statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m · za glavna nosilca dolžine 16 m smo...
TRANSCRIPT
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
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
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.
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.
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.
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
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
VI
UPORABLJENE KRATICE
NSK - notranje statične količne
EN - evropski standard
MSN - mejno stanje nosilnosti
MSU - mejno stanje uporabnosti
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).
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
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.
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.
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
Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 6
Slika 3.3: Prečni prerez
Slika 3.4: 3D model
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)
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)
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
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)
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)
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
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)
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)
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
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 - - - -
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)
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:
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.
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
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:
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
Gorazd Rižnar Statični izračun jeklenega mosta za pešce razpona 16 m Stran 23
Iz razpredelnic odčitamo:
ℎ
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
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)
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:
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
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
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
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.
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.
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.
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 €
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 €.
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
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
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