pylonem na levé
stran� údolí. Mostovka je tvo�ena prefabrikovanými segmenty o ší�ce 4,90m, s volnou
ší�kou pro pohyb chodc� 3,50m. Délka segmentu pak �iní 3,00m. Mostovka je
podporována záv�sy, které vybíhají z šikmého betonového pylonu výšky 27,5m a jsou
uspo�ádány semi – harfov�. Na druhou stranu záv�sy, které zajiš�ují ukotvení pylonu
v základovém bloku, tvo�í rovnob�žné uspo�ádání. Založení pylonu je provedeno
betonovou patkou, která zprost�edkovává p�enos sil od zatížení pylonu p�es piloty do
únosné základové p�dy.
![Page 11: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/11.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
10
Podélný �ez Varianty A:
P�í�ný �ez Varianty A:
![Page 12: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/12.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
11
2.2 Varianta B
Jako Varianta B byla navržena lávka ve st�ední �ásti podporovaná ocelovými oblouky.
Mostovka je mezilehlá mezi dv�ma oblouky a je tvo�ena prefabrikovanými segmenty délky
3,00m, které jsou záv�sy p�ipojeny k ocelovým oblouk�m o vzep�tí f = 12,62m. Ší�ka
segmentu je 4,40m s volnou ší�kou pro pohyb chodc� 3,50m. Jedná se o samokotvený
systém, který zajiš�uje pomocí tla�ené vzp�ry, spojující základovou patku oblouku se
základovou patkou mostovky, p�enos horizontální složky obloukové síly do mostovky.
Svislá reakce je pak p�enesena do základové p�dy pomocí pilot.
Podélný �ez Varianty B:
P�í�ný �ez Varianty B:
![Page 13: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/13.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
12
2.3 Varianta C
Variantu C tvo�í konstrukce p�edpjatého betonového pásu. Mostovka je tvo�ena
prefabrikovanými betonovými segmenty délky 3,00m a ší�ky 4,50m, které jsou
podporovány kabely lan montážních a p�edpínacích. Geometrie mostovky má tvar
paraboly 2°, s délkou p�emost�ní L = 84,00m a vzep�tím f = 1,68m. Základy jsou tvo�eny
betonovými bloky s parabolickými monolitickými náb�hy délky Ln = 6,00 m a maximální
výškou u kraje op�ry h = 0,784m. Základové bloky jsou pak ukotveny do únosné
základové vrstvy pomocí mikropilot.
Podélný �ez Varianty B:
P�í�ný �ez Varianty B:
![Page 14: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/14.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
13
2.4 Výb�r varianty
Pro podrobn�jší zpracování této diplomové práce byla vybrána Varianta C, tedy varianta
konstrukce p�edpjatého pásu. Tato varianta byla vybrána v souladu se zadáním
diplomové práce a z následujících dalších d�vod�. Konstrukce p�edpjatého pásu p�sobí
velmi tence a lehce a nejmí� bude narušovat p�vodní ráz dané lokality. Navíc je vhodná
pro p�emost�ní hlubokého údolí s nep�ístupným terénem vzhledem k postupu výstavby,
který je zcela nezávislý na terénu pod danou lávkou. Tímto výb�r varianty zohled�uje také
ekonomické hledisko, protože se �ešení obejde bez nákladných zemních úprav pro
p�ístup pod konstrukci p�edpjatého pásu.
3. VYBRANÁ VARIANTA
Jak už bylo �e�eno výše, pro podrobné zpracování byla vybrána Varianta C, tedy
konstrukce p�edpjatého betonového pásu.
3.1 Geometrie
P�edpjatý pás mostovky je tvo�en parabolou 2°. Hlavním kritériem, p�i návrhu podélného
sm�ru výchozího, stavu konstrukce byl maximální možný sklon pro pohyb osob,
s omezenou schopností pohybu. Norma udává maximální sklon pro bezbariérový p�ístup
na šikmých pochozích plochách hodnotou 1:12 (8,333%).
![Page 15: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/15.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
14
P�i délce rozp�tí paraboly L = 84,00m bylo proto navrženo vzep�tí konstrukce dle vztahu:
f = (L/2 . 2p)/2
- na hodnotu f = 1,68m.
3.2 Konstruk�ní prvky varianty
Mostovka
Mostovka je tvo�ena prefabrikovanými betonovými segmenty délky 3,00m a ší�ky 4,50m
s volnou ší�kou pro pohyb chodc� o hodnot� 3,50m. Geometrie segmentu má prom�nný
pr��ez s minimální tlouš�kou v úrovni volné ší�ky p�evád�né komunikace o hodnot�
0,170m. Celý segment byl pak navržen jako kazetový, tedy s vyleh�ením ve st�ední �ásti,
a u okraj�, kde bude docházet ke zmonolitn�ní segment� p�echází pr��ez z vyleh�eného
do plného, aby bylo zajišt�no pevn�jší spojení segment�.
Pro mostovku byl navržen beton t�ídy C50/60.
Montážní lana:
Montážní lana jsou �ešena jako soudržná, ve form� svazk�, rozložená v mostovce
symetricky na obou stranách okraje volné ší�ky p�evád�né komunikace. Jejich
zainjektování bude �ešeno dobetonávkou na stavb� zárove� se zmonolitn�ním segment�.
Na každé stran� je umíst�no 42ks lan ve 3 svazcích po 14-ti lanech.
![Page 16: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/16.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
15
Pro montážní lana byla navržena lana typu Y 1860 S7 - 15,2 – A o celkové ploše Ap =
0,01176m2.
P�edpínací lana
P�edpínací lana jsou navržena jako soudržná, ve form� monostrand� v polyethylenových
trubkách o pr�m�ru 63mm. V konstrukci bude umíst�no 10 7-mi lanových kabel�,
rozložených symetricky po volné ší�ce p�evád�né komunikace.
Pro p�edpínací lana byla navržena lana typu Y 1860 S7 - 15,2 – A o celkové ploše Ap =
0,00980m2.
3.3 Fáze výstavby
Fáze 1:
V první fázi dojde k p�íprav� staveništ� a následn� k výkopovým pracím pro vybudování
základ� a betonových op�r konstrukce.
![Page 17: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/17.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
16
Fáze 2
Dále dojde k p�edvrtání a osazení mikropilot. Vybetonování základ� a betonových op�r
lávky. Následn� se p�edepne �ást mikropilot.
Fáze 3
Po dosažení dostate�né pevnosti betonu op�r dojde k natažení montážních lan a jejich
následné p�edepnutí silou, vyrovnávající vlastní tíhu segment� mostovky. Zárove� dojde
k p�edepnutí zbylých mikropilot a za�ne vysouvání prefabrikovaných segment� do
požadované pozice. Segmenty se budou osazovat od st�edního segmentu sm�rem ke
kraj�m symetricky z obou stran.
![Page 18: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/18.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
17
Fáze 4
Po osazení všech segment� dojde k vybudování bedn�ní pro monolitický náb�h u obou
krajních betonových op�r a k jejich následnému vybetonování.
Fáze 5
Po ztvrdnutí náb�h� dojde k vybetonování spár mezi segmenty, �ím dojde k jejich
zmonolitn�ní, a dále bude aplikována betonová sm�s k zabetonování montážních lan.
Týden po vybetonování dojde k dopnutí montážních lan a p�edepnutí lan p�edpínacích.
Následn� se osadí zábradlí a zábradelní zídky a provedou se finální zemní úpravy v okolí
lávky. Po všech finálních úpravách bude konstrukce uvedena do provozu.
4. Model konstrukce
4.1 Podélný sm�r
Model pro podélný sm�r konstrukce byl zhotoven v programu Ansys 12.1. Tento program
byl zvolen hlavn� z d�vodu nutnosti zavedení �asové analýzy do modelu, která
![Page 19: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/19.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
18
zohled�uje postup výstavby konstrukce. Dále pak bylo využito možnosti nelineárních
výpo�t�, kterou program Ansys také umož�uje.
4.1.1 �asová analýza modelu
Montážní stav – time 0
Montážní stav p�edstavuje �as výstavby mostu ve chvíli, kdy jsou p�edepnuta pouze
montážní lana a všechny segmenty mostovky jsou nainstalovány na požadovaná místa na
konstrukci, ale ješt� nedošlo k jejich zmonolitn�ní. To znamená, že se konstrukce chová
jako dokonale ohebné vlákno. P�edpínací síla v montážních lanech, která je nutná
k zachycení vlastní tíhy od segment�, byla stanovena itera�n� na prost� podep�eném
modelu tak, aby došlo k tém�� nulové deformaci na konstrukci. Montážní stav byl
vyhodnocen na prost� podep�eném modelu.
Deformace na modelu v montážním stavu:
![Page 20: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/20.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
19
Normálové síly v montážním stavu:
Ohybové momenty v montážním stavu:
Na vykreslení vnit�ních sil v montážním stavu konstrukce m�žeme vid�t, že ješt� nedošlo
ke spojení segment� s op�rami a ke spojení segment� vzájemn� mezi sebou. To
znamená, že segmenty spolu nespolup�sobí a normálové síly jsou minimální.
![Page 21: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/21.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
20
Výchozí stav – time 1
Ve výchozím stavu dojde k probetonování spár mezi segmenty a jejich vetknutí do
základových blok� p�es monolitické náb�hy. Konstrukce se proto p�estává chovat jako
dokonale ohebné lano, ale stává se z ní p�edpjatý pás. Dále dojde k dopnutí montážních
lan a vnesení finálního p�edp�tí do konstrukce p�edpínacími lany. V tomto �ase také dojde
k zatížení konstrukce ostatním stálým zatížení, což v tomto p�ípad� zahrnuje zábradlí
osazené na mostovce.
Deformace ve výchozím stavu modelu:
Normálové síly ve výchozím stavu:
![Page 22: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/22.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
21
Ohybové momenty v montážním stavu:
Provozní stav – time 3
V tomto �ase dochází k zahájení provozu konstrukce. V modelu dojde k aplikaci
provozních zatížení na model a jejich kombinace. Vykreslení deformací a vnit�ních sil
kombinací zatížení je obsažen v p�íloze P4.1 Vykreslení vnit�ních sil.
Kone�ný stav – time �
Jedná se o stav na konci životnosti konstrukce, která je navržená na hodnotu 100let. Na
model jsou aplikovány všechny ztráty a zm�ny zp�sobené dotvarováním a smrš�ováním
betonu.
Ztráty na konstrukci se projeví poklesem normálové síly na konstrukci.
![Page 23: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/23.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
22
Normálové síly na za�átku životnosti konstrukce:
Normálové síly na konci životnosti konstrukce:
- aplikace dlouhodobých ztrát, hodnot dotvarování a smrš�ování
![Page 24: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/24.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
23
4.1.2 Zatížení
Vlastní tíha
Vlastní tíha je generována p�ímo programem Ansys za pomoci objemových hmotností
daných materiál� a tíhového zrychlení. Viz Statický výpo�et kap. 3.1.1.
P�edp�tí
P�edp�tí bylo na konstrukci zavedeno pomocí pom�rného p�etvo�ení montážních a
p�edpínacích lan dle vztahu:
� � ����
�
Postup a hodnoty pom�rných p�etvo�ení jsou uvedeny v p�íloze Statický výpo�et
kap.3.1.3.
Ostatní stálé zatížení
Ostatní stálé zatížení zahrnuje zatížení konstrukce zábradlím umíst�ným na okraji
pr��ezu. Jedná se o liniové zatížení velikosti g = 1,00kN/m.
Zatížení chodci
Užitné zatížení davem chodc� bylo aplikováno na konstrukci ve t�ech zat�žovacích
stavech:
ZS1 – Zatížení na celé délce konstrukce
.
![Page 25: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/25.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
24
ZS2 – Zatížení na polovin� konstrukce
ZS3 – Zatížení na st�edu konstrukce
Zatížení teplotou
Zatížení teplotou je stanoveno na konstrukci dle normy SN EN 1991 – 1 -4 viz Statický
výpo�et kap. 3.2.2.
4.1.3 Kombinace zatížení
Byly stanoveny kombinace pro mezní stav únosnosti a mezní stav použitelnosti. Hodnoty
zatížení byly regulovány dle odpovídajících sou�initel�, viz Statický výpo�et kap. 4.
4.1.4 Dotvarování a smrš�ování konstrukce
Dotvarování a smrš�ování konstrukce bylo vypo�ítáno dle normy SN EN 1992 – 1 -1
P�íloha B. Zm�ny od dotvarování a smrš�ování na konci životnosti konstrukce byly pak do
modelu zadány zm�nou modulu pružnosti dle vztahu:
Eeff = �
�� � ��
![Page 26: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/26.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
25
4.2 P�í�ný sm�r
4.2.1 Výpo�etní model
Výpo�et pro p�í�ný sm�r byl vytvo�en v programu Scia Engineer 2012. Model p�í�ného
sm�ru byl �ešen jako spojitý nosník tvo�ený 5-ti segmenty. Tento model vyjad�uje stav po
zmonolitn�ní mostovky. Vzhledem k tomu, že segment obsahuje vyleh�ení, byl tedy
modelován, jako deska s prom�nnou tlouš�kou a žebry, které p�edstavují plný pr��ez na
spojích mezi segmenty. Podep�ení bylo navrženo liniové, na stranu bezpe�nou pouze
v místech p�sobení montážních lan.
Model pro výpo�et p�í�ného sm�ru:
4.2.2 Zatížení
Vlastní tíha:
Vlastní tíha konstrukce je generována p�ímo programem Scia Engineer.
![Page 27: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/27.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
26
Ostatní stálé:
Vzhledem ke zjednodušení modelu pro výpo�et, byl vytvo�en tento zat�žovací stav, který
obsahuje zbylé �ásti vlastní tíhy konstrukce, které nejsou zahrnuty v zat�žovacím stavu
vlastní tíhy.
Zatížení chodci:
Užitné zatížení chodci p�sobí po celé délce modelu v rámci volné ší�ky segmentu a jeho
hodnota �iní 5kN/m.
![Page 28: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/28.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
27
5. Posouzení konstrukce
5.1 Mezní stav použitelnosti
5.1.1 Metoda omezení nap�tí
Mezní stav použitelnosti byl kontrolován jak pro segmenty v poli, tak i pro náb�hy.
Posuzovalo se omezení nap�tí hodnotou �c � 0,6*fck pro charakteristickou kombinaci,
kritérium pro lineární dotvarování hodnotou �c � 0,45*fck pro kvazistálou kombinaci a
kritérium pro vznik trhlin hodnotou �c 0,00MPa pro �astou kombinaci.
Segmenty v poli vesm�s bez problém� vyhoví, ale u náb�h� se vyskytují nedovolené
hodnoty nap�tí dolních vláken v charakteristické, kvazistálé i �asté kombinaci. Zásadní
nedovolené hodnoty tahových nap�tí u spodních vláken vznikaly od kombinace zatížení
obsahující p�ír�stek záporné teploty T-. Bylo tedy nutné zkontrolovat, zda nedojde
k drcení betonu v tla�ených vláknech betonu. Pro stav dekomprese bylo nutné posoudit,
zda se nachází p�edpínací výztuž v tla�ené oblasti alespo� 0,100m.
5.1.2 Posouzení nap�tí v betoná�ské výztuži
Bylo prokázáno, že nap�tí v betoná�ské výztuži nep�ekro�í podmínku �s 0,8fck.
5.1.3 Posouzení nap�tí v p�edpínací výztuži
Nap�tí v p�edpínací výztuži nep�ekro�í podmínku �s 0,75fpk.
5.1.4 Omezení p�etvo�ení
Bylo posouzeno, zda nedojde k p�ekro�ení doporu�ené hodnoty pr�hybu ulim = L/250.
Konstrukce na omezení p�etvo�ení vyhoví.
![Page 29: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/29.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
28
5.2 Mezní stav únosnosti
5.2.1 Podélný sm�r konstrukce
V mezním stavu únosnosti byly posouzeny segmenty a monolitický náb�h konstrukce,
který byl posouzen ve t�ech místech (v blízkosti místa spojení s op�rou, ve st�edu náb�hu
a na konci náb�hu, v míst� spojení náb�hu s prefabrikovanými segmenty). Posouzení
bylo provedeno vždy pro maximální a minimální ohybový moment a také na smyk.
Maximálních hodnot ohybového momentu bylo dosaženo v kombinaci zatížení ULSb11,
která obsahuje zatížení minimální teplotou. Naopak minimálních hodnot bylo dosaženo p�i
kombinaci zatížení ULSb2, tedy zatížením chodci na polovin� lávky a maximální teplotou.
Náb�hy i segmenty na mezní stav únosnosti vyhov�ly.
5.2.2 P�í�ný sm�r konstrukce
V p�í�ném sm�ru byla nadimenzována konstrukce na ohybovou výztuž a následn�
posouzena na maximální ohybový moment v p�í�ném sm�ru a na smyk. P�í�ná výztuž
byla stanovena na hodnotu Ast = 524 . 10-6 m2, což zajiš�uje výztuž o pr�m�ru 10mm po
150mm. Na smyk segment v p�í�ném sm�ru vyhoví bez nutnosti dalšího vyztužení na
smyk.
6. Dynamická analýza konstrukce
V rámci výpo�etního modelu byla v programu Ansys 12.1 provedena také dynamická
analýza dané lávky. Modální analýzou je vyhodnoceno prvních 20 vlastních tvar�
konstrukce (jejich vykreslení je sou�ásti p�ílohy P4.1 Vlastní tvary konstrukce).
![Page 30: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/30.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
29
První vlastní tvar konstrukce:
První vlastní frekvence dané lávky dosahují hodnot 1,028Hz – 1,878Hz, což jsou blízké
hodnoty pr�m�rné frekvence pohybu chodc� f = 2Hz. Bylo proto nutné ur�it rychlost
pohybu – vmax a zrychlení konstrukce – amax a následn� je posoudit s limitní hodnotou
zrychlení – alim. Byla tedy provedena harmonická analýza konstrukce na budící sílu:
F = 180.sin (2�f.t) [N]
Harmonická analýza:
- analýza v uzlu 36
![Page 31: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/31.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
30
Maximální zrychlení na modelu - amax se ani nep�ibližuje limitní hodnot� zrychlení - alim.
Chodci by tedy nem�li p�i pohybu na lávce poci�ovat žádné nep�íjemné chv�vy na
konstrukci.
![Page 32: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/32.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
31
7. Záv�r
Práce obsahuje postup návrhu konstrukce pro p�emost�ní údolí s vodním tokem od
po�átku, kdy byly navrženy t�i varianty konstrukcí a následn� vybrána varianta
p�edpjatého pásu. Pro vybranou variantu byl vytvo�en výpo�tový model zahrnující i
�asovou analýzu konstrukce v programu Ansys 12.1. Po nalezení výchozí geometrie a
vytvo�ení modelu byla konstrukce posouzena dle platných norem na mezní stavy
únosnosti a použitelnosti v nejkriti�t�jších pr��ezech pro kombinace zatížení obsahující
nejnep�ízniv�jši hodnoty vnit�ních sil. Zásadní hodnoty vykazovaly zatížení od záporné i
kladné teploty a zatížení chodci na �ásti konstrukce. Posouzení konstrukce bylo
provedeno i v p�í�ném sm�ru na modelu zpracovaném programem Scia Engineer.
Záv�rem byla provedena ješt� dynamická analýza konstrukce pro posouzení vlivu
chování lávky a její p�sobení na chodce.
![Page 33: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/33.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
32
8. Použitá literatura a software
Normy:
�SN EN 1992 – 1 – 1– Navrhování betonových konstrukcí
�SN EN 1991 – 2 – Zatížení most� dopravou
�SN EN 1992 – 2 – Betonové mosty – Navrhování a konstruk�ní zásady
�SN EN 1990 – Zásady navrhování konstrukcí
Použitá literatura:
Navrátil J., P�edpjaté betonové konstrukce, 2008
Prof. Ing. Stráský J.CSc.,P.E., Betonové mosty, 2001
Ing. Paná�ek J., Prvky betonových konstrukcí,
Ing. Zich M., Ph. D. a kolekti, P�íklady posouzení betonových prvk� dle Eurokódu
Prof. Ing. Stráský J.CSc.,P.E., Stress gibbon and cable – supported pedestrian
bridges,2005
KLUSÁ�EK, Ladislav. Betonové mosty I: Nosné konstrukce most�. Brno, 2006
Ing. Zich M.,Ph.D., P�íklady posouzení betonových prvk� dle Eurokódu, 2010
Internetové odkazy:
www.vsl.cz
www.shp.eu
![Page 34: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/34.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
33
Použitý software:
Ansys 12.1
Scia Engineer 2012
Microsoft Word 2007
Microsoft Excel 2007
Rhinoceros 5.0
AutoCAD 2012
![Page 35: KONSTRUKCE P EDPJATÉHO PÁSU · 2016-01-07 · segmentu je 4,40m s volnou ší kou pro pohyb chodc 3,50m. Jedná se o samokotvený systém, který zajiš uje pomocí tla ené vzp](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042218/5ec3fcf926d26c6dae100784/html5/thumbnails/35.jpg)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
KONSTRUKCE P�EDPJATÉHO PÁSU
Bc. LUCIE SEDLÁ�OVÁ
______________________________________________________________________
34
9. Seznam p�íloh
P.1 Použité podklady a varianty �ešení
P1.1 Varianta A
P1.2 Varianta B
P1.3 Varianta C
P.2 Výkresy
P2.1 Podélný �ez vybrané varianty
P2.2 P�dorys vybrané varianty
P2.3 P�í�ný �ez vybrané varianty
P2.4 Tvar segmentu
P2.5 Vyztužení segmentu
P2.6 Tvar náb�hu
P2.7 Vyztužení náb�hu
P.3 Stavební postup a vizualizace
P3.1 Vizualizace
P3.2 Postup výstavby
P.4 Statický výpo�et
P4.1 Vykreslení vnit�ních sil
P4.2 Vlastní tvary konstrukce