statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · za glavna nosilca dolžine 16 m smo...

44
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO Gorazd Rižnar STATIČNI IZRAČUN JEKLENEGA MOSTA ZA PEŠCE RAZPONA 16 m Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje Maribor, avgust 2017

Upload: others

Post on 26-Feb-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO

Gorazd Rižnar

STATIČNI IZRAČUN JEKLENEGA MOSTA ZA PEŠCE RAZPONA 16 m

Projektna naloga

univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

Maribor, avgust 2017

Page 2: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija

Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

STATIČNI IZAČUN JEKLENEGA MOSTA ZA PEŠCE RAZPONA 16 m

Študent: Gorazd RIŽNAR

Študijski program: univerzitetni, Gradbeništvo

Mentor: red. prof. dr. Stojan KRAVANJA, univ. dipl. inž. grad.

Maribor, avgust 2017

Page 3: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

I

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Stojanu

Kravanji za pomoč in vodenje pri izdelavi

projektne naloge.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi

omogočili študij in vsem bližnjim, ki so me

podpirali in mi stali ob strani.

Page 4: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

II

STATIČNI IZRAČUN JEKLENEGA MOSTA ZA PEŠCE RAZPONA 16 m

Ključne besede: gradbeništvo, jeklene konstrukcije, most, dimenzioniranje

Povzetek

Projektna naloga zajema statični izračun jeklenega mosta za pešce. Obravnavani most z

zategami je razpona 16 metrov ter pohodne širine 2,5 metra. V projektni nalogi je zajeta

statična anilza in dimenzioniranje konstrukcijskih elementov. Statična analiza je izdelana

z demo verzijo programa Tower, 3D model pa je narisan v Allplanu 2017.

Dimenzioniranje je izvedeno v skladu z evropskimi standardi Eurocode. Lokacija mostu

je predvidena v Mariboru.

Page 5: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

III

THE STATIC CALCULATION OF A STEEL FOOTBRIDGE WITH THE SPAN

OF 16 M

Key Words: civil engineering, steel constructions, bridge, dimensioning

Abstract

The project paper presents the static calculation of a steel footbridge. The mentioned

bridge with tension diagonale has the span of 16 metres and the width of 2.5 metres. In

the project paper, the static analysis and the dimensioning of the construction elements

are included. The static analysis was made with the demo version of the programme

Tower, and the 3D model was drawn in Allplan 2017. The dimensioning was made in

accordance with the European standards Eurocodes.

Page 6: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

IV

VSEBINA

1 UVOD .................................................................................................................. 1

2 IZBIRA NAJBOLJŠE REŠITVE ....................................................................... 2

3 ZASNOVA MOSTU Z ZATEGAMI .................................................................. 4

3.1 RISBE MOSTU ............................................................................................. 5

4 OBTEŽBA ........................................................................................................... 7

4.1 STALNA OBTEŽBA .................................................................................... 7

4.2 SPREMENLJIVA OBTEŽBA ....................................................................... 8

4.2.1 OBTEŽBA SNEGA ..................................................................................... 8

4.2.2 OBTEŽBA VETRA ..................................................................................... 9

4.2.3 KORISTNA OBTEŽBA ............................................................................. 14

4.2.4 OBTEŽNE KOMBINACIJE ..................................................................... 15

4.2.5 STATIČNA ANLIZA ................................................................................. 16

5 DIMENZIONIRANJE ...................................................................................... 17

5.1 DIMENZIONIRANJE GLAVNEGA NOSILCA ......................................... 17

5.2 DIMENZIONIRANJE SEKUNDARNEGA NOSILCA ............................... 24

5.3 DIMENZIONIRANJE VERTIKALNEGA NOSILCA ................................. 27

5.4 DIMENZIONIRANJE ZATEGE ................................................................. 29

5.5 DIMENZIONIRANJE HORIZONTALNE ZATEGE .................................. 30

5.6 MEJNO STANJE UPORABNOSTI ............................................................. 31

6 MATERIALNI STROŠKI ZA IZDELAVO .................................................... 32

7 ZAKLJUČEK .................................................................................................... 33

8 VIRI ................................................................................................................... 34

9 PRILOGE .......................................................................................................... 35

9.1 SEZNAM SLIK ........................................................................................... 35

9.2 SEZNAM TABEL ....................................................................................... 36

9.3 NASLOV ŠTUDENTA ............................................................................... 36

9.4 KRATEK ŽIVLJENJEPIS ........................................................................... 36

Page 7: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

V

UPORABLJENI SIMBOLI

M – moment

N – osna sila

V – prečna sila

fy – napetost tečenja

ε – specifične deformacije

tw – debelina stojine

tf – debelina pasnice

MPL – plastični odpornostni moment

MCr – elastični kritični moment bočne zvrnitve

G – strižni modul jekla

E – modul elastičnosti jekla

I – vztrajnostni moment

i – vztrajnostni radij

λ – vitkost

γM – varnostni faktor materiala

γM1 – delni varnostni faktor odpornosti

Page 8: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

VI

UPORABLJENE KRATICE

NSK - notranje statične količne

EN - evropski standard

MSN - mejno stanje nosilnosti

MSU - mejno stanje uporabnosti

Page 9: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 1

1 UVOD

Projektna naloga opisuje zasnovo, analizo in dimenzioniranje jeklenega mostu za pešce

razpona 16 m in širine 2,5 m z zategami. Most sestavljajo vročevaljani profili, ki so narejeni

po Eurocode (EN) standardih. Pohodna površina bo obdelana z lesenimi pohodnicami.

Pri analizi mostu smo obravnavali tri različne statične primere. Iz statičnega vidika smo

izbrali drugi primer, saj je bil najlažji. Analiza obtežb je bila izvedena s standardom

Eurocode 1(EN 1). Upoštevana je bila skupna lastna teža celotne konstrukcije ter ostalih

elementov, ki jih most vsebuje. Statično analizo smo izračunali s programom Tower.

Na osnovi statične analize smo nato dimenzionirali vsak element posebej, glede na

obravnavane obtežbe. Dimenzioniranje je potekalo po postopku, ki ga predpisujejo

Eurocode standardi. Pri dimenzioniranju jeklenih elementov smo uporabljali Eurocode 3

(EN 3), za lesene pohodne elemente pa Eurocode 5 (EN 5). Dimenzionirali smo glede na

mejno stanje nosilnosti (MSN) in glede na mejno stanje uporabnosti (MSU).

Page 10: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 2

2 IZBIRA NAJBOLJŠE REŠITVE

Kot je že uvodoma omenjeno, smo obravnavali tri različne modele, katerima smo spreminjali

višino vertikalnih nosilcev. Izbirali smo med višino 1,5 m, 2,0 m in 3,0 m. Modeli so razvidni

iz naslednjih slik:

Slika 2.1:Model 1

Slika 2.2: Model 2

Slika 2.3: Model 3

Page 11: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 3

Tabela 2.1: Teža

MODEL TEŽA

1 29,45

2 29,29

3 30,5

Ko smo med sabo primerjali vse tri modele smo izbrali model številka dva, ki je najlažji. V

nadaljevanju smo nato za ta model izvedli dimenzioniranje.

Page 12: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 4

3 ZASNOVA MOSTU Z ZATEGAMI

Most je namenjen samo za pešce. Obravnavan most ima razpona 16 m in je širine 2,5 m. Na

celotno površino, ki je podeskana z lesenmi letvami dolžine 2,5 m, širine 0,25 m in debeline

6 cm, deluje koristna obtežba. Dva glavna nosilca sta dvakrat podprta z vertikalnimi nosilci

in zategami. Glavna nosilca, ki sta dolga 16 m sta med sabo povezana z prečnimi nosilci.

Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta

vzporedno razmaknjena 2,3 m in med sabo povezana z vročevaljenimi HEA 160 profili na

začetku, na koncu, ter nad vsako vertikalno podporo. Na stikih med vzdolžnima in prečnimi

nosilci so členkasto pritjeni jekleni elementi okroglega prereza Φ 63,5 mm in debeline sten

5 mm. Vertikalna nosilca, ki sta med sabo razmaknjena 7 metrov in od krajnih podpor 4,5

metra, predstavlja jeklena debelostenska cev Φ 101.6 mm debeline sten 10 mm, višine 2 m.

Nosilca sta med sabo in z krajnimi podporami povezana z jekleno zatego Φ 63,5 mm

debeline sten 5 mm. Zatege so vse členkasto pritjene. Vsi jekleni elementi so kvalitete jekla

S355 in so protikorozijsko zaščiteni s premazom.

Na mostu je predvidena 1,2 m visoka ograja sestavljena iz jeklenih cevi Φ 30 mm debeline

sten 4 mm. Nad podporami in vertikalnimi nosilci je konstrukcija ograje iz vročevaljenega

profila HEA 160. Sekundarni nosilci so na vsako stran podaljšani za 50 cm na katere je

privarjena konstrukcija ograje. Dodatno je še ograja podprta z jeklenimi kotniki, ki

preprečujejo horizontalno porušitev. Vertikalne cevi so postavljene v rastru 1,6 m in in med

sabo povezane z jekleno žično vrvjo Φ 5 mm na rastru 0,2 m.

Page 13: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 5

3.1 RISBE MOSTU

Slika 3.1: Tloris

Slika 3.2: Vzdolžni prerez

Page 14: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 6

Slika 3.3: Prečni prerez

Slika 3.4: 3D model

Page 15: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 7

4 OBTEŽBA

4.1 STALNA OBTEŽBA

Tabela 4.1: Stalna obtežba

PROFIL KVALITETA KOLIČINA TEŽA

(kg/m)

SKUPNA

DOLŽINA

TEŽA *

DOLŽINA

(kg)

TEŽA

(kN)

HEA 200 S 355 2 42,3 32,0 1353,6 13,54

HEA 160 S 355 4 30,4 9,2 279,68 2,80

VER. NOSILEC

Φ101,6

S 355 4 22,6 8 180,8 1,8

PRIMARNA

ZATEGA

Φ63,5

S 355 10 7,21 33,7 251,99 2,52

HORIZONTALNA

ZATEGA

Φ63,5

S 355 6 7,21 34,95 242,9 2,42

OGRAJA

Φ30

S 355 10 2,56 12,0 30,72 0,31

VRV

Φ5

S 355 5 0,133 80,0 10,4 0,10

LES

2,5/0,06

C 30 61 3,8 152,5 579,5 5,80

Skupna teža: 29,29 kN

Teža na vsak nosilec posebej:

𝑞 =𝑠𝑘𝑢𝑝𝑛𝑎 𝑡𝑒ž𝑎

𝑑𝑜𝑙ž𝑖𝑛𝑜 𝑛𝑜𝑠𝑖𝑙𝑐𝑎∗š𝑡𝑒𝑣𝑖𝑙𝑜 𝑛𝑜𝑠𝑖𝑙𝑐𝑎 (3.1.1)

𝑞 =29,29 𝑘𝑁

16∗2= 0,92 𝑘𝑁/𝑚 (3.1.2)

Page 16: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 8

4.2 SPREMENLJIVA OBTEŽBA

4.2.1 OBTEŽBA SNEGA

Obtežbo snega smo računali po standardu SIST EN 1991-1-3 2004 po enačbi 5.1, ki velja za

trajna oz. začasna projektna stanja.

Naš most se nahaj v mariboru, ki je na nadmorski višini A=275m in spada v cono A2.

𝑠 = 𝜇𝑖 ∗ 𝐶𝑒 ∗ 𝐶𝑡 ∗ 𝑆𝑘 (3.2.1.1)

- 𝜇𝑖 – oblikovni koeficient obtežbe snega

- 𝐶𝑒 – koeficient izpostavljenosti

- 𝐶𝑡 – toplotni koeficient

- 𝑆𝑘 – karakteristična obtežba snega na tleh

𝐶𝑒 = 1,0; 𝐶𝑡 = 1,0; 𝜇𝑖 = 0,8

𝑆𝑘 je še potrebno izračunat za obravnavano območje po enačbi, ki predpisana za cono A2:

𝑆𝑘 = 1,293 [1 + (𝐴

728)

2

] (3.2.1.2)

𝑆𝑘 = 1,478 𝑘𝑁

𝑚2 (3.2.1.3)

Ko imamo vse potrebne vrednosti lahko izračunamo obtežbo snega.

𝑠 = 𝜇𝑖 ∗ 𝐶𝑒 ∗ 𝐶𝑡 ∗ 𝑆𝑘 (3.2.1.4)

𝑠 = 0,8 ∗ 1,0 ∗ 1,0 ∗ 1,478 = 1,182 𝑘𝑁

𝑚2 (3.2.1.5)

Zanima nas še obtežba snega na tekoči meter. To izračunamo tako, da obtežbo snega

pomnožimo z širino pohodne površine ter vse skupaj delimo z številom primarnih nosilcev.

𝑞𝑠 =𝑠∗2,5

2=

1,182 𝑘𝑁

𝑚2∗2,5𝑚

2= 1,478

𝑘𝑁

𝑚 (3.2.1.6)

Page 17: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 9

4.2.2 OBTEŽBA VETRA

Veter je prav tako zelo pomemben dejavnik, ki vpliva na stabilnost konstrukcije. V našem

primeru spet prevzamemo podatke, ki so predpisani za to območje, saj je veter dejavnik, ki

je odvisen od območja v katerem se objekt nahaja. Ker se naš most nahaja v Mariboru bomo

uporabili podatke, ki so predpisani za Maribor v SIST EN 1991-1-4 2005.

Maribor spada v kategoriji vetra v cono 1, kar pomeni da je projektna hitrost vetra

𝑣𝑏,0 = 20𝑚

𝑠.

Veter na most deluje v treh smereh :

Slika 4.1: Smeri delovanja vetra

- v x smeri pravokotno na konstrukcijo

- v y smeri vzdolžno na konstrukcijo

- v z smeri pravokotno na pohodno površino

Silo vetra izračunamo po splošni enačbi, ki se nahaj v EN standardu:

𝐹𝑤 =1

2∗ 𝜌 ∗ 𝑣𝑏

2 ∗ 𝑐 ∗ 𝐴𝑟𝑒𝑓 (3.2.2.1)

- 𝜌 – gostota zraka

- 𝑣𝑏 – osnovna hitrost vetra

- 𝐶 – faktor obtežbe vetra

- 𝐴𝑟𝑒𝑓 – referenčna površina

Page 18: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 10

Najprej izračunamo osnovno hitrost vetra 𝑣𝑏, ki je odvisna od projektne hitrosti vetra 𝑣𝑏,0,

od smernega faktorja 𝐶𝑑𝑖𝑟 in faktorja letnega časa 𝐶𝑠𝑒𝑎𝑠𝑜𝑛.

𝑣𝑏 = 𝐶𝑑𝑖𝑟 ∗ 𝐶𝑠𝑒𝑎𝑠𝑜𝑛 ∗ 𝑣𝑏,0 (3.2.2.2)

𝑣𝑏,0 = 20𝑚

𝑠; 𝐶𝑑𝑖𝑟 = 1,0; 𝐶𝑠𝑒𝑎𝑠𝑜𝑛 = 1,0

𝑣𝑏 = 1,0 ∗ 1,0 ∗ 20 𝑚

𝑠= 20

𝑚

𝑠 (3.2.2.3)

Ker naš objekt predstavlja normalno konstrukcijo, ki ni prezahtevna, saj je jekleni most

manjši od razpona 40m, zanj ni potreben dinamični izračun odziva. Tako lahko uporabimo

poenostavljeno metodo, ki jo predpisuje EN 1 za vsako smer posebej.

1. Smer x

Enačba:

𝐹𝑤,𝑥 =1

2∗ 𝜌 ∗ 𝑣𝑏

2 ∗ 𝑐 ∗ 𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑥 (3.2.2.4)

- 𝑣𝑏 – osnovna hitrost vetra

- 𝑐 – faktor obtežbe vetra

- 𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑥 – referenčna površina

- 𝜌 – gostota zraka

Izračun faktorja obtežbe vetra C:

𝐶 = 𝑐𝑓𝑥,0 ∗ 𝑐𝑒(𝑧) (3.2.2.5)

- 𝑐𝑓𝑥,0 – koeficient sile za mostove v smeri x

- 𝑐𝑒(𝑧) – faktor izpostavljenosti

Za določitev vrednosti koeficienta sile za mosta moramo iz grafa izračunati razmerje med

širino mostu b in višino prečnega prereza konstrukcije vključno z ograjo 𝑏𝑡𝑜𝑡.

𝑏

𝑏𝑡𝑜𝑡 (3.2.2.6)

Page 19: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 11

𝑏𝑡𝑜𝑡 = ℎ𝑛 + ℎ𝑑 + ℎ𝑜 (3.2.2.7)

- ℎ𝑛 – skupna višina primarnega nosilca HEA 200

- ℎ𝑑 – višina desk

- ℎ𝑜 – višina ograje

ℎ𝑛 = 0,19 𝑚; ℎ𝑑 = 0,06 𝑚; ℎ𝑜 = 1,2 𝑚

𝑏𝑡𝑜𝑡 = 0,19 𝑚 + 0,06 𝑚 + 1,2 𝑚 = 1,45 𝑚 (3.2.2.8)

𝑏

𝑏𝑡𝑜𝑡=

2,5 𝑚

1,45 𝑚 = 1,72 (3.2.2.9)

Slika 4.2: Koeficient sile za mostove

𝑐𝑓𝑥,0 = 2,0; za koeficient faktorja izpostavljenosti privzamemo glede na drugo kategorijo

terena in na višini 5 metrov in znaša 𝑐𝑒(𝑧) = 2,0.

𝐶 = 𝑐𝑓𝑥,0 ∗ 𝑐𝑒(𝑧) (3.2.2.10)

𝐶 = 2,0 ∗ 2,0 = 4,0 (3.2.2.11)

Page 20: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 12

Po EN standardu gostota zraka znaša 1,25 𝑘𝑔

𝑚3.

Za izračun sile v smeri x še potrebujemo referenčno površino, ki jo izračunamo po

naslednjem postopku:

𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑥 = 𝑑 ∗ 𝑙 (3.2.2.12)

- d – višina prereza mostu

- l – dolžina mostu

Višina mostu je seštevek višine primarnega nosilca, višine pohodnih desk ter dvakrat višina

ograje, saj nanjo deluje z obeh strani.

𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑥 = (0,19 𝑚 + 0,06 𝑚 + 2 ∗ 1,2 𝑚) ∗ 16𝑚 = 42,4 𝑚2 (3.2.2.13)

Sila v smeri x znaša:

𝐹𝑤,𝑥 =1

2∗ 𝜌 ∗ 𝑣𝑏

2 ∗ 𝑐 ∗ 𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑥 (3.2.2.14)

𝐹𝑤,𝑥 =1

2∗ 1,25

𝑘𝑔

𝑚3 ∗ (20 𝑚

𝑠)

2

∗ 4,0 ∗ 42,4 𝑚2 = 42400 𝑁 (3.2.2.15)

𝐹𝑤,𝑥 = 42,4 𝑘𝑁

16 𝑚∗2 = 1,325

𝑘𝑁

𝑚 (3.2.2.16)

S to velikostjo sile vetra, ki deluje v x smeri smo na varni strani, čeprav nismo upoštevali

površine pešcev, saj smo to zajeli, ko smo upoštevali dvakratno višino ograje. Povrprečna

višina pešca je pod 2,4 m. Pravtako, nismo upoštevali zateg in vetikalnih nosilcev, saj ni

potrebno zaradi njunih majhnih referenčnih višin. Ob upoštevanju ograje pa smo smatrali

ograjo kot polno kar pa spet ni in nam to daje dodatno varnost.

2. Smer z

Sprememba od smeri x je samo v faktorju obtežbe vetra in referenčni višini.

𝐶 = 𝑐𝑓𝑧,0 ∗ 𝑐𝑒(𝑧) (3.2.2.17)

- 𝑐𝑓𝑧,0 – koeficient sile vetra v z smeri

Page 21: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 13

Ta koeficint smo povzeli iz standarda EN 1, ki zajema vpliv prečnega nagiba preklade,

nagiba terena inspreminjanje kota smeri zaradi turbolence. Vrednosti sta dve pozitivna in

negativna, ki znašata ±0,9.

Referenčna višina je širina mostu pomnožena z dolžino.

𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑧 = 𝑏 ∗ 𝑙 (3.2.2.18)

𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑧 = 2,5 𝑚 ∗ 16,0 𝑚 = 40 𝑚2 (3.2.2.19)

Ostale koeficienti, ki jih potrebujemo za izračun sile lahko povzamemo iz izračuna sile v

smeri x.

𝐹𝑤,𝑧 =1

2∗ 𝜌 ∗ 𝑣𝑏

2 ∗ 𝑐𝑒 ∗ 𝑐𝑓,𝑧 ∗ 𝐴𝑟𝑒𝑓,𝑧 (3.2.2.20)

𝐹𝑤,𝑧 =1

2∗ 1,25

𝑘𝑔

𝑚3 ∗ (20 𝑚

𝑠)

2

∗ 2 ∗ (±0,9) ∗ 40 𝑚2 = ±18000 𝑁 (3.2.2.21)

V z smeri je potrebno še upoštevati ekscentričnost sile. Po standardu je v x smeri enaka

𝑒 =𝑏

4 .

Vrednost sile 𝐹𝑤,𝑧 razdelimo na dva primarna nosilca, na katera bo na enega delovala z

𝐹𝑤,𝑧

4= ±4500 𝑁, na drugega pa z

3∗𝐹𝑤,𝑧

4= ±13500 𝑁.

𝐹𝑤,𝑧 = ±13,5 𝑘𝑁

16 𝑚∗2 = ±0,42

𝑘𝑁

𝑚 (3.2.2.22)

3. Smer y

Standard EN 1 podaja priporočene vrednosti in sicer 25 % sile v smeri x.

𝐹𝑤,𝑦 = 𝐹𝑤,𝑥 ∗ 0,25 (3.2.2.23)

𝐹𝑤,𝑦 = 42400 𝑁 ∗ 0,5 = 21200 𝑁 (3.2.2.24)

𝐹𝑤,𝑦 = 21,2 𝑘𝑁

16 𝑚∗2 = 0,66

𝑘𝑁

𝑚 (3.2.2.25)

Page 22: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 14

4.2.3 KORISTNA OBTEŽBA

Po razpredelnici v EN 1 smo uvrstili naš objekt v kategorijo, ki opisuje objekte, oziroma na

katerih lahko pride do gneče. To je kategorija C5.

Slika 4.3: Koristne obtežbe

Iz razpredelnice odčitamo vrednost 𝑞𝑘 = 5,0 𝑘𝑁

𝑚.

Koristno obtežbo na tekoči meter izračunamo tako, da odčitano vrednost obtežbe

pomnožimo s širino pohodne površine ter vse skupaj podelimo s številom nosilcev.

𝑞𝑘 =5,0

𝑘𝑁

𝑚∗2,5 𝑚

2= 6,25

𝑘𝑁

𝑚 (3.2.3.1)

Page 23: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 15

4.2.4 OBTEŽNE KOMBINACIJE

Enačba za obtežne kombinacije:

𝑆𝑑 = ∑ 𝛾𝐺𝑗 ∗ 𝐺𝑘𝑗 + 𝛾𝑄𝑙 ∗ 𝑄𝑘𝑙 + ∑ 𝛾𝑄𝑖 ∗ 𝛹0𝑖 ∗ 𝑄𝑘𝑖𝑖≥2𝑗≥1 (3.2.4.1)

𝑆𝑑 – projektna obremenitev

𝛾𝐺𝑗 – 1,35 – koeficient varnosti za stalno obremenitev

𝛾𝑄𝑙 – 1,5 – koeficient varnosti za spremenljivo obremenitev

𝛹0𝑖 – redukcijski koeficient

𝐺𝑘𝑗 – stalna obremenitev

𝑄𝑘𝑙 – spremenljiva obremenitev

Z upoštevanjem zgornje enačbe smo prišli do največje obrmenitve:

𝑆𝑑 = 0,92 ∗ 1,35 + 6,25 ∗ 1,5 + 1,478 ∗ 1,5 ∗ 0,5 + 1,325 ∗ 1,5 ∗ 0,6 (3.2.4.2)

𝑆𝑑 = 12,92 𝑘𝑁

𝑚

Page 24: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 16

4.2.5 STATIČNA ANLIZA

Z računalniškim programom Tower smo določili maksimalne obremenitve posameznih

elementov mosta.

Tabela 4.2: Notranje statične količine

N [kN] Vy [kN] Vz [kN] My [kNm] Mz [kNm]

Glavni

nosilec

10,04 2,08 44,36 40,27 2,09

Sekundarni

nosilec

0,85 1,37 14,39 8,28 0,79

Vertikani

nosilec

-97,04 - - - -

Glavna

zatega

240,70 - - - -

Horizontalna

zatega

10,03 - - - -

Page 25: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 17

Slika 5.1: HEA profil

5 DIMENZIONIRANJE

5.1 DIMENZIONIRANJE GLAVNEGA NOSILCA

HEA 200, S355, fy = 35,5 kN/cm2, ε = 0,81

h = 190,0 mm Wply = 429 cm3

b = 200,0 mm Wplz = 204 cm3

tf = 10,0 mm iy = 8,28 cm

tw = 6,5 mm iz = 4,98 cm

r = 18,0 mm Iy = 3690 cm4

A = 53,8 cm2 Iz = 1340 cm4

c = 170,0 mm It = 21 cm4

E = 21000 kN/m2 Iω = 108000 cm6

G = 8077 kN/cm2

Klasifikacija prereza:

1. Klasifikacija stojine

Pogoja za stojino za 1. razred (upogib in tlak):

za α > 0,5 : c/t ≤ 396∗𝜀

13∗𝛼−1 (4.1.1)

za α ≤ 0,5 : c/t ≤ 36∗𝜀

𝛼 (4.1.2)

𝑎 =𝑁𝐸𝑑

2∗𝑡𝑤∗𝑓𝑦=

10040

2∗6,5∗355= 2,18 𝑚𝑚 (4.1.3)

𝛼 =1

𝑐∗ (

𝑐

2+ 𝑎) =

1

170∗ (

170

2+ 2,18) = 0,513 (4.1.4)

Page 26: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 18

Izberemo pogoj α > 0,5 :

𝑐

𝑡𝑤≤

396∗𝜀

13∗𝛼−1 (4.1.5)

170

6,5≤

396∗0,81

13∗0,513−1 (4.1.6)

26,15 ≤ 56,581

Stojina spada v 1. razred kompaktnosti.

2. Klasifikacija pasnice

𝑐 =𝑏

2−

𝑡𝑤

2− 𝑟 =

200

2−

6,5

2− 18 = 78,75 (4.1.7)

Pogoj za 1. razred (tlak):

c/t ≤ 9 * ε 78,75

10≤ 9 ∗ 0,81 (4.1.8)

7,875 ≤ 7,29

Pogoj za 2. razred (tlak):

c/t ≤ 10 * ε 78,75

10≤ 10 ∗ 0,81 (4.1.9)

7,875 ≤ 8,1

Pasnica spada v 2. razred kompaktnosti.

Prerez spada v 2. razred kompaktnosti.

Odpornost prereza na natezno osno silo:

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 > 𝑁𝐸𝑑 (4.1.10)

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 =𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

53,8∗35,5

1,0= 1909,9 𝑘𝑁 (4.1.11)

𝛾𝑀0 – delni varnostni faktor odpornosti

1909,9 𝑘𝑁 > 10,4 𝑘𝑁

Pogoj je izpolnjen.

Odpornost prereza na upogib momenta okoli y osi:

Page 27: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 19

𝑀𝑝𝑙,𝑦,𝑅𝑑 > 𝑀𝑦,𝐸𝑑 (4.1.12)

𝑀𝑝𝑙,𝑦,𝑅𝑑 =𝑊𝑝𝑙,𝑦∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

429∗35,5

1,0= 15229,5 𝑘𝑁𝑐𝑚 = 152,295 𝑘𝑁𝑚 (4.1.13)

152,295 𝑘𝑁𝑚 > 40,27 𝑘𝑁𝑚

Pogoj je izpolnjen.

Odpornost prereza na upogib momenta okoli z osi:

𝑀𝑝𝑙,𝑧,𝑅𝑑 > 𝑀𝑧,𝐸𝑑 (4.1.14)

𝑀𝑝𝑙,𝑧,𝑅𝑑 =𝑊𝑝𝑙,𝑧∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

204∗35,5

1,0= 7242,0 𝑘𝑁𝑐𝑚 = 72,42 𝑘𝑁𝑚 (4.1.15)

72,42 𝑘𝑁𝑚 > 2,09 𝑘𝑁𝑚

Pogoj je izpolnjen.

Odpornost prereza na osno silo in moment:

𝑁𝐸𝑑

𝑁𝑅𝑑+

𝑀𝑦,𝐸𝑑

𝑀𝑦,𝑅𝑑+

𝑀𝑧,𝐸𝑑

𝑀𝑧,𝑅𝑑< 1,0 (4.1.16)

10,4

1909,9+

40,27

152,295+

2,09

72,42< 1,0 (4.1.17)

0,299 < 1,0

Pogoj je izpolnjen.

Odpornost prereza na strig okoli y osi:

𝑉𝑃𝑙,𝑦,𝑅𝑑 > 𝑉𝑦,𝐸𝑑 (4.1.18)

𝑉𝑃𝑙,𝑦,𝑅𝑑 = 𝐴𝑣,𝑦 ∗

𝑓𝑦

√3

𝛾𝑀0 (4.1.19)

𝐴𝑣,𝑦 = 𝐴 − (ℎ − 2 ∗ 𝑡𝑓) ∗ 𝑡𝑤 = 42,75 𝑐𝑚² (4.1.20)

𝑉𝑃𝑙,𝑦,𝑅𝑑 = 42,75 ∗

35,5

√3

1= 876,20 𝑘𝑁 (4.1.21)

𝐴𝑣,𝑦 – površina strižnega prereza za y os

876,20 𝑘𝑁 > 2,08 𝑘𝑁

Pogoj je izpolnjen.

Page 28: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 20

Odpornost prereza na strig okoli z osi:

𝑉𝑃𝑙,𝑧,𝑅𝑑 > 𝑉𝑧,𝐸𝑑 (4.1.22)

𝑉𝑃𝑙,𝑧,𝑅𝑑 = 𝐴𝑣,𝑧 ∗

𝑓𝑦

√3

𝛾𝑀0 (4.1.23)

𝐴𝑣,𝑧 = 𝐴 − 2 ∗ 𝑏 ∗ 𝑡𝑓 + (𝑡𝑤 + 2 ∗ 𝑟) ∗ 𝑡𝑓 = 18,05 𝑐𝑚² (4.1.24)

𝑉𝑃𝑙,𝑧,𝑅𝑑 = 18,05 ∗

35,5

√3

1= 369,952 𝑘𝑁 (4.1.25)

𝐴𝑣,𝑧 – površina strižnega prereza za z os

369,952 𝑘𝑁 > 44,36 𝑘𝑁

Odpornost elementa:

𝑁𝐸𝑑𝜒𝑦∗𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

+ 𝑘𝑦𝑦 ∗𝑀𝑦,𝐸𝑑

𝜒𝐿𝑇∗𝑊𝑃𝐿,𝑦∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

+ 𝑘𝑦𝑧 ∗𝑀𝑧,𝐸𝑑

𝜒𝐿𝑇∗𝑊𝑃𝐿,𝑧∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

< 1,0 (4.1.26)

𝑁𝐸𝑑𝜒𝑧∗𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

+ 𝑘𝑧𝑦 ∗𝑀𝑦,𝐸𝑑

𝜒𝐿𝑇∗𝑊𝑃𝐿,𝑦∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

+ 𝑘𝑧𝑧 ∗𝑀𝑧,𝐸𝑑

𝜒𝐿𝑇∗𝑊𝑃𝐿,𝑧∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

< 1,0 (4.1.27)

𝜒𝑦, 𝜒𝑧 – redukcijska faktorja za uklon okoli posamezne osi

𝜒𝐿𝑇 – redukcijski faktor bočne zvrnitve

𝑘𝑦𝑦,𝑘𝑧𝑦, 𝑘𝑧𝑧 , 𝑘𝑦𝑧 – interakcijski faktorji

𝛾𝑀1 – delni varnostni faktor odpornosti

Izračun uklonskih koeficientov okoli obeh osi:

Uklonska dolžina: Lu,y = 700 cm, Lu,z = 700 cm

Za y os:

Vitkost: 𝜆𝑦 =𝐿𝑢,𝑦

𝑖𝑦=

700

8,28= 84,54 (4.1.28)

𝜆1 = 93,9 ∗ 𝜀 = 76,059 (4.1.29)

Relativna vitkost: 𝜆𝑦 =

𝜆𝑦

𝜆1=

84,54

76,059= 1,11 (4.1.30)

Izberemo uklonsko krivuljo b in iz razpredelnice odčitamo αy = 0,34

Page 29: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 21

Slika 5.2: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

𝛷 = 0,5 ∗ (1 + 𝛼𝑦 ∗ (𝜆𝑦 − 0,2) + 𝜆𝑦

2) = 1,27 (4.1.31)

Redukcijski koeficient:

𝜒𝑦 =1

𝛷+√𝛷2−𝜆𝑦 2

= 0,53 (4.1.32)

Za z os:

Vitkost: 𝜆𝑧 =𝐿𝑢,𝑧

𝑖𝑧=

700

4,98= 140,562 (4.1.33)

𝜆1 = 93,9 ∗ 𝜀 = 76,059 (4.1.34)

Relativna vitkost: 𝜆𝑧 =

𝜆𝑧

𝜆1=

140,562

76,059= 1,85 (4.1.35)

Izberemo uklonsko krivuljo c in iz razpredelnice odčitamo αz = 0,49

Slika 5.3: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

𝛷 = 0,5 ∗ (1 + 𝛼𝑧 ∗ (𝜆𝑧 − 0,2) + 𝜆𝑧

2) = 2,62 (4.1.36)

Redukcijski koeficient:

𝜒𝑧 =1

𝛷+√𝛷2−𝜆𝑧 2

= 0,22 (4.1.37)

Izračun redukcijskega faktorja pri bočni zvrnitvi:

Page 30: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 22

𝑀𝑐𝑟 = 𝐶1 ∗𝜋2∗𝐸𝐼𝑧

(𝑘𝑧∗𝐿)2 ∗ {√(𝑘𝑧

𝑘𝜔)

2

∗𝐼𝜔

𝐼𝑧+

𝐺∗𝐼𝑡∗(𝑘𝑧∗𝐿)2

𝜋2∗𝐸𝐼𝑧+ (𝐶2 ∗ 𝑧𝑔)

2− 𝐶2 ∗ 𝑧𝑔} (4.1.38)

𝑀𝑐𝑟 – elastični kritični moment bočne zvrnitve

𝐶1 = 1,13

𝐶2 = 0,46

𝐸 = 21 000 𝑘𝑁

𝑚2

Iz – vztrajnostni moment okoli šibke osi

Iω – torzijski vztrajnostni moment pri ovirani torziji

It – torzijski vztrajnostni moment pri enakomerni torziji

kz – uklon okoli šibke osi = 1,0

kω – uklon okoli močne osi = 1,0

𝑧𝑔 =ℎ

2=

19

2= 9,5 𝑐𝑚 (4.1.39)

L – razmak med sredinskima podporama = 700 cm

G – strižni modul jekla

𝑀𝑐𝑟 = 12722,5 𝑘𝑁𝑐𝑚

𝜆𝐿𝑇 = √

𝑊𝑃𝐿,𝑦∗𝑓𝑦

𝑀𝑐𝑟 (4.1.40)

𝜆𝐿𝑇 = √

429∗35,5

12722,5= 1,094 (4.1.41)

Slika 5.4: Izbira uklonskih krivulj

Slika 5.5: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

Page 31: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 23

Iz razpredelnic odčitamo:

2< 2, uklonska krivuja b, αLT =0,34

𝛷 = 0,5 ∗ (1 + 𝛼𝐿𝑇 ∗ (𝜆𝐿𝑇 − 0,4) + 0,75 ∗ 𝜆𝐿𝑇

2) = 1,07 (4.1.42)

Redukcijski koeficient:

𝜒𝐿𝑇 =1

𝛷+√𝛷2−0,75∗𝜆𝐿𝑇 2

= 0,64 (4.1.43)

Faktorji nadomestnega upogibnega momenta Cm:

Cmy = 0,95

Cmz = 0,95

CmLT = 0,95

Interakcijski koeficienti:

𝐶𝑚𝑦 ∗ (1 + (𝜆𝑦 − 0,2)

𝑁𝐸𝑑𝜒𝑦∗𝐴𝑖∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

) ≤ 𝐶𝑚𝑦 ∗ (1 + 0,8 ∗𝑁𝐸𝑑

𝜒𝑦∗𝐴𝑖∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

) (4.1.44)

0,959 ≤ 0,958

kyy = 0,958

𝐶𝑚𝑧 ∗ (1 + (2 ∗ 𝜆𝑧 − 0,6)

𝑁𝐸𝑑𝜒𝑧∗𝐴𝑖∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

) ≤ 𝐶𝑚𝑧 ∗ (1 + 1,4 ∗𝑁𝐸𝑑

𝜒𝑧∗𝐴𝑖∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

) (4.1.45)

1,023 ≤ 0,983

kzz = 0,983

(1 −0,1∗𝜆𝑧

(𝐶𝑚𝐿𝑇−0,25)

𝑁𝐸𝑑𝜒𝑧∗𝐴𝑖∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

) ≥ (1 −0,1

(𝐶𝑚𝐿𝑇−0,25)

𝑁𝐸𝑑𝜒𝑧∗𝐴𝑖∗𝑓𝑦

𝛾𝑀1

) (4.1.46)

0,993 ≤ 0,996

kzy = 0,996

𝑘𝑦𝑧 = 0,6 ∗ 𝑘𝑧𝑧 = 0,589 (4.1.47)

kyz = 0,589

Page 32: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 24

Slika 5.6: HEA profil

Odpornost:

10,40,53∗53,8∗35,5

1,0

+ 0,958 ∗40,27∗100

0,64∗429,0∗35,5

1,0

+ 0,589 ∗2,09∗100

0,64∗204,0∗35,5

1,0

< 1,0 (4.1.48)

0,015 ≤ 1,0

10,40,22∗53,8∗35,5

1,0

+ 0,996 ∗40,27∗100

0,64∗429,0∗35,5

1,0

+ 0,983 ∗2,09∗100

0,64∗204,0∗35,5

1,0

< 1,0 (4.1.49)

0,029 ≤ 1,0

Pogoja sta izpolnjena.

5.2 DIMENZIONIRANJE SEKUNDARNEGA NOSILCA

HEA 160, S355, fy = 35,5 kN/cm2, ε = 0,81

h = 152,0 mm Wply = 245,0 cm3

b = 160,0 mm Wplz = 118,0 cm3

tf = 9,0 mm iy = 6,57 cm

tw = 6,0 mm iz = 3,98 cm

r = 15,0 mm Iy = 1670,0 cm4

A = 38,8 cm2 Iz = 616,0 cm4

c = 134,0 mm It = 12,20 cm4

E = 21000 kN/m2 Iω = 31410,0 cm6

Klasifikacija prereza:

1. Klasifikacija stojine

Pogoja za stojino za 1. razred (upogib in tlak):

za α > 0,5 : c/t ≤ 396∗𝜀

13∗𝛼−1 (4.2.1)

Page 33: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 25

za α ≤ 0,5 : c/t ≤ 36∗𝜀

𝛼 (4.2.2)

𝑎 =𝑁𝐸𝑑

2∗𝑡𝑤∗𝑓𝑦=

850

2∗6∗355= 0,199 𝑚𝑚 (4.2.3)

𝛼 =1

𝑐∗ (

𝑐

2+ 𝑎) =

1

134∗ (

134

2+ 0,199) = 0,501 (4.2.4)

Izberemo pogoj α > 0,5 :

𝑐

𝑡𝑤≤

396∗𝜀

13∗𝛼−1 (4.2.5)

134

6,0≤

396∗0,81

13∗0,501−1 (4.2.6)

22,333 ≤ 58,183

Stojina spada v 1. razred kompaktnosti.

1. Klasifikacija pasnice

𝑐 =𝑏

2−

𝑡𝑤

2− 𝑟 =

160

2−

6

2− 15 = 62,0 𝑚𝑚 (4.2.7)

Pogoj za 1. razred (tlak):

c/t ≤ 9 * ε 62,0

9,0≤ 9 ∗ 0,81 (4.2.8)

6,889 ≤ 7,29

Pasnica spada v 1. razred kompaktnosti.

2. Odpornost prereza na natezno osno silo:

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 > 𝑁𝐸𝑑 (4.2.9)

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 =𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

38,8∗35,5

1,0= 1377,4 𝑘𝑁 (4.2.10)

𝛾𝑀0 – delni varnostni faktor odpornosti

1377,4 𝑘𝑁 > 0,85 𝑘𝑁

Pogoj je izpolnjen.

3. Odpornost prereza na upogib momenta okoli y osi:

Page 34: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 26

𝑀𝑝𝑙,𝑦,𝑅𝑑 > 𝑀𝑦,𝐸𝑑 (4.2.11)

𝑀𝑝𝑙,𝑦,𝑅𝑑 =𝑊𝑝𝑙,𝑦∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

245∗35,5

1,0= 8697,5 𝑘𝑁𝑐𝑚 = 86,975 𝑘𝑁𝑚 (4.2.12)

86,975 𝑘𝑁𝑚 > 8,28 𝑘𝑁𝑚

Pogoj je izpolnjen.

4. Odpornost prereza na upogib momenta okoli z osi:

𝑀𝑝𝑙,𝑧,𝑅𝑑 > 𝑀𝑧,𝐸𝑑 (4.2.13)

𝑀𝑝𝑙,𝑧,𝑅𝑑 =𝑊𝑝𝑙,𝑧∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

118∗35,5

1,0= 4189,0𝑘𝑁𝑐𝑚 = 41,89 𝑘𝑁𝑚 (4.2.14)

41,89 𝑘𝑁𝑚 > 0,79 𝑘𝑁𝑚

Pogoj je izpolnjen.

5. Odpornost prereza na osno silo in moment:

𝑁𝐸𝑑

𝑁𝑅𝑑+

𝑀𝑦,𝐸𝑑

𝑀𝑦,𝑅𝑑+

𝑀𝑧,𝐸𝑑

𝑀𝑧,𝑅𝑑< 1,0 (4.2.15)

0,85

1377,4+

8,28

86,975+

0,79

41,89< 1,0 (4.2.16)

0,115 < 1,0

Pogoj je izpolnjen.

6. Odpornost prereza na strig okoli y osi:

𝑉𝑃𝑙,𝑦,𝑅𝑑 > 𝑉𝑦,𝐸𝑑 (4.2.17)

𝑉𝑃𝑙,𝑦,𝑅𝑑 = 𝐴𝑣,𝑦 ∗

𝑓𝑦

√3

𝛾𝑀0 (4.2.18)

𝐴𝑣,𝑦 = 𝐴 − (ℎ − 2 ∗ 𝑡𝑓) ∗ 𝑡𝑤 = 30,76 𝑐𝑚² (4.2.19)

𝑉𝑃𝑙,𝑦,𝑅𝑑 = 30,76 ∗

35,5

√3

1= 630,455 𝑘𝑁 (4.2.20)

𝐴𝑣,𝑦 – površina strižnega prereza za y os

630,455 𝑘𝑁 > 1,37 𝑘𝑁

Page 35: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 27

Slika 5.7: Profil okroglega prereza

Pogoj je izpolnjen.

7. Odpornost prereza na strig okoli z osi:

𝑉𝑃𝑙,𝑧,𝑅𝑑 > 𝑉𝑧,𝐸𝑑 (4.2.21)

𝑉𝑃𝑙,𝑧,𝑅𝑑 = 𝐴𝑣,𝑧 ∗

𝑓𝑦

√3

𝛾𝑀0 (4.2.22)

𝐴𝑣,𝑧 = 𝐴 − 2 ∗ 𝑏 ∗ 𝑡𝑓 + (𝑡𝑤 + 2 ∗ 𝑟) ∗ 𝑡𝑓 = 13,24 𝑐𝑚² (4.2.23)

𝑉𝑃𝑙,𝑧,𝑅𝑑 = 13,24 ∗

35,5

√3

1= 271,366 𝑘𝑁 (4.2.24)

𝐴𝑣,𝑧 – površina strižnega prereza za z os

271,366 𝑘𝑁 > 14,39 𝑘𝑁

Pogoj je izpolnjen.

5.3 DIMENZIONIRANJE VERTIKALNEGA NOSILCA

Φ = 101,6 mm

t = 10,0 mm

A = 28,78 cm2

I = 305,4 cm4

W = 60,12 cm3

i = 3,258 cm

Page 36: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 28

1. Klasifikacija prereza:

Pogoj za prerez 1. razreda:

𝑑

𝑡 ≤ 50 ∗ 𝜀2 (4.3.1)

10,16

1 ≤ 50 ∗ 0,812 (4.3.2)

10,16 ≤ 32,508

Prerez spada v 1. razred kompaktnosti.

2. Odpornost prereza na tlak

Uklonska dolžina: Lu,y = 200 cm, Lu,z = 200 cm

Vitkost: 𝜆𝑦 = 𝜆𝑧 =𝐿

𝑖=

200

3,258= 61,387 (4.3.3)

𝜆1 = 93,9 ∗ 𝜀 = 76,059 (4.3.4)

Relativna vitkost: 𝜆𝑦 = 𝜆𝑧

=𝜆𝑦,𝑧

𝜆1=

61,387

76,059= 0,807 (4.3.5)

Izberemo uklonsko krivuljo a in iz razpredelnice odčitamo α = 0,21

Slika 5.8: Faktorji uklonskih krivulj

𝛷 = 0,5 ∗ (1 + 𝛼 ∗ (𝜆𝑦,𝑧 − 0,2) + 𝜆𝑦,𝑧

2) = 0,889 (4.3.6)

Redukcijski koeficient:

𝜒𝑦,𝑧 =1

𝛷+√𝛷2−𝜆𝑦,𝑧 2

= 0,792 (4.3.7)

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 > 𝑁𝐸𝑑 (4.3.8)

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 =𝜒𝑦,𝑧∗𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

0,792∗28,78∗35,5

1,0= 809,18 𝑘𝑁 (4.3.9)

𝛾𝑀0 – delni varnostni faktor odpornosti

809,18 𝑘𝑁 > 97,04 𝑘𝑁

Page 37: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 29

Slika 5.9: Profil okroglega prereza

Pogoj je izpolnjen.

5.4 DIMENZIONIRANJE ZATEGE

Φ = 63,5 mm

t = 5,0 mm

A = 9,189 cm2

I = 39,60 cm4

W = 12,47 cm3

i = 2,076 cm

1. Klasifikacija prereza:

Pogoj za prerez 1. razreda:

𝑑

𝑡 ≤ 50 ∗ 𝜀2 (4.4.1)

6,35

0,5 ≤ 50 ∗ 0,812 (4.4.2)

12,7 ≤ 32,508

Prerez spada v 1. razred kompaktnosti.

2. Odpornost prereza na osno silo:

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 > 𝑁𝐸𝑑 (4.4.3)

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 =𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

9,189∗35,5

1,0= 326,21𝑘𝑁 (4.4.4)

𝛾𝑀0 – delni varnostni faktor odpornosti

326,21 𝑘𝑁 > 240,70 𝑘𝑁

Pogoj je izpolnjen.

Page 38: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 30

Slika 5.10: Profil okroglega prereza

5.5 DIMENZIONIRANJE HORIZONTALNE ZATEGE

Φ = 63,5 mm

t = 5,0 mm

A = 9,189 cm2

I = 39,60 cm4

W = 12,47 cm3

i = 2,076 cm

3. Klasifikacija prereza:

Pogoj za prerez 1. razreda:

𝑑

𝑡 ≤ 50 ∗ 𝜀2 (4.5.1)

6,35

0,5 ≤ 50 ∗ 0,812 (4.5.2)

12,7 ≤ 32,508

Prerez spada v 1. razred kompaktnosti.

4. Odpornost prereza na osno silo:

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 > 𝑁𝐸𝑑 (4.5.3)

𝑁𝑝𝑙,𝑅𝑑 =𝐴∗𝑓𝑦

𝛾𝑀0=

9,189∗35,5

1,0= 326,21𝑘𝑁 (4.5.4)

𝛾𝑀0 – delni varnostni faktor odpornosti

326,21 𝑘𝑁 > 10,03 𝑘𝑁

Pogoj je izpolnjen.

Page 39: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 31

5.6 MEJNO STANJE UPORABNOSTI

Poves glavnega nosilca znaša 5,35 cm.

Kontrola:

𝑣𝑚𝑎𝑥 ≤𝐿

250 (4.6.1)

𝑣𝑚𝑎𝑥 =𝐿

250=

1600

250= 6,4 𝑐𝑚 (4.6.2)

5,35 𝑐𝑚 < 6,4 𝑐𝑚

Pogoj je izpolnjen.

Page 40: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 32

6 MATERIALNI STROŠKI ZA IZDELAVO

Tabela 6.1: Uporabljeni materiali

PROFIL KVALITETA KOLIČINA TEŽA

(kg/m)

SKUPNA

DOLŽINA

kg

HEA 200 S 355 2 42,3 32,0 1353,6

HEA 160 S 355 12 30,4 17,6 535,04

VER. NOSILEC

Φ101,6

S 355 4 22,6 8 180,8

PRIMARNA

ZATEGA

Φ63,5

S 355 10 7,21 33,7 251,99

HORIZONTALNA

ZATEGA

Φ63,5

S 355 6 7,21 34,95 242,9

OGRAJA

Φ30

S 355 10 2,56 12,0 30,72

VRV

Φ5

S 355 5 0,133 80,0 10,4

LES

2,5/0,06

C 30 61 3,8 152,5 579,5

SKUPAJ 3184,95 kg

Jeklena konstrukcija : 2605,45 kg x 1,1 €/kg = 2865,995 €

Protikorozijska zaščita: 52,152 m2 x 20 €/m2 = 1043,04 €

Lesene podnice: 2,4 m3 x 250 €/m3 = 600 €

Betonski temelji: 2,52 m3 x 100 €/m3 = 252 €

Skupni stroški materiala mostu z protikorozijsko zaščito znašajo 4761,04 €

Page 41: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 33

7 ZAKLJUČEK

V projektni nalogi smo dimenzionirali jekleni most za pešce razpona 16 m. Upoštevli smo

evropske standarde. Statično analizo smo izvedli s programskim orodjem Tower, 3D model

in ostale risbe mosta pa smo zrisali z Allplan 2017. Po izvedbi statične analize smo za vsak

konstrukcijski element preverili njegovo ustreznost po mejnem stanju nosilnosti. Na koncu

smo po mejnem stanju uporabnosti še preverili poves glavnega nosilca. Most je

dimenzioniran na lastno težo, koristno obtežbo, obtežbo vetra in snega. Ni dimenzioniran

glede na temperaturo in potres. Na koncu smo še izračunali materialne stroške mosta za

izdelavo: 4761,04 €.

Page 42: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 34

8 VIRI

SIST EN 1990 – Osnove projektiranja konstrukcij

SIST EN 1991-1-1 – Vplivi na konstrukcije: Splošni vplivi – Prostorninske teže,

lastna teža, koristna obtežba stavb

SIST EN 1991-1-3 – Vplivi na konstrukcije: Splošni vplivi – Obtežba snega

SIST EN 1991-1-4 – Vplivi na konstrukcije: Splošni vplivi – Vplivi vetra

SIST EN 1993-1-1 – Projektiranje jeklenih konstrukcij: Splošna pravila in pravila za

stavbe

Darko Beg, Projektiranje jeklenih konstrukcij v skladu z evrokodom 3, kratek

povzetek, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 1999

Sreš, L. 2016, Projektna naloga: Jekleni most za pešce razpona 19 m, Fakulteta za

gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo, Maribor

Peharda, F. 2016, Projektna naloga: Jekleni most za pešce z zategami, Fakulteta za

gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo, Maribor

Osterž, J. 2015, Projektna naloga: Dimenzioniranje jeklenega mostu z zategami,

Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo, Maribor

Page 43: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 35

9 PRILOGE

9.1 SEZNAM SLIK

Slika 2.1: Model 1

Slika 2.2: Model 2

Slika 2.3: Model 3

Slika 3.1: Tloris

Slika 3.2: Vzdolžni prerez

Slika 3.3: Prečni prerez

Slika 3.4: 3D model

Slika 4.1: Smeri delovanja vetra

Slika 4.2: Koeficienti sile za mostove

Slika 4.3: Koristne obtežbe

Slika 5.1: HEA profil

Slika 5.2: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

Slika 5.3: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

Slika 5.4: Izbira uklonskih krivulj

Slika 5.5: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

Slika 5.6: HEA profil

Slika 5.7: Profil okroglega prereza

Slika 5.8: Faktorji nepopolnosti uklonskih krivulj

Slika 5.9: Profil okroglega prereza

Slika 5.10: Profil okroglega prereza

Page 44: Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · Za glavna nosilca dolžine 16 m smo uporabili vročevaljani HEA 200 profil. Nosilca sta vzporedno razmaknjena 2,3 m in

Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 36

9.2 SEZNAM TABEL

Tabela 4.1: Stalne obtežbe

Tabela 4.2: Notranje statične količine

Tabela 6.1: Uporabljeni materiali

9.3 NASLOV ŠTUDENTA

Gorazd Rižnar

Novinci 36

2255 Vitomarci

e-naslov: [email protected]

9.4 KRATEK ŽIVLJENJEPIS

Rojen: 27.12.1993 Ptuj, Slovenija

Šolanje: 2000 – 2008 Osnovna šola Cerkvenjak – podružnica Vitomarci

2008 – 2012 Srednja gradbena šola in gimnazija Maribor

2013 - Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo

Maribor