1.3 DELOVI MOSTA………………………………………………………………………………………………… 8 1.4 MATERIJALI ZA GRAĐENJE MOSTOVA……………………………………………………………… 9 1.4.1 Prirodni kamen…………………………………………………………………………………… 11 1.4.2 Opeka………………………………………………………………………………………………………… 13 1.4.3 Drvo…………………………………………………………………………………………………………… 13 1.4.4 Metali………………………………………………………………………………………………………… 14 1.4.5 Beton…………………………………………………………………………………………………………. 16 1.4.6 Kombinacije materijala………………………………………………………………………………. 16 1.4.7 Plastika ojačana vlaknima…………………………………………………………………………… 17 1.4.8 Vek trajanja mostova…………………………………………………………………………………. 17
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 1
1.2.1 Definicija mosta…………………………………………………………………………………………. 4 1.2.2 Termini u vezi sa rasporedom mosta…………………………………………………………. 5 1.2.3 Termini u vezi sa dimenzijama mosta………………………………………………………… 6 1.2.4 Termini u vezi sa visinama mosta………………………………………………………………. 7
2. VRSTE MOSTOVA 18
1. UVOD……………………………………………………………...………………………..……. 4 1.1 ISTORIJSKI PREGLED RAZVOJA MOSTOVA…………………………… 4 1.2 DEFINICIJE, TERMINOLOGIJA, PODELE I ELEMENTI MOSTOVA…………………………. 4
……………………………………………………………………………..
2.1 OPŠTA PODELA MOSTOVA……………………………………………………………………………….. 18 2.1.1 Vrste mostova prema nameni……………………………………………………………………. 18 2.1.2 Vrste mostova prema položaju u prostoru…………………………………………………. 18 2.1.3 Vrste mostova prema dimenzijama……………………………………………………………. 18 2.1.4 Vrste mostova prema projektovanoj trajnosti 19 2.1.5 Vrste mostova prema pokretljivosti glavnih delova……………………………………. 19 2.2 POSEBNA PODELA MOSTOVA………………………………………………………………………….. 20 2.2.1 Vrste mostova prema materijalu……………………………………………………………….. 20 2.2.2 Vrste mostova prema uzdužnom rasporedu………………………………………………. 17 2.2.3 Vrste mostova prema statičkom sistemu……………………………………………………. 21 2.2.4 Vrste mostova prema tipu glavnog nosača…………………………………………………. 22 2.2.5 Vrste mostova prema prostornom obliku…………………………………………………… 22 2.2.6 Vrste mostova prema položaju kolovoza……………………………………………………. 22
SADRŽAJ
4.3.1 Otvoreni kolovoz……………………………………………………………………………………….. 40 4.3.2 Zatvoreni kolovoz 42 4.3.3 Kolovozni nosači otvorenog koloseka…………………………………………………………. 44 4.4 SPREGOVI I POPREČNA UKRUĆENJA………………………………………………………………… 47 4.4.1 Uvod………………………………………………………………………………………………………….. 47 4.4.2 Spregovi za prijem dejstva vetra………………………………………………………………… 48 4.4.3 Poprečna ukrućenja……………………………………………………………………………………. 49 4.4.4 Raspored spregova za prijem dejstva vetra i poprečna ukrućenja………………. 52 4.4.5 Spreg za prijem bočnih udara…………………………………………………………………….. 56 4.4.6 Spreg za prijem sile kočenja……………………………………………………………………….. 57 4.5 GLAVNI NOSAČI……………………………………………………………………………………………….. 59 Puni glavni nosači………………………………………………………………………………………. 59 Rešetkasti glavni nosači………………………………………………………………………………
3.1.4 Slobodni profili za vodotoke i plovidbu……………………………………………………… 28
3.3.5 Dinamički uticaji na mostove usled korisnog opterećenja…………………..……… 37
3.1.2 Slobodni profili za drumski saobraćaj ispod mosta……………………………………… 25
3.1 SLOBODNI PROFILI 23
3.1.3 Slobodni profili železničkih mostova………………………………………………………….. 26
3.3 OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH KONSTRUKCIJA I DEJSTVA U MOSTOGRADNJI................................................................................. 30
3.3.4 Dejstva na mostove……………………………………………………………………………………. 35
3.3.2 Metode parcijalnih koeficijenata sigurnosti……………………………..………………… 33
3.3.3 Proračunske vrednosti uticaja usled dejstava…………………………………………….. 34
4.5.2
3.1.1 Slobodni profili za pešake…………………………………………………………………………… 24
3.2 NIVELETA MOSTOVA………………………………………………………………………………………… 29
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 2
4. ŽELEZNIČKI MOSTOVI………………………………………………………………………. 38
3. SAOBRAĆAJNI USLOVI I OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH MOSTOVA PREMA EVROKODU……………………………………...... 23
3.3.1 Osnove proračuna čeličnih konstrukcija…………………………………………………….. 30
4.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE……………………………………………………… 38 4.2 ŠIRINA ŽELEZNIČKIH MOSTOVA……………………………………………………………………….. 39 4.3 KOLOVOZ I KOLOVOZNI NOSAČI…………………………………… 40
4.5.1
61 5. DRUMSKI MOSTOVI………………………………………………………………………… 70 5.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE DRUMSKIH MOSTOVA………………….. 70 5.2 KOLOVOZNI ZASTOR I HIDROIZOLACIJA……………………………………………………………. 71 5.3 OGRADE I ODBOJNICI………………………………………………………………………………………. 72 5.4 NOSEĆA KONSTRUKCIJA KOLOVOZA………………………………………………………………… 73 5.5 GLAVNI NOSAČI DRUMSKIH MOSTOVA……………………………………………………………. 77 5.5.1 Puni glavni nosači………………………………………………………………………………………. 77 5.5.2 Rešetkasti glavni nosači……………………………………………………………………………… 78 5.6 SPREGNUTE MOSTOVSKE KONSTRUKCIJE ……………………………………………………….. 79 6. KONSTRUKTIVNI SISTEMI ČELIČNIH MOSTOVA……………………………….. 80 6.1 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE…………………………………….. 80 6.2 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE………………………….. 82 6.3 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE……………………………………………….. 83 6.4 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE…………………………………..… 83
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 3 6.5 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PODUPIRALA (OKVIRNOG SISTEMA)……………….. 84 6.6 PUNI LUĆNI NOSAČI…………………………………………………………………………………………. 84 6.7 REŠETKASTI LUČNI GLAVNI NOSAČI………………………………………………………………….. 85 6.8 MOSTOVI SA KOSIM KABLOVIMA…………………………………………………………………….. 87 6.9 VISEĆI MOSTOVI………………………………………………………………………………………………. 89 6.10 MOSTOVI VISOKE ULICE……………………………………………………………………….. 92 6.11 INTEGRALNI MOSTOVI…………………………………………………………………………. 93 6.12 PEŠAČKI MOSTVI 94 7. UPORNJACI I LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA…………….…………. 95 7.1 UPORNJACI………………………………………………………………………………………………………. 95 7.2 PRELAZNICE NA KRAJNJIM STUBOVIMA………. 100 7.3 LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA……………………………………………………………… 102 8. MONTAŽA ČELIČNIH MOSTOVA…………………………….………………………… 107 9. UPRAVLJANJE MOSTOVIMA……………….…………………………………………... 110 9.1 TRAJNOST MOSTOVA………………………………………………………………………………………. 110 9.2 ISPITIVANJE MOSTOVA PROBNIM OPTEREĆENJEM………………………………………….. 111 9.3 SISTEM UPRAVLJANJA MOSTOVIMA………………………………………………………………… 111 9.4 OŠTEĆENJA ČELIČNIH I SPREGNUTIH MOSTOVA………………………………………………. 112 PRILOG A1: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA Pešački mostovi…… 114 PRILOG A2: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA Železnički mostovi…....... 116 LITERATURA………………………………………………………………………………………………………………… 122
1.2.1 Definicija mosta
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 4
Početak školovanja građevinskih inženjera, konstruktora i graditelja mostova počeo je sredinom XVIII veka u Parizu. Naime, 1716. godine u Parizu je osnovano Odeljenje za puteve i mostove, a 1747. godine osnovana je prva Škola za mostove i puteve. Prva knjiga o izgradnji mostova štampana je 1717. godine.
Razvoj mostova je bio dugotrajan i postepen: prvi mostovi nastali su u Mesopotamiji oko 2500 god. p.n.e. (područje jugozapadne Azije, između reka Tigra i Eufrata u Iraku i Siriji stare civilizacije: Sumer, Vavilon, Asirija, Akad i dr. ); antičko Grčko graditeljstvo nije ostavilo tragova na izgradnji mostova; Rimsko carstvo bilo je vrlo organizovano i dugo trajalo. Izgradili su mnoge velike drvene a posebno kamene mostove i akvadukte za potrebe ljudi i ratna osvajanja; Turska carevina je od XIV do XVIII veka izgradila veliki broj značajnih kamenih mostova u Maloj Aziji i na Balkanu; Velika Britanija je proizvela i uvela u gradnju mostova gvožđe i čelik. Izgradili su značajne čelične mostove rekordnih raspona za novi izum železnicu i puteve; Francuska je unapredila izgradnju kamenih mostova u XVIII veku i bila vodeća u primeni armiranog i pred napregnutog betona u mostogradnji; Japan a u poslednje vreme i Kina pokazuju ambiciju za građenje mostova rekordnih uraspona;drugoj polovini XX veka sa tla bivše SFRJ projektovano je i izgrađeno više mostova rekordnih svetskih raspona, u čeliku i betonu. Most preko Save u Beogradu je prvi železnički most sa kosim zategama na svetu, autori prof. N. Hajdin i prof. Lj. Jeftović. U svetu je bila naširoko poznata i priznata Jugoslovenska škola mostova.
Most je građevina koja saobraćajnicu prevodi preko prepreke (prof. dr Jure Radić).
1.1 ISTORIJSKI PREGLED RAZVOJA MOSTOVA
1.2 DEFINICIJE, TERMINOLOGIJA, PODELE I ELEMENTI MOSTOVA
Mostovi su se gradili iz potrebe i nužde za kretanjem i stvaranjem. Prvi mostovi građeni su po iskustvu i intuiciji naprednih i nadarenih pojedinaca. Mnogo vekova kasnije, kada je čovek postao sposoban da zakone fizike i prirode, matematički formuliše i svoju zamisao nacrta, nastala je građevinska tehnika.
Prvi deo definicije: most je građevina ukazuje da je most sagrađen od određenog materijala (ili više njih) radi zadovoljenja ljudske potrebe označene u drugom delu definicije: da saobraćajnicu prevede preko prepreke. Treba uočiti da most nije konstrukcija, već
1. UVOD
Kada je naš davni predak prebacio balvan preko potoka da bi prešao na drugu stranu u potrazi za hranom, pokazao je da egzistencija ljudi zavisi od kretanja i građenja (prof. dr Milenko Pržulj).
2016. / II izdanje
Niveleta je osnovna linija u podužnom preseku mosta koja predstavlja presek kolovozne površine i vertikalne ravni koja prolazi kroz osu saobraćajnice na mostu. Noseća konstrukcija je nosiva struktura koja premošćuje otvor mosta. Kolovoz je površina namenjena prolazu vozila (odvijanju saobraćaja) na mostu. Pešačke staze su površine namenjene kretanju prolaznika na mostu.
Slobodni profil je prostor kroz koji se može nesmetano odvijati promet ispod mosta ili na mostu.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Iz izrečene namene mosta, što je i razlog njegovog građenja „da saobraćajnicu prevede preko prepreke“, proizilazi da potreba za mostom postoji tamo gde se na trasi pružanja saobraćajnice nalazi prepreka iznad koje je potrebno prevesti saobraćajnicu ako to nije moguće (ili nije racionalno) ostvariti njenim direktnim oslanjanjem na tlo ili na nasipu. Reč je o mestu gde se gornji stroj saobraćajnice odvaja od neposrednog dodira sa tlom, kada ga više nije ekonomično rešiti nasipom ili kada zbog vodotoka ili saobraćaja ispod njega to nije moguće.Prepreke nad kojima gradimo mostove mogu biti različite: vodotok, suva dolina, kanjon, uvala, morski/jezerski tesnac, rukavac, kanal, druga saobraćajnica ili bilo kakav drugi prostor. Za neke posebne vrste mostova primenjuju se sledeći nazivi: propust je mali most (sa rasponom do 5 m); vijadukt je most koji premošćuje suvu dolinu; nadvožnjak je most koji prevodi put ili železničku prugu preko (iznad) autoputa ili železničke pruge; podvožnjak je most koji omogućuje prolaz puta ispod autoputa ili železničku prugu.
1.2.2 Termini u vezi sa rasporedom mosta
Uzdužna dispozicija ili uzdužni raspored mosta je grafički prikaz svih delova mosta u pogledu sa strane (Slika 1.1)
Slika 1.1 Uzdužna dispozicija mosta
5
građevina koja u sebi sadrži nosivu konstrukciju. Konstrukcija je samo jedan njegov vrlo značajan i bitan deo.
Poprečna dispozicija ili poprečni raspored mosta je grafički prikaz delova mosta u poprečnom preseku (Slika 1.2)
Slika 1.2 Poprečna dispozicija mosta
1.2.3 Termini u vezi sa dimenzijama mosta (Slika 1.3)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 6
Ukupna dužina mosta je razmak između krajnjih tačaka mosta. Dužina mosta je razmak između vertikalnih osa krajnjih oslonaca mosta. Otvor mosta je horizontalni razmak između unutrašnjih površina stubova mosta, odnosno unutrašnjih ivica strukture uz oslonce. Raspon konstrukcije je razmak između vertikalnih osa oslonaca te konstrukcije. Ukoliko most ima nekoliko otvora i njegova konstrukcija će imati nekoliko raspona. Ukupna širina mosta je razmak između krajnjih tačaka u poprečnom preseku mosta. Širina mosta je razmak između unutrašnjih površina ograda na mostu.
Raspoloživa visina (����) je visina između merodavnog vodostaja i nivelete mosta.
Konstruktivna visina (����) je visina od donje ivice noseće konstrukcije do nivelete na mostu.
Slika 1.3 Termini u vezi sa rasporedom mosta
Slika 1.4 Termini u vezi sa visinama mosta
r Srđan Živković : Osnove čeličnih mostova
1.2.4 Termini u vezi sa visinama mosta (Slika 1.4)
2016. / II izdanje
Slobodna visina (����) je visina između merodavnog vodostaja i donje ivice rasponskog sklopa.
Ukupna visina mosta (����) je visina od dna temelja do najviše tačke na mostu. Visina konstrukcije (����) je visina između najniže i najviše tačke glavnog nosećeg sklopa na mostu.
7
Oporci ili upornjaci (Slika 1.5) su krajnji delovi mostova pomoću kojih se ostvaruje prelaz saobraćajnice sa sraslog tla ili nasipa na most. Mogu se sastojati iz sledećih delova: temelji, stub oporca, krila oporca, nadzidak, prelazne ploče, čunj kosine nasipa, podnožni zidić, ležaji i dr.
Termini „iznad“ i „ispod“ u ovim definicijama označavaju smer prenošenja opterećenja a ne visinske
most se sastoji iz dve osnovne glavne celine strojevi, koje su zapravo sklopovi velikog broja delova: donji stroj mosta u koji spadaju svi delovi mosta koji se nalaze ispod ležišta glavne noseće konstrukcije ili uz nju (uključujući i ležišta), i gornji stroj mosta koji sadrži sve delove mosta koji se nalaze iznad ležišta glavne noseće konstrukcije.
Među mostovima postoje uočljive koncepcijske, strukturalne i druge razlike pa otud oni sadrže i različite delove. Neke od njih susrećemo u jednoj, a druge u drugoj vrsti mostova. Iz ovoga je jasno da se ni svi delovi koji su ovde prikazani i opisani ne nalaze kod svakog tipa mosta.Svaki
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 8
Donjemodnose.stroju
Slika 1.5 Oporci ili upornjaci krajnji stubovi
1.3 DELOVI MOSTOVA
Stubovi su delovi mostova na koje se oslanjaju glavne noseće konstrukcije. Preko njih se opterećenje od noseće konstrukcije prenose na tlo. Mogu se sastojati od: temelja, tela stuba, ležišne grede, ležišta, ležajeva, oslonaca, ledobrana, ledoloma itd.
pripadaju: stubovi (među stubovi, srednji stubovi) i oporci ili upornjaci (krajnji stubovi)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
U početnoj fazi razvoja mostogradnje samo su priručni i raspoloživi materijali bili podloga za građenje mostova, da bi kasnije, postupno pronalazak svakog novog građevinskog materijala našao veću ili manju primenu u mostogradnji.
Gornji stroj se uopšteno može sastojati od sledećih celina: noseći sistem nosača, kolovozne konstrukcije, opreme mosta itd. Noseći sistem nosača je nosiva struktura ili konstrukcija mosta odnosno oni delovi koji služe za prenos opterećenja nad otvorom mosta, a može se sastojati od: glavnih nosača, sekundarnih nosača (podužnih i poprečnih), spregova i dr. Kolovozna konstrukcija je skup nosivih elemenata preko kojih se opterećenje sa saobraćajne površine predaje do noseće konstrukcije. Mogu je sačinjavati: kolovozna ploča, sekundarni poprečni i podužni nosači, spregovi, rebra i ukrućenja. Oprema mosta (Slika 1.6) je skup delova prvenstveno namenjenih nesmetanom, sigurnom i udobnom odvijanju saobraćaja na mostu, a to su: slojevi kolovoza, slojevi pešačkih staza, ograde za vozila, ograde za pešake, koloseci, ivičnjaci, dilatacije, elementi za odvode, rasveta i dr.
9
Materijal za noseću konstrukciju u velikoj meri određuje noseći sistem mostova. Drveni mostovi su gredne i lučne konstrukcije. Kameni mostovi su isključivo lučni. Noseći sistemi čeličnih mostova su gredni, okvirni, lučni, viseći i sa kosim zategama. Betonskim mostovima najviše odgovaraju gredni, okvirni i lučni noseći sistemi.
2016. / II izdanje
Slika 1.6 Oprema mosta
Kada govorimo o građevinskim materijalima kod mostova, oni su i najčešći kriterijumi za njihovu podelu na materijal od koga su izgrađeni glavni noseći sklopovi u njima, a to su: drvo: klasično, lepljeno lamelirano; metali: liveno gvožđe, čelik, aluminijumske legure; kamen: prirodni kamen, opeka, beton, armirani i prednapregnuti beton.
1.4 MATERIJALI ZA GRAĐENJE MOSTOVA
Među nabrojanim delovima nisu navedeni oni koji pripadaju specifičnim vrstama mostova kao što su: mostovi za vodove, podvodni mostovi, natkriveni mostovi i sl.
Za primenu građevinskih materijala u mostogradnji značajna su sledeća svojstva: čvrstoća, obradivost, trajnost, otpornost na delovanja atmosfere i agresivnih agenasa iz lepota,okoline;monumentalnost, izgled; dostupnost, raspoloživost, brzina ugradnje, cena, itd.
Poboljšanje kvaliteta pojedinih materijala (npr. sprezanjem) kao i pronalasci novih sa boljim svojstvima preduslov su za razvoj i povećanje dometa u mostogradnji (Slika 1.7).
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 10
Slika 1.7 Istorijski prikaz savladanih raspona mostova od različitih materijala
Na izbor građevinskog materijala za most najviše utiču: veličina otvora, potrebne raspone, zahtevi u pogledu dispozicije, raspoloživa visina, konstruktivna visina; ekonomski faktori, dostupnost i raspoloživost materijala, brzina građenja, mogućnosti dopreme, transporta i organizacije gradilišta; zahtevi eksploatacije i zaštita okoline; očekivane potrebe iznenadnim okolnostima kao i potrebe i mogućnosti prilagođavanja izmenjenim uslovima korišćenja; estetski parametri; zahtevi trajnosti, spoljašnja delovanja, mogućnost održavanja.
Celovitom analizom svih navedenih a i drugih parametara, može se doći do povoljnog broja elemenata o izboru materijala. Moguće je različite delove mosta graditi od različitih materijala, a raznolikost može biti prisutna i u različitim kvalitetima istog materijala. Osnovna svojstva, mogućnosti primene i dometi različitih materijala međusobno se znatno razlikuju pa ćemo ih ukratko prikazati.
2016. / II izdanje
Slika 1.8 Arslanagića most na reci Trebišnjici, kao zadužbinu za svog poginulog sina u borbi sa Mlečanima izgradio 1574. godine Veliki vezir Mehmed paša Sokolović, ukupna dužina 92,25 m, visina 15 m
Prirodni kamen je iskonski i najtrajniji građevinski materijal. On je svoju primenu našao u svim fazama razvoja mostogradnje. I danas se možemo diviti više hiljadu godina starim građevinama koje su izdržale sva delovanja prirode i eksploatacije, a koji dobro služe i danas. Treba naglasiti da ni u jednom drugom materijalu nije moguće postići takvu trajnost i monumentalnost.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Prirodni kamen u mostogradnji znatno bolje od bilo kog drugog materijala zadovoljava parametre trajnosti i estetike. Za građenje kamenom oduvek je bilo važno pronaći upotrebljiv i kvalitetan kamen što bliže mestu ugradnje kako bi bili izbegnuti ili smanjeni potencijalni troškovi transporta. Pri tome treba voditi računa o potrebi za različitim vrstama
1.4.1 Prirodni kamen
11
Kamen u današnjoj eri u mostogradnji nema više veliku primenu kao što je nekad imao. Međutim, javlja se stalno potreba za restauraciju, konzervaciju ili održavanje ovakvih kamenih objekata koji predstavljaju spomenike kulture, pa je to razlog zašto su neophodna osnovna znanja o kamenu u mostogradnji.
Za primenu kamena u mostogradnji odlučujuća se sledeća svojstva: mineraloški sastav; struktura, zrnost, slojevitost, lomljivost; poroznost; obradljivost; gustina; postojanost na dejstvo mraza; otpornost na habanje; čvrstoća, elastičnost; prianjanje uz malter; tvrdoća.
kvaliteta kamena u različitim delovima mosta. S današnjeg gledišta posebno o primeni kamena za: vence, ograde, oblogu pojedinih delova mosta i sl.
Kod građenja mostova mogu se koristiti različite vrste kamena. Najčešće se upotrebljavaju: od sedimentnih stena: o krečnjak (vapnenac, škriljac) jer je lagan, lako obradiv, veoma rasprostranjen, relativno jeftin, ima veliku čvrstoću i trajnost. Na našim prostorima ga ima u različitim varijantama i u velikim količinama; o takođe se koriste peščari (vezana sedimentna stena, ranije se koristio za pravljenje tocila), Slika 1.9 i sedra (bigar nastaje oko hladnih izvora, karakterističan zbog šupljikavosti, monomineralna stena izgrađena od minerala kalcita. Kada je kompaktan i trakaste građe naziva se travertin); od eruptivnih stena:
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 12
o bazalt, porfir, diorit, granit i dr. i to ređe za glavnu noseću konstrukciju mosta a više za sekundarne delove.
Slika 1.9 Crveni peščar
13
Opeka je najstarija vrsta veštačkog kamena koja je u građevinarstvu poznata i prisutna veoma dugo. U područjima gde nema kvalitetnog građevinskog prirodnog kamena od opeke su sagrađeni brojni poznati mostovi
Velika prednost opeke je u mogućnostima proizvodnje različitih oblika i dimenzija koji se lako prilagođavaju potrebama ugradnje, estetskim efektima i jednostavnoj i brzoj ugradnji, a mana je znatno manja trajnost od prirodnog kamena. Stoga se za mostove koriste posebne vrste opeke kao što su klinker, prepečena ili tvrdo pečena opeka.
Slika 1.10 Most preko Kupe u Sisku, izgrađen 1934. god., projektant Milivoj Frković
1.4.3 Drvo
Jedan od osnovnih i u prošlosti najčešćih prigovora drvetu kao materijalu za mostove bio je usmeren na njegovu malu trajnost. Sa današnjeg gledišta ovo nema opravdanja jer
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
1.4.2 Opeka
2016. / II izdanje
Drvo je jedan od najstarijih i najviše primenjivanih materijala u mostogradnji. Veliki napredak u razvoju tehnologije proizvodnje savremenih drvenih inženjerskih konstrukcija sve više dovodi do toga da drvo ima sve veću savremenu i buduću primenu kod građenja mostova. Od drveta su izgrađeni mnogi relativno veliki i zanimljivi mostovi kojima je jedna od glavnih odlika jednostavnost i brzina građenja.
U mostogradnji se opeka kombinuje sa drugim materijalima, a jedno od najboljih ostvarenja u našem okruženju je most izgrađen od prirodnog kamena i opeke preko reke Kupe u Sisku (Slika 1.10).
U građenju mostova tokom poslednjih nekoliko vekova metali imaju veliku primenu. Upravo su oni omogućili ostvarivanje građevina najvećih dometa u pogledu savladanih raspona u svim tipovima nosećih struktura, a posebno kod visećih mostova i mostova sa kosim kablovima. Oni imaju povoljnija svojstva od ostalih materijala koja se prvenstveno
Toplina, velika arhitektonska izražajnost i estetske vrednosti drveta kao materijala (Slika 1.11) ukazuju na njegove nesumnjive prednosti kod građenja pešačkih mostova i pasarela.Zaglavni noseći sistem se koriste sledeće botaničke vrste drveta: jela, smreka, hrast, ariš, bor i Poreddr.estetskih i funkcionalnih vrednosti drvena građa, zbog relativno male težine, nudi mogućnost brze gradnje, bez složene i dodatne mehanizacije potrebne za montažu. Veliki delovi nosivih struktura i elemenata od lepljenog lameliranog drveta proizvode se danas u fabrikama, jednostavno se transportuju i ugrađuju.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 14
1.4.4 Metali
Drvo je materijal od koga se mogu graditi svi delovi mostova. Veliku primenu nalazi i u gradnji provizornih i privremenih mostova, a takođe i za izradu pomoćnih naprava, skela, oplata i sl.
se izvode drvene konstrukcije znatno trajnije od nekih na izgled trajnijih materijala. Primera radi za mostove se u sklopu autoputeva (SAD) koristi drvo jer mu so u cilju zaštite od poledice uopšte ne smanjuje trajnost. Uz to brojni postojeći, više stotina godina stari mostovi, svedoče o dosezima ovog materijala u pogledu trajnosti.
Slika 1.11 Xuhong most, drveni lučni most u Kini
Usled povoljnog odnosa sopstvene težine i korisnog opterećenja, za velike raspone mostova čelik je kao materijal u izrazitoj prednosti. Ako se ovome dodaju i vremenski parazitni uticaji od skupljanja i tečenja u betonskim konstrukcijama velikih raspona, jasno je da će i u budućnosti čelik biti u prednosti za izgradnju mostova velikih raspona.
2016. / II izdanje
Početak primene metala u mostogradnji vezan je za primenu livenog gvožđa, da bi kasnije, postepeno u upotrebi ulazio čelik i aluminijumske legure.
Sve je veća primena i aluminijumskih legura za mostove većih raspona, gde dolazi do izražaja mala zapreminska težina, postojanost na dejstvo korozije kao i primena u sredinama sa niskim temperaturama.
Danas je u primeni veliki broj vrsta čelika kao što su: nelegirani, niskougljenični, sitnozrnasti čelici, čelici sa povećanom otpornošću na dejstvo atmosferske korozije (COR TEN), čelici visoke čvrstoće (Histar čelici) itd.
15
Glavne prednosti čelika ogledaju se u njegovoj: velikoj prilagodljivosti formiranju najrazličitijih tipova i vrsta nosivih sklopova; relativno jednostavnoj ugradnji; relativno maloj sopstvenoj težini i velikoj nosivosti (Slika 1.12).
ogledaju kroz manji udeo sopstvene težine i veću čvrstoću. Maksimalni ostvareni rasponi u mostogradnji savladani su upravo čelikom.
Za čelične konstrukcije u mostogradnji najčešće se koriste limovi debljine od 8 mm pa naviše, vruće valjani profili kao i neki hladno oblikovani profili. Od čelika se zahteva da bude umiren, zavarljiv, bez pojave dvoplasnosti i lamilarnog cepanja, kao i garantovanom otpornošću na žilavost.
Slika 1.12 Vijadukt Milo, Francuska, 2004. god., visine 343 m
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 16
Teškoće i ograničenja u razvoju primene betona proizilazile su iz ekonomičnosti izgradnje pomoćnih uređaja i skela, koje su uspešno prevaziđene postupcima slobodnog građenja bez o tlo oslonjenih fiksnih skela.
Beton je najčešće upotrebljavani savremeni materijal u građenju mostova. Ekonomičnost, laka ugradnja uz mogućnost ostvarivanja različitih oblika i struktura doprinela je da u kratkom vremenskom roku beton širom sveta postane dominantan građevinski materijal. Klasično armiran ili prethodno napregnut beton omogućuje dostizanje relativno velikih dometa i vrlo racionalnih sklopova dobrih dinamičkih i drugih karakteristika.
Za različite delove mosta mogu se koristiti betoni različitih karakteristika, tako da u istom mostu susrećemo nearmiran, klasično armiran i prethodno napregnut beton, a sve u zavisnosti od uslova i zahteva za posmatrani deo mosta
Pored ovog moguće je sprezanje drveta i betona, drveta i čelika, ali i isti materijal različitih kvaliteta (čvrstoća, starosti), što se najčešće susreće kod sanacija betonskih sklopova.
Više od 200 godina čelik je bio osnovni materijal za mostove. Od tridesetih godina prošlog veka beton preuzima primat za mostove manjih i srednjih raspona.
Kada nije reč o materijalima kod kojih je jedan osnovni materijal a drugi služi samo spajanju ili ojačanju, treba istaknuti da ponekad za materijal za nosive konstrukcije mostova koristimo sprezanje dva ili više materijala pri čemu se optimalno koriste dobra svojstva svakoga od njih.
Treba istaći da je zabluda da betonske (armirano betonske, prethodno napregnute) mostove nije potrebno održavati, jer se radi o trajnim materijalima. Danas je prevaziđeno mišljenje da je betonskim mostovima vek trajanja ograničen na 100 godina, a čeličnim na 80 godina. Na saobraćajnicama je znatno više čeličnih mostova starih preko 80 godina i betonskih mostova koji su mlađi od 50 godina a koji se moraju rekonstruisati i ojačati, stoga se mora naglasiti da je: čelik odličan materijal za mostove jer se, pored ostalog, može pouzdano i sigurno zaštititi od korozije i vremenskih uticaja; beton je dobar materijal za mostove, ali se još uvek ne može garantovati njegova potpuna zaštita od korozije i vremenskih uticaja.
Treba odmah naglasiti da su vrlo retki mostovi koji su sagrađeni od samo jednog materijala. To nisu čak ni drveni mostovi jer u njima postoje metalni elementi za spajanje, nisu ni kameni jer u njima postoji malter itd.
1.4.6 Kombinacije materijala
1.4.5 Beton
Klasičan primer je sprezanje čelika i betona koji u mostovima nalazi svoju najširu primenu. Kod njih su rebra glavnih nosača čelična a kolovozna ploča betonska.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Vek trajanja mostova definisan je po sastavnim delovima mostova: oprema mosta: ležišta, dilatacione naprave, oprema za odvodnjavanje, ograde, hidroizolacija, kolovoz: 20 30 godina; noseća konstrukcija mosta (bez kolovozne ploče): 80 100 godina; stubovi i temelji: 130 150 godina.
Tri najčešća tipa FRP lamela i kablova su: plastika ojačana karbonskim vlaknima (CFRP); plastika ojačana vlaknima od stakla (GFRP); plastika ojačana aramidnim vlaknima (AFRP specijalna poliamidna vlakna).
1.4.8
Kod temeljenja pilona sa kosim zategama u Dubrovniku upotrebljena su geotehnička sidra sa kablovima od karbonskih vlakana.
U Winterthuru u Švajcarskoj, 1996. godine izgrađen je prvi most sa kosim zategama od karbonskih vlakana (CFRP), Slika 1.13.
Plastika ojačana vlaknima
2016. / II izdanje
1.4.7
Nov materijal za mostove i inženjerske konstrukcije je plastika ojačana vlaknima FRP (Fibre Reinforced Plastics). Materijal se isporučuje u vidu lamela i kablova.
Vek trajanja mostova
17
Slika 1.13 Stork Bridge in Winterthur, 1996.
Pešački mostovi; Drumski mostovi (za lokalne, regionalne, magistralne i autoputeve); Železnički mostovi (jednokolosečni, dvokolosečni); Akvadukti mostovi za prevođenje tekućina; Kombinovani mostovi za više vrsta saobraćaja istovremeno; Industrijski mostovi za kranove, prenosnice, cevovode, pokretne trake itd.
Podela mostova nije jednoznačna niti jedinstvena, a u prvom redu zavisi od izbora kriterijuma po kojima se sprovodi, pa otud isti most zavisno od kriterijuma podele može se svrstati u više grupa.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 18
Propusti – mostovi sa rasponom manjim od 5 m (Slika 2.1); Mali mostovi otvora do 20 m; Srednji mostovi otvora 20 do 100 m; Veći mostovi otvora 100 do 300 m; Veliki mostovi otvora preko 300 m; Vanredne građevine objekti vrlo velikih dimenzija ili nestandardnih obeležja.
2. VRSTE MOSTOVA
Mostovi iznad voda reka, kanala, jezera, mora; Dolinski vijadukti mostovi nad suvim dolinama; Padinski vijadukti vijadukti duž (ivica, podnožja) padina, prateći morfologiju terena; Nadvožnjaci mostovi iznad saobraćajnica (autoputa); Podvožnjaci za saobraćaj ispod saobraćajnice (autoputa); Visoke ulice vijadukti u gradskim, urbanizovanim prostorima; Mostovi utvrđenja; Mostovi na rampama, prilazima ili inundacijama; Podvodni mostovi.
Osim ove podele koja je proizašla iz vrste prepreke koju premošćujemo, možemo napraviti i podelu mostova na: Gradske mostove; Van gradske mostove.
2.1.2 Vrste mostova prema položaju u prostoru
2.1.1 Vrste mostova prema nameni
2.1.3 Vrste mostova prema dimenzijama
2.1 OPŠTA PODELA MOSTOVA
Fiksni (nepokretni) mostovi; Pokretni mostovi (Slika 2.2); Plutajući (pontonski) mostovi
Slika 2.2 Propust, mali most raspona do 5 m
Provizorni mostovi s namerom osiguranja nužnog i kratkotrajnog prelaženja; Privremeni mostovi s namerom osiguranja prelaska dok traje neka vremenska ograničena potreba; Stalni mostovi s namerom da potraju što duže.
2.1.4 Vrste mostova prema projektovanoj trajnosti
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 19
2.1.5 Vrste mostova prema pokretljivosti glavnih delova
o Mostovi od klasične drvene građe; o Mostovi od lameliranih nosača. Spregnuti mostovi.
o Mostovi od armiranog betona. Metalni mostovi:
2.2.2 Vrste mostova prema uzdužnom rasporedu
o Mostovi od livenog gvožđa; o Mostovi od čelika;
Prva podela mostova na: Simetrične mostove i Nesimetrične mostove.
o Mostovi od prirodnog kamena; o Mostovi od opeke; o Mostovi od betona;
Drveni mostovi:
Masivni mostovi:
Slika 2.2 Tower Bridge, 1894., London
o Mostovi od aluminijumskih legura.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 20
2.2.1 Vrste mostova prema materijalu
2.2 POSEBNA PODELA MOSTOVA
2.2.3 Vrste mostova prema statičkom sistemu
Takođe, imamo i: Mostove sa jednom nosivom strukturom; Mostove sa više nosivih sistema u uzdužnoj dispoziciji.
Zatim, podela mostova prema broju otvora: Mostovi s jednim otvorom; Mostovi sa dva otvora; Mostovi sa tri otvora; Mostovi sa više otvora.
21
Zanimljiva je i jednakost odnosno ujednačenost otvora: Mostovi sa jednakim otvorima; Mostovi sa različitim otvorima; Mostovi sa ritmičkim različitim otvorima.
2016. / II izdanje
Slika 2.3 Nadvožnjak Baden Vurtemberg, 1992., raspona 80 m (18 45 17 m)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Ova podela se odnosi na statički sistem glavnih nosača: Gredni mostovi: o Proste grede; o Kontinualni nosači; Lučni mostovi; Razupirni mostovi (ili upete grede ili sistemi podupirala, Slika 2.3); Okvirni mostovi; Mostovi sa kosim kablovima; Viseći mostovi: Mostovi sa kombinovanim statičkim sistemima; Integralni mostovi.
2.2.4 Vrste mostova prema tipu glavnog nosača
Pločasti mostovi; Rebrasti mostovi; Mostovi sa punozidnim konstrukcijama; Rešetkasti mostovi: Sandučasti mostovi; Mostovi sa složenim sistemima glavnih nosača.
Mostovi sa kolovozom gore (Slika 2.4 a)); Mostovi sa kolovozom dole (Slika 2.4 c)); Mostovi sa upuštenim kolovozom (Slika 2.4 b)); Mostovi sa promenjivim položajem kolovoza; Dvospratni ili višespratni mostovi; Natkriveni mostovi.
ℎ��
2.2.6 Vrste mostova prema položaju kolovoza
2.2.5 Vrste mostova prema prostornom obliku
Ova se podela odnosi se prvenstveno na gredne, a samo donekle na okvirne, razupirne i lučne konstrukcije, dok ostali mogu imati svoju, specifičnu podelu
.
Slika 2.4 Slučajevi položaja kolovoza mosta u odnosu na glavne nosače, je građevinska visina
Mostovi u pravcu; Mostovi u krivini.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 22
Pored ove podele, u zavisnosti od položaja ose mosta u odnosu na liniju ose stuba upornjaka, mostove delimo na: Mostove pod pravim uglom; Kose mostove.
3.1 SLOBODNI PROFILI
Slobodni profili su minimalno raspoloživi prostori potrebni za nesmetano odvijanje saobraćaja na mostu ili ispod njega. Predstavljeni su kroz površinske dimenzije i definisane oblike u karakterističnom preseku. Radi se dakle, o prostoru u kome se ne smeju naći nikakvi delovi mosta, reljefa, drugog saobraćajnog toka niti bilo čega drugog što bi ometalo saobraćaj, kako bi čitav prostor bio raspoloživ za odvijanje saobraćaja. Ovi prostori moraju biti tako koncipirani da ostanu potpuno slobodni i nezavisni od vremenskih uslova, kao na primer usled deformacija, ugiba, varijacije vodostaja i sl.
U ovom poglavlju definisaće se parametri koji se odnose na karakteristike saobraćajnih i slobodnih prostora na mostu i ispod njega kao i dejstva na čelične mostove prema SRPS EN.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 23
Mostovi se grade da služe prometu saobraćaju. Jedna od važnih karakteristika saobraćaja jeste njegova velika promenljivost i neprestana evolucija.
Slobodni profili zavise od: gabarita vozila normirani su propisima (Evropskim normama), koje određuju između ostalog i najveće širine i visine vozila koja se bez posebnih dozvola smeju naći na putu u prometu; potrebnim kapacitetima, propusnosti i protočnosti saobraćaja u preseku saobraćajnice; propisanoj i maksimalnoj dopuštenoj brzini saobraćaja; činiocima sigurnosti i udobnosti.
Svi javni putevi u skladu sa EN, moraju da obezbede uslove za saobraćaj vozila najvećih gabarita: širine 2,50 m, visine 4,00 m i dužine 18,00 m.
Razvoj saobraćaja karakterističan je po pojavi novih sistema vozila (dva veka su prošla od pojave zaprežnih kola do savremenih vozila na magnetnim jastucima), porastom ukupnih i osovinskih opterećenja vozila, kao i porastu brzine kretanja (prelaženja). Sve se ovo odražava ne samo kao veliko kvantitativno povećanje dejstava na mostove nego i u kvalitativnom pogledu. U tome leži potreba za neprestanim i sve učestalijim inovacijama tehničke regulative koje tretiraju ovu problematiku. Poslednjih godina svedoci smo evidentnih nastojanja i uspeha institucija EU na ujednačavanju i uvođenju propisa (Evrokodova) ka usvajanju zajedničkih podloga u svim zemljama članicama. U tom smislu i u našoj zemlji je učinjen zavidan napredak.
3. SAOBRAĆAJNI USLOVI I OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH MOSTOVA PREMA EVROKODU
3.1.1 Slobodni profili za pešake
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 24
Kod mostova na kojima se pored odvijanja dominantnog saobraćaja nalaze i prostori za odvijanje pešačkog saobraćaja (Slike 3.1 i 3.2), potrebno je na prethodnu širinu dodati zaštitni prostor koji će onemogućiti kontakte pešaka i vozila, i to: o 25 cm, kod odvajanja drumskog od pešačkog saobraćaja ivičnjacima ili horizontalnom signalizacijom; o 50 cm, za odbojne ograde; o kombinaciju železničkog i intenzivnog pešačkog saobraćaja treba izbegavati, a ako to nije moguće potrebno je između njih projektovati odgovarajuću zaštitnu ogradu.
Za pešačke mostove ili pešačke prolaze ispod mostova kod kojih ne postoje mogućnosti kontakata sa drugim prometom, potrebno je osigurati širinu od 80 cm za jednu očekivanu i projektovanu kolonu pešaka/biciklista. Ovome treba dodati posebne prostore za planirana zadržavanja pešaka, čvorišta i sl.
Minimalna širina pešačkih mostova/pasarela iznosi 2,0 m.
Slika 3.1 Slobodni profil za bicikliste i pešake sa zaštitnom ogradom
Pored spomenutih širina slobodnih profila propisana je i visina od 250 cm koja je dovoljna ne samo za pešake već i za bicikliste.
Minimalna potrebna širina slobodnog profila ispod mosta ne može biti manja od odgovarajuće širine saobraćajnog profila na delu saobraćajnice izvan mosta, uz dodatak ivičnih i zaštitnih traka i sl. (Slika 3.3).
Slika 3.3 Slobodni profil za drumski saobraćaj ispod mosta
Ovo ograničenje obavezuje da ni jedan deo strukture mosta ne sme zadirati u slobodan profil ispod mosta, pa čak ni uz najnepovoljniju deformaciju nekog od konstrukcijskog dela mosta.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 25
3.1.2 Slobodni profili za drumski saobraćaj ispod mosta
Slika 3.2 Slobodni profil za bicikliste i pešake, bez zaštitne ograde
Visina slobodnog profila za nesmetano odvijanje drumskog saobraćaja ispod mosta iznosi najmanje 4,8 m, uz tendenciju povećanja ove visine zbog povećanja dimenzija novih savremenih vozila.
Slika 3.4 Slobodni profil za železnicu normalnog koloseka
Drugi sistemi šinskih vozila: tramvaji, metroi i dr. takođe imaju svoje specifičnosti u pogledu slobodnih profila koji zavise od karakteristika tih vozila.
Maksimalnamaterijala.visina
3.1.3
slobodnih profila za železnicu normalnog koloseka, koja prema ivicama može biti zakošena, iznosi 4,80 m što se kod električne vuče povećava na 5,80 m a kod dužih zatvorenih mostova ili dužih podvožnjaka i na 6,00 m.
Za železničku prugu normalnog koloseka (1435 mm unutrašnje rastojanje između šina, Slike 3.4 i 3.5), usvaja se slobodni profil širine 4,40 m, sa širinom vagona od 3,20 m, a iz sigurnosnih razloga kao i potrebe minimalnog pešačkog kretanja (jedan radnik na nadzoru i pregledu građevine) usvaja se širina između ograda na mostu 5,00 m. Za potrebe nadzora na mostu ponekad je opravdano izvesti i odgovarajuća proširenja radi zadržavanja i odlaganja alata ili
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 26
Slobodni profili železničkih mostova
Železnička vozila imaju znatno određenije i manje međusobno različite karakteristike poprečnih dimenzija od drumskih, pa ih je stoga moguće precizno definisati u obliku slobodnih profila.
Slika 3.5 Slobodni profil za železnički saobraćaj normalnog koloseka
27
Važno je uočiti podelu mostova na otvorene i zatvorene mostove (Slika 3.6) Otvoreni most se definiše kao most koji je otvoren sa gornje strane, tako da visina profila nije ograničena mostovskom konstrukcijom. Zatvoreni most je most zatvoren sa gornje strane, pri čemu treba voditi računa da glavni nosači imaju dovoljnu visinu kako bi se postavio gornji podužni spreg za vetar.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
Slika 3.6 Slobodni profil za: a) otvoreni most, b) zatvoreni most
Treba voditi računa na prostorne odnose mosta i vodotoka (npr. u krivini) pa u konkretnim slučajevima slobodne profile treba dodatno uvećati.
Kod vodotoka bez plovidbe polazište je u maksimalnom protoku u koritu vodotoka na mestu mosta, koji se određuje i mora biti omogućen za najnepovoljnije uslove visokog vodostaja.
Slobodna visina za morske brodove (Slika 3.7) je znatno veća i iznosi od 25 do 55 m.
Slika 3.7 Slobodni profil za plovidbu, most Xiamen Zhangzhou, 2008.
Mostovi nad vodenim površinama moraju biti tako projektovani da svojim delovima i slobodnim prostorima koje ostavljaju, omoguće slobodan tok vode bez većih poremećaja odnosno odvijanju plovidbe sa odgovarajućim zahtevima, karakteristikama i mogućnostima plovila.
Uopšte, zbog mogućnosti da se u koritu nađu određeni plovni predmeti, preporuka je da se iznad kote velike vode (KVV) ostavi slobodna visina od: 0,5 m kod malih vodotoka i kanala; 1,0 m kod većih vodotoka bez plovidbe. Pri tome uspor vode, turbulencije pa i moguća podlokavanja, treba uzeti u obzir prilikom usvajanja poprečnih preseka stubova.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 28
Kod plovnih vodotoka potrebno je osigurati slobodne profile za plovidbu i to iznad najvišeg plovnog vodostaja (NPV), a u zavisnosti od intenziteta plovidbe i dimenzija plovnih objekata. Na našim rekama sa većom plovidbom (Dunav i Sava) propisuju se potrebni profili za plovidbu širine 60 do 100 m, a visine do 6,5 m.
3.1.4 Slobodni profili za vodotoke i plovidbu
Kod horizontalne nivelete javlja se problem otežanog odvodnjavanja i pojavi ugiba (različitih uzroka) koje je teško izbeći a estetski su neprihvatljivi. Opravdana je samo kod kraćih drumskih ili železničkih mostova sa otvorenim kolosecima. Niveleta u usponu/padu nalazi najčešće primenu kod mostova sa upornjacima na različitim kotama, u ovom slučaju se ne javlja problem sa odvodnjavanjem. Konveksno zaobljena niveleta je linija ispupčena prema gore, predstavlja najbolje rešenje za mostove. Njenim izbor otklonjeni su spomenuti problemi sa odvodnjavanjem i nadvišenjem. Posebno je zahvalna za velike mostove, daje najbolji estetski efekat kod velikih lučnih struktura. Konkavno zaobljena niveleta je linija udubljena na mostu. Oblikovno je diskutabilna sa estetske strane, kod nje se javljaju još veći problemi sa odvodnjavanjem, prednost joj je u preglednosti na putu. Složena niveleta (Slika 3.9) koja je kombinacija više različitih linija.
Slika Horizontalna niveleta mosta
Treba naglasiti da se dopušteni usponi/padovi na drumskim mostovima kreću od 0,5% do 4%. Kod železničkog saobraćaja maksimalni nagib nivelete na otvorenoj pruzi za glavne pruge iznosi 12,5‰ i svega 2,5‰ u stanicama.
Sigurnost i udobnost odvijanja saobraćaja na mostu zavisi od oblika nivelete na mostu i njegovim prilazima. Ta linija obično ima neposredan uticaj na oblikovne karakteristike mosta ali takođe i na funkcionalna svojstva mosta. Osnovni parametri za definisanje nivelete na mostu zavise od: opšteg vođenja trase saobraćajnice; uslovima i ograničenjima u pogledu slobodnih profila; reljefu i karakteristikama okoline mosta; funkcionalnim i estetskim činiocima; zahtevima preglednosti na putu.
/ II
Ravna niveleta horizontalna ili u usponu/padu.
3.9
29
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
3.2 NIVELETA MOSTOVA
U zavisnosti od uslova trase, saobraćajnih zahteva i konkretnih uslova u konkretnom slučaju moguće su različite varijante izbora linije nivelete. Ona može, vodeći računa o osnovnom pravilu da se saobraćajna površina vodi kontinualno, bez lomova i naglih promena zakonitosti pružanju linije, biti:
2016. izdanje
Tako su 2012. godine prestali da važe, dugo korišćeni standardi u našoj praksi: SRPS U.E7.081:1987 Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija Centrično pritisnuti štapovi konstantnog jednodelnog preseka; SRPS U.E7.086:1987 Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija Određivanje dužine izvijanja štapova; SRPS U.E7.091:1999 Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija Centrično pritisnuti štapovi konstantnog višedelnog preseka; SRPS U.E7.096:1987 Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija Štapovi izloženi pritisku i savijanju; SRPS U.E7.101:1991 Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija Bočno izvijanje nosača; SRPS U.E7.111:1987 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Stabilnost okvirnih nosača;
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 30
Dosadašnji proračuni čeličnih konstrukcija u našem građevinarstvu zasnovani na konceptu dopuštenih napona zamenjeni 1 su savremenim evropskim standardima evrokodovima.
Slika 3.9 Složena niveleta, Coronado Bridge, San Diego
1 Pogledati „Informator Instituta za standardizaciju Srbije (ISS)“ broj 8 od 31. 8. 2012. god.
3.3 OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH KONSTRUKCIJA I DEJSTVA U MOSTOGRADNJI
3.3.1 Osnove proračuna čeličnih konstrukcija
Slika 3.10 Povezanost Evrokodova za proračun konstrukcija
Oni su zamenjeni odgovarajućim SRPS EN objavljeni na srpskom ili engleskom jeziku (en).
SRPS U.E7.116:1980 Stabilnost nosećih čeličnih konstrukcija Stabilnost lučnih nosača.
Evrkodovi predstavljaju grupu evropskih standarda za projektovanje (proračun) građevinskih konstrukcija kojima su obuhvaćena osnove projektovanja konstrukcija, dejstva na konstrukcije kao i projektovanje konstrukcija od različitih materijala.
Sastoje se iz deset delova (Slika 3.10): Evrokod 0 (SRPS EN 1990): Osnove projektovanja konstrukcija, Evrokod 1 (SRPS EN 1991): Dejstva na konstrukcije, Evrokod 2 (SRPS EN 1992): Projektovanje betonskih konstrukcija, Evrokod 3 (SRPS EN 1993): Projektovanje čeličnih konstrukcija, Evrokod 4 (SRPS EN 1994): Projektovanje spregnutih konstrukcija od čelika i betona, Evrokod 5 (SRPS EN 1995): Projektovanje drvenih konstrukcija, Evrokod 6 (SRPS EN 1996): Projektovanje zidanih konstrukcija, Evrokod 7 (SRPS EN 1997): Geotehničko projektovanje, Evrokod 8 (SRPS EN 1998): Projektovanje seizmički otpornih konstrukcija, Evrokod 9 (SRPS EN 1999): Projektovanje aluminijumskih konstrukcija.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
31
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 32
U svakoj zemlji članici EU postoji ustanova koja je nadležna za povlačenje, donošenje i usaglašavanje standarda i srodnih dokumenata i dr. a koja se naziva NSB (National Standard Body). U Srbiji je to Institut za standardizaciju Srbije (ISS), u Nemačkoj je to DIN, u Velikoj Britaniji to je BSI, u Francuskoj je to AFNOR, u Hrvatskoj je Hrvatski zavod za norme (HZN), itd.
Slika 3.11 Struktura standarda SRPS EN
Važnu ulogu za uvođenje Evrokodova kao nacionalnog standarda (u našoj zemlji SRPS EN) ima Nacionalni prilog (dodatak) (National Annex NA), Slika 3.11. Njime se uzimaju u obzir razlike u geografskim i klimatskim uslovima, načinu života, različitim stepenima razvoja i sl. zemalja članica evropske unije. NA daje izbor pojedinih vrednosti, klasa ili alternativnih metoda. Oni se određuju na nacionalnom nivou i zovu nacionalno određeni parametri (Nationally Determined Parameters NDP). NDP služe za: izbor različitih vrednosti koje se razlikuju od preporučenih, izbor klasa, na primer “klasa pouzdanosti” i sl., izradu “karte snegova”, “karte vetrova”, “temperaturne karte” i sl., izbor procedure ili metode proračuna, donošenje odluka o važenju i primeni “informativnih dodataka”, predlaganje postupaka koji daju dopunske informacije o postupku proračuna i td.
Potrebno je uočiti sledeće. Ukoliko se primenjuje Evrokod za projektovanje objekata u Srbiji koristi se Srpski nacionalni prilog. Međutim ukoliko se projektuje na prostoru Francuske onda se koristi nacionalni prilog za Francusku.
Evrokod za razliku od koncepta dopuštenih napona omogućuje da se u potpunosti iskoriste elasto plastična svojstva čelika kao materijala i precizno utvrde nosivost poprečnih preseka i elementa, uzimajući u obzir i post elastično ponašanje, odnosno plastične rezerve
3.3.2 Metoda parcijalnih koeficijenata sigurnosti
33
nosivosti. Ponašanje konstrukcije se više ne ograničava na elastičnu oblast, već se analizira njeno ponašanje sve do dostizanja nekog graničnog stanja.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
Pri dokazima graničnih stanja nosivosti za osnovne promenljive veličine usvajaju se: dejstva spoljašnja opterećenja i prinudne deformacije; svojstva materijala mehaničke karakteristike, i geometrijski podaci dimenzije poprečnih preseka i elemenata konstrukcije. Sve ove promenljive veličine su predstavljene takozvanim proračunskim vrednostima koje se dobijaju pomoću parcijalnih koeficijenata. Oni obuhvataju sledeće nepouzdanosti (neizvesnosti):neizvesnost reprezentativnih vrednosti dejstava ����; nepouzdanost modela dejstva i uticaja od dejstva ������; neizvesnost karakterističnih vrednosti svojstva materijala ���� i nepouzdanost modela nosivosti ������.
Granično stanje (Limit State) je ono stanje pri kojem je konstrukcija izgubila sposobnost da se suprotstavlja spoljašnjim uticajima ili je postala neupotrebljiva. Granična stanja graničnačine:stanja nosivosti (Ultimate Limit State ULS) i granična stanja upotrebljivosti (Serviceability Limit State SLS).
Evrokod se zasniva na polu probablističkom konceptu proračuna, uz primenu teorije graničnih stanja a pouzdanost konstrukcije se dokazuje na osnovu metode parcijalnih koeficijenata.Osnovnaodlika polu probablističkih metoda je u pojednostavljenju problema koji se sastoji u tome da se za sve promenljive stohastičke veličine koje figurišu u proračunu konstrukcija (opterećenja, svojstva materijala, geometrijske karakteristike), usvaja da podležu istom zakonu verovatnoće odnosno da za sve promenljive važi isti zakon raspodele standardizovana (Gausova) normalna raspodela.
Primena ovakvih metoda proračuna omogućava projektovanje racionalnijih čeličnih konstrukcija što je i bio jedan od osnovnih razloga za uvođenje novih metoda proračuna. Komisija Evropske Zajednice (EZ) je 1975. godine pokrenula akcioni program u oblasti građevinarstva, čiji je cilj bio uklanjanje tehničkih prepreka za trgovinu i harmonizacija tehničkih propisa i specifikacija u okviru zemalja članica EU.
Glavni zadatak projektovanja je da konstrukcija bude pouzdana odnosno projektovana i izvedena tako da sa zadovoljavajućim stepenom sigurnosti i ekonomično ispunjava sve zahtevane uslove tokom čitavog eksploatacionog (životnog) veka. Pouzdanost konstrukcija obuhvata tri funkcionalnostsigurnost,pojma: i trajnost.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 34
Sigurnost konstrukcije je tesno povezana sa njenom nosivosti, odnosno stabilnosti da se odupre svim dejstvima za koje se očekuje da će se javiti tokom njene izgradnje i eksploatacije. Konstrukcija treba da ispuni sve kriterijume funkcionalnosti, odnosno upotrebljivosti koji se od nje zahtevaju. Ovi uslovi zavise od vrste objekata i od tipa elementa konstrukcije. Najčešće se odnose na deformacije i/ili vibracije konstrukcije kao celine i njenih pojedinačnih elemenata. Uslovi sigurnosti i funkcionalnosti ostvaruju se proračunskim metodama. Na trajnost konstrukcija, pored projektovanja kojim se obezbeđuje pravilan i kvalitetan izbor materijala i konstrukcijsko oblikovanje detalja, utiču i kvalitet izvođačkih radova, nadzor pri izgradnji, uslovi sredine i program održavanja. Kod čeličnih konstrukcija najveći problemi u pogledu trajnosti javljaju se usled fenomena korozije i zamora materijala2
pod pojmom dejstva podrazumeva spoljašnju prinudu koja izaziva uticaje u konstrukciji. Ona mogu biti:
Prema promenljivosti u toku vremena dejstva mogu biti:
2 Zamor materijala predstavlja oštećenje konstrukcijskog elementa u konstrukciji postepenim širenjem pukotine usled učestalog ponavlja naprezanja.
stalna dejstva (G) koja deluju na konstrukciju tokom čitavog njenog životnog veka ili njegovog značajnog dela i koja su po pravilu statičkog karaktera. U stalna dejstva spadaju direktna dejstva kao što su: sopstvena težina, stalno opterećenje usled opreme ili ne konstrukcijskih elemenata, kao i sile prednaprezanja i indirektna dejstva kao što su: skupljanje, tečenje i nejednako sleganje temelja; promenljiva dejstva (Q) koja deluju na konstrukciju tokom određenog vremenskog perioda i podložna su promenama, kako u prostoru tako i u vremenu. U ova dejstva spadaju korisna opterećenja, saobraćajna opterećenja, dejstva vetra, snega i termički uticaji;
3.3.3 Proračunske vrednosti uticaja usled dejstava
direktna dejstva tj. opterećenja koja direktno deluju na konstrukciju: o sopstvena težina, o stalno opterećenje, o korisno opterećenje, o klimatska opterećenja: sneg, vetar, itd., o hidrauličko opterećenje, o opterećenje koje se sa tla prenosi na konstrukciju, i dr. indirektna dejstva su prinudne deformacije koje mogu da nastanu usled termičkih uticaja, neravnomernog sleganja i dr.
Proračun dejstava na konstrukcije obrađen je u SRPS EN 1991:2012, gde su data detaljna pravila za određivanje svih dejstava koja se mogu javiti kod konstrukcija u zgradarstvu i mostogradnji. Određena dejstva kao što su: sneg, vetar i temperatura zavise od klimatskih uslova lokacije pa pojedini parametri, kao što su osnovna brzina vetra ili osnovno dejstvo snega definisani su u Nacionalnom prilogu zemlje u kojoj se objekat gradi. Slična situacija je i sa seizmičkim dejstvima, čiji intenzitet zavisi od lokacije odnosno regiona u kome se objekat nalazi.Evrokod
Za razliku od stalnih dejstava promenljiva dejstva se ne mogu predstaviti jednom reprezentativnom vrednošću. Zato se pored karakteristične vrednosti ���� za potrebe proračuna koriste još tri reprezentativne vrednosti: vrednost za kombinacije, česta vrednost, kvazi-stalna vrednost.
Prema odgovoru konstrukcije na njihova delovanja, dejstva mogu da budu: statička i dinamička.
Izborom noseće konstrukcije za savladavanje prepreke i ostvarenje namene mosta dakle izborom materijala od koga će most biti izgrađen određuje se i osnovno opterećenje mosta sopstvena težina kao i opterećenje usled svojstava materijala (npr. tečenje i skupljanje betona, prednaprezanje). Izborom načina izgradnje noseće konstrukcije određuje se i opterećenje od faza građenja i neophodne opreme pri građenju.
Evrokod SRPS EN 1990 propisuje kombinacije za različita granična stanja i proračunske situacije.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
3.3.4 Dejstva na mostove
35
2016. / II izdanje
Sva dejstva se u proračunu prema graničnim stanjima tretiraju kao slučajne promenljive, pa kao takva moraju da budu predstavljena odgovarajućim reprezentativnim vrednostima odnosno karakterističnom vrednošću ����. Stalna dejstva u većini slučajeva mogu da se predstave sa jednom karakterističnom vrednošću ����. U suprotnom kada su varijacije značajne (>5%) ili kada je konstrukcija veoma osetljiva na promenu stalnog opterećenja, neophodno je razmatrati dve karakteristične vrednosti stalnog dejstva: gornju ����,������ (nepovoljna) i donju ����,������ (povoljna).
incidentna dejstva (A) čija je verovatnoća pojave relativno mala i koja se mogu i ne moraju javiti tokom životnog veka konstrukcije. U ovu grupu spadaju: eksplozije, udari vozila/brodova, iskliznuća vozova iz šina, kao i seizmički uticaji (����). U zavisnosti od promenljivosti položaja u prostoru dejstva se mogu podeliti na: nepokretna (fiksna) dejstva koja ne menjaju položaj, pravac i smer delovanja i slobodna dejstva koja menjaju mesto delovanja i intenzitet.
Mostovi su usled svog položaja i namene na određenoj lokaciji tokom vremena izgradnje i eksploatacije izloženi različitim dejstvima koja izazivaju uticaje u njima.
Dejstva se kombinuju tako da daju najnepovoljniji uticaj na konstrukciju za granično stanje koje se razmatra. Dejstva, koja se fizički ne mogu pojaviti istovremeno ne uzimaju se istovremeno u kombinacijama.
Jednako važna su dejstva na mostu koja proizilaze iz njegove osnovne namene (prevođenje puta, pruge i/ili pešaka sa jedne na drugu stranu prepreke) korisna saobraćajna opterećenja kao i opterećenja usled odgovarajuće opreme na mostu (hidroizolacija, asfaltni slojevi, pešačke staze, ograde, sistemi za odvodnjavanje i vođenje instalacija, rasvetni stubovi i sl.) dodatna stalna opterećenja od ne konstruktivnih elemenata mosta. Saobraćajna opterećenja izazivaju osim vertikalnih i horizontalna opterećenja horizontalne sile od kočenja ili zaustavljanja i centrifugalne sile kod mostova u krivinama. Zbog svoje pokretljivosti izazivaju još i dinamičke uticaje usled interakcije
Zbog svog položaja u određenoj sredini mostovi su izloženi klimatskim uticajima (dejstvo vetra, temperaturna delovanja, opterećenje napadalim snegom i sl.), prirodnim pojavama (strujanje vode koje deluje na donji stroj, zaleđivanje vode na mostu ili u vodotoku, pomeranje ili sleganje tla, dejstvo zemljotresa u seizmički aktivnim područjima).
U Tabeli 3 1 prikazana su osnovna svojstva i odgovarajući SRPS EN standardi (Slika 3.12) na osnovu kojih se mogu odrediti karakteristične vrednosti navedenih dejstava u mostogradnji.
Tabela 3.1 – Pregled i klasifikacija dejstava u mostogradnji Dejstvo Klasifikacija Vrsta Priroda Referentni standard sopstvena težina i stalno opterećenje stalno G direktno statičko SRPS EN 1991 1 1 opterećenjesaobraćajno na mostovima promenljivo Q direktno dinamičko SRPS EN 1991 2 (en) sneg promenljivo Q ili incidentno A direktno statičko SRPS EN 1991 1 3 vetar promenljivo Q direktno statičko/dinamičko SRPS EN 1991 1 4 temperatura promenljivo Q indirektno statičko SRPS EN 1991 1 5 tokom izvođenja radova promenljivo Q ili incidentno A indirektnodirektno statičko/dinamičko SRPS EN 1991 1 6 (en) incidentna dejstva incidentno A ili promenljivo Q indirektnodirektno statičko/dinamičko SRPS EN 1991 1 7 (en) seizmika seizmičko ���� indirektno dinamičko SRPS EN 1998 1
korisnika (vozila ili pešaka) i samog mosta, a na koje utiču činioci kao što su hrapavost puta ili karakteristike “vešanja” vozila.
velikog broja različitih dejstava na mostove;
njihove promenljivosti za vreme životnog veka mosta (povećanje prometa na mostu, razvoj novih tipova vozila, veće brzine vozila i sl.);
Noseću konstrukciju mosta treba projektovati i graditi tako da bez oštećenja ili neprihvatljivih deformacija može primiti sva dejstva koja se pojavljuju tokom izgradnje i prilikom eksploatacije i životnog veka mosta. Međutim ovaj problem kod mostova je veoma složen zbog:
vrlo velike mogućnosti pojava u različitim kombinacijama (npr. dejstvo vetra na most pod saobraćajnim opterećenjem i kada je most bez prometa i sl.).
Na mostu ili ispod mosta moguća su incidentna dejstva od sudara, udara vozila u ograde, ivičnjake, iskakanja voza iz šina, udara u nosive elemente mosta (udar vozila koje se kreće ispod mosta u stub nadvožnjaka, udar broda u delove mosta u vodotoku ili udar vozila u pilon mosta). Verovatnoću pojave ovih delovanja moguće je smanjiti adekvatnom zaštitom (odbojna ograda, plutajući zaštitni elementi) ili ih potpuno onemogućiti odabirom drugačije dispozicije mosta (npr. upeti nadvožnjak preko saobraćajnice).
njihove promenljivosti za vreme delovanja (npr. brzina vetra);
njihove raznolikosti u delovanju i u svojstvima (stalna, promenljiva ili incidentna, statička ili dinamička, nepomerljiva ili slobodna);
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 36
Slika 3.12 Povezanost Evrokodova za proračun mostova
3.3.5 Dinamički uticaji na mostove usled korisnog opterećenja
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 37
Korisna saobraćajna opterećenja na mostovima imaju danas sve veći izrazito dinamički karakter. Stalni porast brzine u saobraćaju, znatno veća učestalost prelazaka, veće ukupne težine vozila i osovinskih pritisaka kao i sve intenzivnije promene drugih saobraćajnih karakteristika doveli su do potrebe celovite analize dinamičkih pojava.
Pokretno opterećenje deluje na most kao celinu, a posebno na noseću konstrukciju izazivajući veće uticaje u poređenju sa statičkim opterećenjem istog intenziteta. Danas se kod uobičajenih konstrukcija mostova primenjuje pristup da se dinamička opterećenja jednostavno svode na statička, tako što se statička opterećenja uvećavaju dinamičkim faktorom. Veličina dinamičkog faktora varira u zavisnosti od velikog broj parametara kako od sklopa i vrste saobraćajnog sredstva tako i od nosive konstrukcije mosta. U većini slučajeva kreće se u granicama od 1,0 do 2,0.
4.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 38
Slika 4.1 Elementi noseće čelične konstrukcije železničkog mosta
4. ŽELEZNIČKI MOSTOVI
Glavni elementi noseće konstrukcije tipičnog čeličnog železničkog mosta su: kolovoz; kolovozno nosači podužni i poprečni; glavni nosači; spregovi za prijem dejstva vetra; spreg za prijem bočnih udara; spreg za prijem sile kočenja; poprečna ukrućenja;
noseće čelične konstrukcije jednokolosečnog železničkog mosta sa normalnim kolosekom, prikazani su na Slici 4.1, na primeru zatvorenog mosta sa rešetkastim glavnim nosačima i otvorenim kolovozom.
Osnovniležišta.elementi
2016. / II izdanje
4.2 ŠIRINA ŽELEZNIČKIH MOSTOVA
Širina železničkih mostova zavisi od položaja kolovoza, širine slobodnog profila šinskog saobraćajnog sredstva, broja koloseka, ispunjenja uslova za stabilnost protiv preturanja mostovske konstrukcije usled dejstva vetra i kod mostova u krivini od poluprečnika krivine. Najmanja potrebna širina mosta, na primeru sa kolovozom na donjem pojasu, određuje se tako da od glavnog nosača do slobodnog profila ostane minimalno rastojanje od 5 cm. Tako se za most poprečnog preseka na Slici 4.2 širina mosta b sračunava prema izrazu: =��+2��+��.
3. dijagonala glavnog nosača;
12. vertikala sprega za prijem bočnih udara;
8. krajnji poprečni nosač; 9. podužni nosač; 10. konzola;
14. dijagonala gornjeg sprega za prijem dejstva vetra;
13. dijagonala donjeg sprega za prijem dejstva vetra;
��
Legenda uz Sliku 4.1:
15. vertikala gornjeg sprega za prijem dejstva vetra; 16. dijagonala sprega za prijem sile kočenja;
7. poprečni nosač;
11. dijagonala sprega za prijem bočnih udara;
Slika 4.2 Određivanje širine železničkog mosta sa kolovozom na donjem pojasu
39
5. vertikala kosog portala; 6. rigla portala;
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
17. vertikala sprega za prijem sile kočenja.
4. vertikala glavnog nosača;
1. gornji pojas glavnog nosača; 2. donji pojas glavnog nosača;
4.3.1 Otvoreni kolovoz
Kod otvorenog kolovoza šine su pričvršćene za pragove koji naležu na podužne nosače a oni su oslonjeni na poprečne nosače koji su vezani za glavne nosače Slika 4.3. Treba naglasiti da se šine na mostovima postavljaju kao kontinualne, sa zavarenim nastavcima.
Prednost otvorenog kolovoza je u relativno maloj sopstvenoj težini i jednostavnoj izradi i montaži u odnosu na zatvoreni kolovoz. Nedostaci otvorenog kolovoza su: bučnost, „tvrdoća“ u vožnji, slabija korozivna otpornost i neprimenljivost u prelazu preko drugih saobraćajnica.Pragovisu najčešće od impregniranog hrastovog ili bukovog drveta ili od prethodno napregnutog betona. Dimenzije poprečnog preseka praga zavise od njihovog raspona osnog razmaka podužnih nosača. Tipski pragovi h/b=26/24 cm, primenjuju se za uobičajene raspone od 1,80 m. Čisti razmak između pragova je ograničen na maksimum 400 mm, iz razloga obezbeđenja oslanjanja točkova voza pri iskliznuću. Za ovaj slučaj iskliznuća predviđa se unutar koloseka i par zaštitnih šina, koje se nalaze još i po 10 m izvan mosta gde su na krajevima povijene ka sredini koloseka. Postavljanje zaštitnih šina obavezno je za mostove raspona većeg od 20 m i za mostove u krivini sa radijusom krivine �� ≤500�� Rešenje otvorenog kolovoza sa pratećim elementima prikazano je na Slici 4.4.
Slika 4.3 Otvoreni kolovoz
4.3 KOLOVOZ I KOLOVOZNI NOSAČI
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 40
Otvoreni kolovoz se sastoji od šina i pragova, pratećih elemenata za vezu šina i pragova, perforiranog rebrastog lima, odbojnih (zaštitnih) šina, zaštitne grede i dr.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 41
Pragovi se za podužne nosače mogu vezati fiksno (Slika 4.6) ili pokretno u odnosu na podužni pravac mosta.
Za normalan kolosek uobičajena je upotreba pragova dužine 2,7 4,0 m. Međutim kada na mostu ne postoje posebne pešačke revizione staze (za službeno osoblje), tada se koriste pragovi većih dužina od 4,0m da bi se na njih postavio patos sa obe strane izvan koloseka. Dve moguće dispozicije rasporeda pragova prikazane su na Slici 4.5.
Slika 4.5 Varijante raspored pragova za postavljanje patosa sa obe strane koloseka
Slika 4.4 Otvoreni kolovoz sa pratećim elementima
Zastor se polaže u koritu od armiranog betona ili u koritu od zavarenih čeličnih limova tj. neposredno ga nosi armirano betonska ploča ili čelični kolovozni lim.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 42
4.3.2 Zatvoreni kolovoz
Zbog krutosti kolovozne ploče u svojoj ravni kod ovih tipova mostova otpada potreba za posebnim konstrukcijama spregova: za prijem dejstava vetra u nivou kolovoza, protiv kočenja i protiv bočnih udara.
Zatvorenim kolovozom sa zastorom postiže se veći komfor vožnje: „mekoća“ u vožnji, smanjena bučnost, manji dinamički udari.
Tucanički zastor u armirano betonskom koritu racionalno se može koristiti kod mostova gde je armirano betonska kolovozna ploča spregnuta sa čeličnim glavnim nosačima (Slika 4.7).
Zatvorenim kolovozom sa zastorom vrlo se pogodno rešava poprečni nagib koloseka u krivini ili nagib, kao i prelom nivelete na mostu.
Savremeni železnički mostovi se sve više izvode sa zatvorenim kolovozom, koji se može ostvariti sa ili bez zastora. Zatvoreni kolovoz se inače gotovo redovno primenjuje na mostovima iznad puteva i ulica, pošto neposredno štiti saobraćajnice ispod mosta od otpadaka iz voza.
Nedostaci zatvorenog koloseka sa zastorom su povećana građevinska visina i veća sopstvena težina, naime: zatvoreni kolovoz sa zastorom 55 kN/m; zatvoreni kolovoz bez zastora 8 kN/m; otvoreni kolovoz 12 kN/m.
Slika 4.6 Fiksno oslanjanje pragova na podužne nosače
Slika 4.8 Zatvoreni kolovoz sa kolovoznim limom na poprečnim nosačima (ortotropna ploča kolovoza bez podužnih ukrućenja)
Zatvoreni kolovoz sa zastorom u koritu od zavarenih čeličnih limova se u poslednje vreme najviše primenjuje. Pri tome kolovozni lim (normalne debljine 12 mm) se izvodi u sklopu ortotropne ploče, koju pored kolovoznog lima mogu da formiraju: samo poprečna rebra (poprečni nosači na razmaku 500 900 mm) Slika 4.8, ili i podužna rebra (podužna ukrućenja na razmaku 300 600 mm) i poprečna rebra (razmak poprečnih nosača 1500 3000 mm), Slika 4.9.
Slika 4.7 Spregnuta armirano betonska ploča sa sandučastim čeličnim glavnim nosačem, most raspona 35,0 m na pruzi Beograd Bar
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
43
Podužna ukrućenja ortotropne ploče su kontinualno postavljena kroz odgovarajuće proreze u poprečnim nosačima i rade zajedno sa ravnim kolovoznom limom u sklopu glavnog nosača. Poprečni nosači, odnosno poprečna rebra sa delom kolovoznog lima kao pojasom su sastavni deo poprečnog konstrukcijskog sistema. Dakle ravni kolovozni lim treba da se posmatra kao noseći element napregnut delom na savijanje a delom membranski, uzimajući u obzir i dejstvo vertikalnog opterećenja između podužnih i poprečnih rebara. Kolovozna tabla (ravni kolovozni lim) se proračunava sa svojom sadejstvujućom širinom i u sklopu podužnih, poprečnih i glavnih nosača.
Slika 4.9 Zatvoreni kolovoz sa kolovoznim limom ukurćenim podužnim i poprečnim rebrima (svi zajedno formiraju ortotropnu ploču) u sklopu limenog glavnog nosača sandučastog preseka
4.3.3 Kolovozni nosači otvorenog koloseka
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 44
Pokretno opterećenje se preko šina i pragova prenosi na podužne nosače koji ga predaju poprečnim nosačima (na koje se oslanjaju), a sa kojih se dalje ono prihvata glavnim nosačima. Dakle, kolovozni nosači prvenstveno imaju ulogu da prihvate vertikalno opterećenje, kako stalno (od sopstvene težine kolovoza i od njih samih), tako i pokretno (od voza). Međutim, oni su takođe opterećeni i horizontalnim silama: u poprečnom pravcu deluju bočni udari voza, kao i opterećenje od vetra na voz i na kolovoz; a u podužnom pravcu
Kolovozni nosači otvorenog kolovoza sastoje se od podužnih i poprečnih nosača.
Kolovozna tabla sa bočnim limovima „korita“ treba da se zaštiti slojem livenog asfalta (debljine oko 25 mm) zbog mehaničkih oštećenja prilikom nanošenja tucaničkog zastora.
Posebnu pažnju treba posvetiti odgovarajućoj antikorozivnoj zaštiti čeličnih limova „korita“ koji nosi zastor, što se izvodi višeslojnim premazima na bazi bitumena i epoksi smola. Uslov je takođe da se efikasno odstranjuje atmosferska voda sa kolovoznog lima. Kod jednokolosečnih mostova kolovozni lim ima obično dvostrani poprečni nagib ka sredini min 2% (Slika 4.8).
Podužni nosači
2016. / II izdanje
45
Slika 4.10 Šematski prikaz položaja kolovoznih i glavnih nosača (sa spregom za prijem bočnih udara) u osnovi za jednokolosečni železnički most sa otvorenim kolovozom
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Podužni nosači mogu biti valjani (I, IPE, IPB) ili limeni.
U pogledu visinskog položaja podužni nosači mogu da leže preko poprečnih, da su gornje ivice podužnih i poprečnih nosača u istom nivou (Slika 4.11), ili da su podužni nosači ograničeno upušteni u odnosu na poprečne.
Slika 4.11 Veza podužnih nosača sa poprečnim u slučaju poklapanja njihovih gornjih ivica
deluju sile usled kočenja i pokretanja voza. Da bi se ublažilo sekundarno naprezanje kolovoznih nosača usled ovih dodatnih horizontalnih uticaja, po pravilu se na mostovima sa otvorenim kolovozom, u nivou kolovoza (ili njegovoj neposrednoj blizini) postavljaju horizontalni spregovi: za prijem bočnih udara, za prijem sile kočenja i za prijem dejstva vetra, Slika 4.10.
U statičkom pogledu podužni nosači su kontinualni nosači na elastičnim osloncima pošto se njihovo kontinuiranje vrši preko poprečnih nosača (elastičnih oslonaca).
Razmak poprečnih nosača �� odgovara rasponu podužnih nosača i on obično iznosi 4,0 7,0 m. Visina podužnih nosača obično iznosi ��/10 ��/7.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 46
Krajnji prag otvorenog kolovoza postavlja se na konzolnim prepustima podužnih nosača, Slika 4.12.
Poprečni nosači u sklopu podužnog sprega za prijem dejstva vetra uz kolovoz predstavljaju vertikale sprega. Takođe poprečni nosači obezbeđuju poprečnu krutost mosta u sklopu poluokvira, poprečnih ukrućenja, zatvorenih portala i sl.
Poprečni nosači se uobičajeno računaju kao proste grede Položaj montažnih veza poprečnog nosača za glavne nosače može se izvesti na dva načina, prikazana na slikama 4.13 i 4.14
Slika 4.12 Rešenje prelaznice za otvoreni kolovoz železničkog mosta
Poprečni nosači
Poprečni nosači su opterećeni vertikalnim koncentrisanim silama na mestima priključaka podužnih nosača, kao i sopstvenom težinom. U slučaju da na mostu sa otvorenim kolovozom ne postoji poseban spreg za prijem sila kočenja, tada su poprečni nosači opterećeni i dodatnim podužnim silama od kočenja (i pokretanja) voza.
U statičkom pogledu poprečni nosači su proste grede raspona b, koji je jednak osnom razmaku glavnih nosača. Visina poprečnih nosača kod jednokolosečnih mostova iznosi okvirno ��/7 ��/5,5.
Slika 4.14 Različita rešenja veze poprečnog nosača za donji pojas rešetkastog glavnog nosača (c ), d) sa vertikalama i a), b) bez vertikala)
2016. / II izdanje
Horizontalno opterećenje upravno na osu kolovoza usled bočnih udara železničkih vozila poverava se spregu za prijem bočnih udara. Podužne horizonatlne sile usled kočenja (ili
Slika 4.13 Dva moguća položaja montažnih veza poprečnih i glavnih nosača
4.4 SPREGOVI I POPREČNA UKRUĆENJA
4.4.1 Uvod
Pored ove osnovne funkcije ovi spregovi imaju ulogu u smanjivanju dužine izvijanja pritisnutih pojaseva glavnih nosača.
47
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Glavni nosači mostovskih konstrukcija, ukoliko nisu koncipirani kao prostorni (već kao linijski ravanski), primaju i nose opterećenje samo u svojoj vertikalnoj ravni. S toga se prihvatanje horizontalnog opterećenja, upravnog na ravan glavnih nosača, poverava spregovima za prijem dejstva vetra i poprečnim ukrućenjima (spregovima).
r
Spreg za prijem dejstva vetra izvodi se obično kao rešetkasti nosač sa paralelnim pojasevima. Pojasevi su definisani položajem glavnih nosača, a vertikale (po pravilu) položajem poprečnih nosača.
48
Kruta kolovozna ploča (čelična otrtotropna ili armirano betonska spregnuta) zamenjuje spregove u ravni kolovoza, odnosno predstavlja spreg za prijem dejstva vetra u ravni kolovoza.
D Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova izdanje
pokretanja) voza prihvataju spregovi za prijem sile kočenja. U slučaju zatvorenih kolovoza otpadaju spregovi protiv bočnih udara i za prijem sile kočenja.
Statički sistem sprega za prijem dejstva vetra u većini slučajeva je prosta greda. Na Slici 4.15 prikazani su sistemi spregova za prijem dejstva vetra sa različitom konfiguracijom ispune.
Slika 4.15 Različite konfiguracije ispune spregova za prijem dejstva vetra
2016. / II
Broj, tip, položaj i raspored spregova definisan je opštim dispozicijskim rešenjem mosta, zavisno od njegove namene (jednokolosečni, dvokolosečni, drumski, železnički i dr.), tipu glavnih nosača (limeni nosači I preseka ili sandučastog preseka; spregnuti, sa ortotropnom pločom, rešetkasti nosači sa kolovozom na donjem ili gornjem pojasu), kao i od konstruktivnog sistema mosta.
Spreg za prijem dejstva vetra svoje reakcije predaje mostovskim ležištima bilo neposredno (donji spreg), bilo posredno (gornji spreg) preko oslonačkih ukrućenja.
4.4.2 Spregovi za prijem dejstva vetra
Za štapove ispune ovog sprega koriste se valjani profili L, U ili u kombinaciji 2L, 4L, 2U i sl. Veza štapova ispune sprega za pojasne štapove ostvaruje se preko čvornih limova. Moguća rešenja veze čvornog lima za donji pojas glavnog nosača prikazane su na Slici 4.16.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Sistem sa prostom trougaonom ispunom (Slika 4.15 a)) primenjuje se za uske i male mostove, dok se spreg sa ukrštenim dijagonalama (Slika 4.15 b)) najčešće upotrebljava za srednje i veće mostove u vidu sprega za prijem dejstva vetra u ravni kolovoza.
Poprečna ukrućenja se po pravilu postavljaju upravno na osu mosta u vertikalnoj ravni. Mogu se realizovati kao: rešetkasta poprečna ukrućenja; polu okviri i portali.
49
Kod mostova sa sandučastim (zatvorenim) presekom glavnog nosača nisu potrebni spregovi za prihvatanje uticaja od vetra, kočenja i bočnih udara voza, pošto njihovu ulogu obavlja sam glavni nosač sa svojim torziono krutim zatvorenim poprečnim presekom. Rešetkasta poprečna ukrućenja primenjuju se, samo u slučaju kada je kolovoz na gornjem pojasu, Slika 4.17.
2016. / II izdanje
4.4.3 Poprečna ukrućenja
Slika 4.16 Rešenja veza čvornog lima sprega za prijem dejstva vetra za donji pojas glavnog vezača
Za gornji spreg, iz estetskih razloga, obično se upotrebljava sistem sa rombičnom ispunom sa (Slika 4.15 e)) ili bez vertikala pod f). Sistem sa vertikalama omogućava smanjivanje dužine izvijanja pritisnutog pojasa glavnog nosača na polovinu za izvijanje u ravniPrisprega.dimenzionisanju spregova za prijem dejstva vetra treba analizirati dva slučaja: pritisak vetra na opterećen most i neopterećen most.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 50
Poprečna ukrućenja oblika polu okvira se predviđaju najčešće kod otvorenih mostova (mostova bez gornjeg sprega za prijem dejstva vetra), gde on treba da obezbedi određenu krutost pritisnutom pojasu (punog limenog ili rešetkastog nosača) na izvijanje izvan ravni glavnog nosača (Slika 4.18).
Slika 4.18 Poprečna ukrućenja oblika polu okvira
U ovom slučaju poprečni nosači, zajedno sa vertikalama kod rešetkastih glavnih nosača, odnosno sa dijafragmama (limovima) kod limenih glavnih nosača, obrazuju poprečna ukrućenja mosta u obliku polu okvira koji služe da ukrute slobodne pojaseve nosača, tako što ih dovode u vezu sa donjim spregom za prijem dejstva vetra i time obezbeđuju njihovu stabilnost na uzvijanje u horizontalnoj ravni. Ova ukrućenja pogodna su i za mostove sa kolovozom na gornjem pojasu koji imaju pune limene glavne nosače.
Treći tip poprečna ukrućenja u vidu okvira ili portala primenjuje se kod zatvorenih mostova sa kolovozom na donjem pojasu, tj. kod takvih mostova gde konstruktivna visina glavnih nosača mosta omogućava da se mogu obrazovati kako gornji spreg, tako i sama portalna ukrućenja. Ovakvi portali služe da prenesu reakcije gornjeg sprega za prijem dejstva vetra na ležište mosta. Po svom položaju mogu biti vertikalni ili kosi. Mogući položaji portala
Slika 4.17 Najčešće primenjivana rešenja za rešetkasta poprečna ukrućenja
mostova
51
Portal formiraju: poprečni nosač, vertikala ili dijagonala glavnog nosača i rigla. Rigla portala može biti puna ili rešetkasta (Slika 4.20). S obzirom da je njihov položaj na mostu vrlo uočljiv potrebno je posebno obratiti pažnju na njihovo estetsko oblikovanje (Slika 4.21).
r
kod rešetkastih glavnih nosača statičkih sistema proste grede i kontinualne grede prikazani su na slici 4.19.
, doc.:
Slika 4.19 Položaj portala kod rešetkastih glavnih nosača sistema proste i kontinualne grede
2016. / II izdanje
Slika 4.20 Oblici rešetkastih rigli portala
D Srđan Živković Osnove čeličnih
Rešenje pod b) kod kolovoza na gornjem pojasu, jednim gornjim spregom za prijem vetra i poprečnim rešetkastim ukrućenjima na međusobnom rastojanju od 2,0 do 3,0 m. Srednja poprečna ukrućenja su slabija od krajnjih jer prihvataju samo odgovarajući deo pritiska vetra koji pripada donjem pojasu. Jača krajnja (oslonačka) poprečna ukrućenja imaju funkciju da prenesu reakcije gornjeg sprega protiv vetra na ležišta.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 52
4.4.4 Raspored spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja
Puni glavni nosači sistema proste grede
Slika 4.21 Rešenja krute veze rigle portala sa glavnim nosačem
Rešenje pod a) kod kolovoza na gornjem pojasu sa gornjim i donjim spregom za prijem vetra i rešetkastim poprečnim ukrućenjima na krajevima mosta (kod oslonca). Gornji spreg za prijem vetra svoje reakcije predaje ležištima preko poprečnih ukrućenja a donji spreg direktno.
Moguća rešenja međusobnog položaja spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod punih glavnih nosača sistema proste grede data su na Slici 4.22.
Najveći uticaj na raspored spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja je položaj kolovoza na mostu (kolovoz na gornjem pojasu, donjem pojasu ili polu upušten kolovoz), kao i konstruktivni sistem glavnih nosača.
53
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Slika 4.22 Različiti položaji spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod punih glavnih nosača sistema proste grede, sa otvorenim kolovozom
2016. / II izdanje
Rešenje pod c) kod polu upuštenog kolovoza sa jednim spregom za prijem vetra u ravni gornjih pojaseva poprečnih nosača. Primenjuje se kada gornji i donji pojasevi glavnih nosača nisu daleko od horizontalnog sprega za prijem vetra.
Rešenje pod d) kod polu upouštenog kolovoza sa jednim spregom za prijem vetra u ravni donjih pojaseva poprečnih nosača. Pošto rastojanje između horizontalnog sprega za prijem vetra i donjih pojaseva glavnih nosača nije malo, primenjuje se rešetkasta poprečna ukrućenja. Prijem reakcije sprega za prijem vetra je istovetno kao i u prethodnom slučaju.
Rešenje pod e) kod upuštenog kolovoza sa donjim spregom za prijem vetra koji je formiran od donjih pojaseva glavnih nosača pojasevi sprega, vertikala poprečni nosači i dijagonala. Pritisnuti pojasevi glavnog nosača dovode se u vezu sa donjim spregom za prijem dejstva vetra preko poprečnih ukrućenja, koja su u ovom slučaju polu okviri obrazovani od poprečnih nosača i ukrućenja vertikalnog lima glavnog nosača, zajedno sa konzolnim limovima u uglovima između poprečnih i glavnih nosača.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 54
Slika 4.23 Različiti položaji spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod rešetkastih glavnih nosača sistema proste grede
Rešetkasti glavni nosači sistema proste grede
Kada su u pitanju mostovi sa trapeznim rešetkastim glavnim nosačima, koji se oslanjaju pri gornjem pojasu, postavljaju se kosa krajnja poprečna ukrućenja i eventualno nekoliko srednjih poprečnih među ukrućenja.
Slika 4.24 Različiti međusobni položaji spregova za prijem dejstva vetra i portala kod zatvorenih mostova
a) Kod rešetkastih glavnih nosača mostova sa kolovozom na gornjem pojasu postavljaju se dva horizontalna sprega za prijem vetra (u nivoima gornjeg i donjeg pojasa) i poprečna ukrućenja na krajevima mosta.
c) U slučaju polu upuštenog kolovoza, kada poprečni nosači leže dalje od gornjih pojaseva glavnih nosača, tada gore ne može da se obrazuje spreg za prijem dejstva vetra, te se ovaj postavlja samo u nivou donjih pojaseva glavnih nosača. Horizontalne sile sa kolovoza prenose se preko srednjih poprečnih ukrućenja (kod svakog poprečnog nosača) na donji spreg za prijem vetra.
2016. / II izdanje
b) Kod polu upuštenog kolovoza kada poprečni nosači leže neposredno ispod gornjih pojaseva glavnih nosača, a podužni nosači su preko poprečnih, gornji spreg za pijem vetra postavlja se u ravni gornjih pojaseva poprečnih nosača. U ravni donjih pojaseva glavnih nosača leži donji spreg za prijem vetra.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
d) Kod kolovoza na donjem pojasu (otvoren most) postavlja se samo jedan horizontalan spreg za prijem vetra, i to u ravni donjih pojaseva glavnih nosača. Horizontalne sile sa čvorova gornjih pojaseva glavnih nosača prenose se na horizontalni spreg za vetar preko polu okvira koje formiraju: poprečni nosači, vertikale glavnih nosača i ukrućenja u uglovima između njih.
Moguća rešenja međusobnog položaja spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod rešetkastih glavnih nosača sistema proste grede data su na Slici 4.23.
Rešenja međusobnih položaja spregova za prijem dejstva vetra i portala kod zatvorenih mostova sa kolovozom na donjim pojasevima rešetkastih glavnih nosača prikazana su na Slici 4.24.
55
b) Kod rešetkastih glavnih nosača trapeznog oblika mogu se takođe primeniti vertikalni portali (sistema zatvorenog okvira) koji se formiraju u poprečnom preseku gde leže prve vertikale glavnih nosača. U ovom slučaju horizontalne reakcije portala prihvata donji spreg za prijem vetra, a vertikalne reakcije dodatno opterećuju rešetkaste glavne nosače.
Slika 4.25 Varijantna rešenja sprega za prijem bočnih udara
Spreg za prijem bočnih udara povezuje podužne kolovozne nosače u vidu horizontalnog rešetkastog nosača sa paralelnim pojasevima čiji su oslonci poprečni nosači (Slika 4.25). Ovaj spreg prihvata sile usled bočnih udara točkova vozila, dejstva vetra na saobraćajnu traku i centrifugalne sile kod mostova u krivini.
4.4.5 Spreg za prijem bočnih udara
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 56
a) Reakcije gornjeg sprega za prijem vetra prenose se na ležišta preko portala statičkog sistema zatvorenog okvira.
c) Drugo rešenje kod rešetkastih glavnih nosača trapeznog oblika podrazumeva prijem reakcija gornjeg sprega za prijem vetra preko kosih portala, statičkog sistema okvira na dva zgloba.
Razlikuje se tri sledeća slučaja:
Ovaj spreg takođe, osigurava stabilnost pritisnutih pojaseva podužnih kolovoznih nosača na bočno torziono izvijanje.
4.4.6 Spreg za prijem sile kočenja
Najbolje je da se jednom spregu za kočenje poveri da pokrije sekciju koloseka dužine do 60,0 m, pri čemu se spreg za prijem sila kočenja postavlja u sredini te sekcije (Slika 4.27).
Spregovi za prijem sila kočenja prihvataju ove podužne horizontalne sile od podužnih nosača i predaju ih glavnim nosačima (Slika 4.27)., rasterećujući pri tome poprečne nosače od nepovoljnog dejstva sila kočenja/pokretanja železničkih vozila.
Spregovi za prijem sile kočenja prihvataju podužne horizontalne sile ���� koje se javljaju pri kočenju ili pokretanju vozila koji prelazi preko mosta. U slučaju savremenog zatvorenog kolovoza, sile od kočenja/pokretanja voza prenose se preko kolovozne table direktno na glavne nosače, pa tada nema sprega za prijem sila kočenja.
Podužne horizontalne sile nastaju trenjem na kontaktu točkova i šine, te se preko šina, pragova i podužnih nosača prenose na poprečne nosače, koji se pri tome dodatno nepovoljno naprežu i to savijanjem oko svoje slabije glavne centralne ose inercije.
Kod železničkih mostova sa otvorenim kolovozom stoga treba postaviti bar jedan spreg za kočenje kod jednokolosečnih mostova raspona preko 25,0 m, a kod dvokolosečnih mostova za raspone veće od 15,0 m. Najpovoljnije rešenje je ove spregove postaviti u sredini raspona mosta
57
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
Spreg za prijem bočnih udara najbolje je postaviti u gornjoj trećini visine podužnih nosača. Ugao koji zaklapaju dijagonale sprega treba da iznose oko 45°, jer se u protivnom dobijaju veći čvorni limovi.
Bočni udari točkova vozila deluju u visini gornje ivice šine (GIŠ), a uvode se u proračun kao koncentrisane horizontalne sile koje deluju poprečno na kolosek.
Na Slici 4.26 dato je konstruktivno rešenje veza štapova ispune sprega za prijem bočnih udara za podužne nosače, koje su izvedene visokovrednim zavrtnjevima (VVZ), koji spajaju štapove ispune za čvorne limove zavarene za podužne nosače.
Slika 4.26 Ispuna sprega za prijem bočnih udara vezana VVZ za zavarene čvorne limove
Slika 4.29 Statičke šeme sprega za prijem sila kočenja
Spreg za prijem sila kočenja je rešetkaste konstrukcije koja obično leži u ravni donjeg sprega za prijem dejstva vetra. Tada se štapovi sprega za prijem dejstva vetra ujedno koriste i za spreg za prijem sila kočenja. Na slici 4.28 prikazano je nekoliko uobičajenih oblika spregova kod jednokolosečnih mostova.
Slika 4.27 Prijem sila od kočenja/pokretanja voza kod jednokolosečnog mosta sa otvorenim kolovozom, sistema proste grede
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 58
Statičke šeme za proračun sprega za prijem sila kočenja prikazane su na Slici 4.29. Oslonci ovog sprega su glavni nosači. Kako sile kočenja/pokretanja imaju alternativni smer, to je za štapove ovog sprega merodavno dimenzionisanje za sile pritiska.
Slika 4.28 Različiti oblici sprega za prijem sila kočenja kod jednokolosečnih mostova
Jednozidni (sa jednim zidom/vertikalnim limom) puni glavni nosači I poprečnog preseka, kojih na jednom mostu ima obično dva ili ponekad tri kod nekih dvokolosečnih ili drumsko železničkih mostova.
Puni glavni nosači otvorenog preseka sa dva lima i odvojenim donjim pojasnim lamelama, a sa jedinstvenim gornjim pojasem u sklopu ortotropne ploče (Slika 4.30).
Puni glavni nosači
Puni glavni čelični nosači otvorenog I preseka ili gore otvorenog U preseka spregnuti sa armirano betonskom kolovoznom pločom.
4.5 GLAVNI NOSAČI
4.5.1
Pored ova dva osnovna tipa punih glavnih nosača kod železničkih mostova sa zatvorenim kolovozom razlikuju se još dva specifična tipa glavnih nosača:
Slika 4.30 Glavni nosači sa dva vertikalna lima i dve donje pojasne lamele, sa jedinstvenim gornjim pojasem u sklopu ortotropne ploče kolovoza
2016. / II izdanje
Statički sistem i tip glavnih nosača određuje konstruktivni sistem mosta, pregled konstruktivnih sistema savremenih mostova (uključujući i železničke) je dat u narednom poglavlju. U cilju lakšeg razumevanja ove složene tematike, ovde će biti izložena dva osnovna tipa glavnih nosača železničkih mostova: puni i rešetkasti glavni nosači.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
59
Dvozidni (sa dva rebra/vertikalna lima) puni glavni nosači zatvorenog sandučastog poprečnog preseka.
Postoje dva osnovna tipa čeličnih punih glavnih nosača železničkih mostova:
širine pojasnih lamela: max�� =26�� za čelik S235, max�� =22�� za čelik S275, uobičajeno se kreću u granicama ��= ℎ 5,5 ℎ 4;
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 60
debljina rebra: min�� =10����, obično se za visine glavnih nosača ℎ =1000 1500���� usvaja �� =12����, a za visine glavnih nosača veće od ℎ =2500���� usvaja se �� =14���� ili max�� =15����.
Na Slici 4.31 prikazani su najčešće primenjivani statički sistemi sa punim glavnim nosačima. Treba napomenuti da pored grednih nosača svoju primenu nalaze i okvrni sistemi i to pogotovo u gradskim uslovima za prelazak preko ulica ili železničkih pruga.
Visine jednozidnih punih glavnih nosača kod jednokolosečnih železničkih mostova iznose: za proste grede: ℎ = �� 16 �� 10, za kontinualne grede: ℎ = �� 18 �� 12
debljine pojasnih lamela: min�� =15����, max�� =50����;
U pogledu dimenzija poprečnih preseka punih glavnih nosača, treba voditi računa o sledećim parametrima:
Slika 4.31 Statički sistemi punih limenih glavnih nosača
Puni glavni nosači savremenih železničkih mostova rade se isključivo kao zavareni limeni nosači, dok se puni limeni nosači u zakovanoj izradi mogu sresti samo na starim izvedenim mostovima.Upogledu maksimalnih raspona racionalne primene punih glavnih nosača železničkih mostova, može se usvojiti da je za: proste grede max 40,0 m; kontinualne grede max 100,0 m.
Neprohodni sandučasti glavni nosači treba do su dobro „dihtovani“, a ukoliko to ne može da se kvalitetno obezbedi, treba da se dobro provetravaju i efikasno odvodnjavaju.
Rešetkasti glavni nosači su za srednje i nešto veće raspone izuzetno podesni kako za jednokolosečne (Slika 4.33), tako za dvokolosečne i drumsko železničke mostove (slika 4.34). Rešetkasti glavni nosači sa kolovozom na donjem pojasu su takoreći nezamenljivi kada se većim rasponima premošćuju prepreke sa ograničenom ili malom građevinskom visinom.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
61
4.5.2 Rešetkasti glavni nosači
Danas se, iz estetskih razloga i zbog unifikacije i jednostavnosti izrade, najviše primenjuju geometrijski oblici rešetkastih nosača sa paralelnim pojasevima (pravougaone ili trapezne rešetke).
Za mostove većih raspona, kao i za mostove sa ograničenom građevinskom visinom, kao i posebno za mostove sa nesimetričnim pokretnim opterećenjem mostovi u krivini, dvokolosečni ili drumsko železnički mostovi, odnosno za mostove sa zatvorenim kolosekom (veće stalno opterećenje i jednostavno obrazovanje zatvorenog koloseka), pogodno je primeniti sandučaste glavne nosače zbog širih pojaseva, manjih visina, a i zbog veće torzione krutosti poprečnog preseka (Slika 4.32.).
Visine sandučastih glavnih nosača železničkih mostova iznose: za proste grede: ℎ = �� 18 �� 12; za kontinualne grede: ℎ = �� 20 �� 25 .
Prohodni sandučasti glavni nosači treba da imaju obezbeđen ulaz za radnika u unutrašnjost sanduka, kao i omogućenu minimalnu prohodnost, posebno kroz poprečna ukrućenja.
Slika 4.32 Glavni nosači sandučastog preseka železničkog mosta u krivini
Rešetkasti glavni nosači nalaze racionalnu primenu za raspone preko 30,0 m za proste grede, odnosno raspone veće od 40,0 m za kontinualne nosače.
2016. / II izdanje
Slika 4.33 Železnički most preko Male Rijeke, najveći na pruzi Beograd Bar a) dispozicija mosta sa rešetkastim kontinualnim glavnim nosačima sa rombičnom ispunom i sekundarnim vertikalama, b) poprečni presek mosta za kolosek u pravcu (otvoren kolovoz), c) poprečni presek mosta za kolosek u krivini (zatvoren kolovoz)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 62
2016. / II izdanje
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Slika 4.35 Konstrukcija železničkog mosta sa rešetkastim glavnim nosačima
63
Slika 4.34 Drumsko železnički most preko Save kod Slavonskog Broda a) dispozicija mosta sa kontinualnim rešetkastim glavnim nosačima ispune sa dijagonalama, b) poprečni presek mosta
Ispuna rešetkastih nosača može se realizovati dijagonalama i vertikalama, ili samo dijagonalama (Slika 4.34). Za velike raspone rešetkastih glavnih nosača pribegava se primeni i sekundarne ispune, koja ima za cilj da smanji dužinu izvijanja pojasnih štapova u ravni rešetke (Slika 4.33).
Slika 4.36 Najčešće primenjivani oblici poprečnih preseka pojasnih štapova
Kod primene ispune sa dijagonalama i vertikalama optimalni ugao nagiba dijagonala je 45°, a kod ispune samo od dijagonala ugao nagiba je 60° 65°. Razmak čvorova glavnog nosača obično iznosi od 4,0 – 6,0 m. Štapovi rešetkastih nosača mogu biti: jednozidni i dvozidni. Danas se za mostovske konstrukcije isključivo koriste dvozidni štapovi rešetkastih nosača. Oblik poprečnog preseka štapa bitno zavisi od toga da li štap pripada pojasu ili ispuni, kao i od toga da li je zategnut ili pritisnut ili može biti alternativnog znaka (i zategnut i pritisnut). Na primer kod pritisnutih štapova treba težiti da se sa što manje materijala dobiju što veći momenti inercije oko obe glavne centralne ose inercije tj. da imaju što veće poluprečnike inercije oko obe ose. Stoga je za pritisnute štapove optimalan poprečni presek sandučastog oblika. Mogućnosti oblikovanja pojasnih štapova prikazani su na slici 4.36. Dva osnovna oblika su sandučasti i šeširasti poprečni preseci. Šeširasti poprečni preseci su otvoreni i imaju prednosti pri ostvarivanju vijačnih veza, ali imaju nepovoljnosti zbog umanjene stabilnosti (kada se primenjuju za pritisnute elemente) i veće površine za zaštitu od korozije.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 64
Visine rešetkastih glavnih nosača iznose: za proste grede: ℎ = �� 9 �� 7; za kontinualne grede: ℎ = �� 12 �� 9 .
Slika 4.37 – Oblici poprečnih preseka štapova ispune
2016. / II izdanje
Minimalne unutrašnje dimenzije pojasnog štapa sandučastog preseka, da bi se smatrao prohodnim, treba da iznose: 650 mm širina i 900 mm visina.
Visine štapova ispune (dijagonala i vertikala) treba da odgovaraju širini �� pojasnih štapova (Slika 4.36), kako bi se „pasent“ uvukli između čvornih limova i zatim vezali spojnim sredstvima za iste.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
65
Veze štapova ispune za čvorne limove obično se ostvaruju VVZ sa punom silom pritezanja (Slika 4.38) a u nekim slučajevima i zavarivanjem U cilju obezbeđenja boljeg naleganja
Štapovi ispune se najčešće konstruišu kao I ili H profili ili zavareni I preseci, zatim kao sandučasti preseci a ređe kao višedelni preseci (Slika 4.37). Pritisnuti štapovi ispune rešetkastih glavnih nosača mostova su obično sandučasti preseci formirani zavarivanjem (a ranije višedelni, danas se više ne koriste), a zategnuti štapovi kao I preseci.
Širina štapa ispune (dimenzija u ravni rešetke) preporučuje se da ne prelazi 1/20 njegove sistemne dužine u cilju ograničenja sekundarnih napona (od lokalnih savijanja na krajevima štapa) koji su veći kod širih štapova. Takođe rešetke sa štapovima ispune manjih širina od pojasnih štapova deluju estetski povoljnije.
Dimenzije poprečnih preseka pojasnih štapova zavise od raspona mosta �� i mogu se odrediti na osnovu sledećih empirijskih obrazaca: ℎ(����)=��(��) ��2(��) 400 ; ��(����)=ℎ(����) 0,1∙��(��) za nosače srednjih raspona; ��(����)=ℎ(����) 0,2∙��(��) za nosače velikih raspona.
a) zategnuti štap ispune I preseka;
b) pritisnuti štap ispune sandučastog preseka
Centrisanje štapova kod rešetkastih glavnih nosača mostova vrši se prema tzv. konstrukcionom obliku rešetke, koji se dobija kada se računskom obliku doda izvesno nadvišenje. Za železničke mostove nadvišenje se izvodi za vrednost ugiba od stalnog opterećenja i četvrtine pokretnog.
Slika 4.38 Veza štapova ispune za čvorne limove
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 66
kontaktnih ravni između limova, krajevi štapa ispune treba da se posebno obrade, kao što je to prikazano na Slici 4.38.
U čvornim limovima se uravnotežuju sile iz štapova ispune sa silama iz pojasnih štapova. U njima vlada složeno dvoosno stanje napona. Pored toga treba uzeti u obzir da su čvorni limovi oslabljeni rupama za spojna sredstva, kao i da sile koje na njih deluju su dinamičkog karaktera. Stoga se kod konstrukcijskog oblikovanja čvornih limova treba pridržavati određenih principa: čvorni limovi se obično postavljaju u nivoima vertikalnih limova pojasnih štapova, tako da im se unutrašnje ravni poklapaju. Pri tome se čvorni limovi i vertikalni limovi pojasnih štapova međusobno spajaju sučeonim šavovima; čvorni limovi se konstruišu sa 20% do 30% većim debljinama u odnosu na debljinu vertikalnih limova pojasnih štapova za koje se vezuju; oblik čvornog lima treba da je što pravilniji i da ima bar dve paralelne ivice. Oštri prelomi u uglovima čvornih limova bila bi mesta izuzetnih koncentracija napona (na primer pod c) Slika 4.39) te se stoga svi prelomni uglovi zaobljuju kružnim ili eliptičnim krivinama (a, b, f; Slika 4.39).
Slika 4.40 Načini izvođenja montaže (iz sredine, sa oba kraja i sa jednog kraja)
67
Dimenzije i težine rešetkastih nosača su po pravilu takve da se njihov transport i montaža ne mogu izvršiti iz jednog komada (jedne montažne celine), te je neophodno da se predvide montažni nastavci. Broj i raspored montažnih nastavaka zavise od dimenzija i oblika rešetkastih glavnih nosača, vrste transporta i načina izvođenja montaže (Slika 4.40). Montažni nastavci se dimenzionišu kao statički pokriveni nastavci. Štapovi ispune se obično rade iz jednog montažnog elementa tj. bez montažnog nastavka i po pravilu vezuju se za pojasne štapove tj. čvorne limove na montaži.
Na slikama 4.41, 4.42 i 4.4.3 prikazano je više različitih rešenja čvorova rešetkastih glavnih nosača u mostogradnji.
Slika 4.39 Različiti oblici čvornih limova; ne preporučuje se oblikovanje pod c)
Pojasni štapovi mostovskih rešetki se ne prekidaju u čvoru, već se njihovo montažno nastavljanje vrši van čvora, na strani manje napregnutog pojasnog štapa.
2016. / II izdanje
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 68
Slika 4.41 Montažni čvor donjeg pojasa rešetke glavnog nosača
Slika 4.42 Montažni čvor gornjeg pojasa rešetke glavnog nosača
2016. / II izdanje
69
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Slika 4.43 Konstrukcijsko oblikovanje u potpunoj zavarenoj izradi donjeg čvora rešetke glavnog nosača
5. DRUMSKI MOSTOVI
5.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE DRUMSKIH MOSTOVA
Glavni elementi noseće konstrukcije tipičnog čeličnog drumskog mosta su: kolovoz, kolovozni nosači (podužni i poprečni), glavni nosači (jedan, dva ili više), horizontalni spreg (pretežno montažni), poprečna ukrućenja,
Slika 5.1 Poprečni presek drumskog mosta sa armiranobetonskom kolovoznom pločom sa zavarenim čeličnim glavnim nosačima spregnuti sa AB kolovoznom pločom
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 70
Sa razvojem odnosno povećanjem obima i brzina kretanja vozila u drumskom saobraćaju tj. intenziviranjem gradnji autoputeva i drugih saobraćajnica, poslednjih nekoliko decenija znatno se unapredila izgradnja drumskih mostova.
Ako je na mostu armiranobetonska kolovozna ploča tada se ona može oslanjati: na podužne i na poprečne (i eventualno na glavne) nosače; na poprečne i na glavne nosače, ili samo na poprečne nosače (time otpadaju podužni nosači); samo na glavne nosače (time otpadaju podužni i poprečni nosači Slika 5.1).
Kodležišta.drumskih mostova kolovozi su uvek zatvoreni sa njihovom nosećom konstrukcijom od armiranobetonskih ploča (sa ili bez kolovoznih nosača) ili sa čeličnom nosećom konstrukcijom kolovoza u vidu ortotropne ploče. Ovakve savremene konstrukcije su u svojoj ravni krute te imaju ulogu horizontalnih spregova u ravni kolovoza.
Odvodnjavanje (površinskih voda, kondenzovane vode, procedne vode i dr.) sa mosta znatno olakšava njegovo održavanje i produžava vek trajanja konstrukcije. U cilju odvodnjavanja niveleta na mostu treba da ima dovoljne (minimalne) podužne i poprečne padove. Pravilo je da se prikupljena voda neophodnim instalacijama, što pre odvede sa mosta.
Slika 5.2 Poprečni preseci kolovoznih zastora a) na AB ploči, b) na čeličnoj ortotropnoj ploči
Na Slici 5.2 dati su tipični poprečni preseci kolovoznog zastora na: a) armirano betonskoj ploči i na čeličnoj ortotropnoj ploči pod b).
Kod mostova sa kolovoznom tablom u vidu ortotropne ploče podužni nosači formiraju se iz podužnih ukrućenja (tzv. podužna rebra) kolovozne table i sadejstvujućih delova kolovoznog lima kao gornjih pojaseva.
Širina drumskog mosta najviše zavisi od tipa tj. kategorije saobraćajnog puta koji treba da se mostom prevede preko date prepreke, a s time su u neposrednoj vezi i: širina i broj saobraćajnih traka, širina ivičnih traka, širina bankina, širina pešačkih staza i dr. Kod mostova u krivini obično se vrši i proširenje kolovoza.
Hidroziolacija i kolovozni zastor (vezni zaštitni i habajući sloj) čine funkcionalnu celinu. Njihov vek trajanja je 20 25 godina, pa je potrebna njihova pravovremena zamena.
Hidroizolacija je primarna zaštita mosta od prodiranja vode, posebno slane u konstrukcije mostova. Danas se koriste bitumenske trake koju čini nosivi uložak (tkanina od staklenih vlakana ili poliestarski filc) koji je obostrano prekriven bitumenskom masom. Trake se lepe (zavaruju) na unapred pripremljenu podlogu.
Zaštitni ili vezni sloj (debljine 3 do 4 cm) štiti hidroizolaciju na kolovozu mostova. Najčešće se upotrebljavaju asfalt beton, bitumenski mastiks ili liveni asfalt.
2016. / II izdanje
5.2 KOLOVOZNI ZASTOR I HIDROIZOLACIJA
71
Habajući sloj (debljine 2,5 do 3 cm) je od asfalt betona kao na putu van mosta.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 72
5.3 OGRADE I ODBOJNICI
Na Slici 5.3 prikazan su neka karakteristična rešenja ograda, koja se primenjuju kod drumskih mostova. Na slici su prikazane ograde za mostove na autoputevima e) i f) gde ne postoje pešačke staze pa se ove ograde rade jače (AB ili čelične) da mogu da prihvate silu od udara vozila i da istu zadrže na kolovozu. Pod c) i d) prikazana su rešenja sa elastičnim odbojnicima, širine od 20 do 50 cm, gde se njihovim primenom visina ivičnjaka može smanjiti na samo 5 cm.
Konstruktivno rešenje ograda i odbojnika na mostu zavise od: karaktera mosta (gradski ili na otvorenoj van gradskoj trasi), stepena zaštite, estetskih zahteva i dr.
Slika 5.3 Različita rešenja ograda drumskih mostova
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
5.4 NOSEĆA KONSTRUKCIJA KOLOVOZA
Kolovozne table mogu da se izvedu od: armiranog betona i čelika.
Slika 5.4 Kolovozna tabla kao AB ploča spregnuta sa: a) 2 glavna nosača; b) sa tri glavna nosača; c) sa 4 glavna nosača
73
Noseću konstrukciju kolovoza u širem smislu sačinjavaju: kolovozna tabla i kolovozni nosači.
Kolovozne table od armiranog betona Kolovozne table od armiranog betona danas se izvode po pravilu kao AB (u nekim slučajevima i prednapregnute) ploče spregnute sa nosećom čeličnom konstrukcijom mosta te kao takve predstavljaju sastavni deo poprečnog preseka spregnutih nosača. Izvode se kao: ploče livene na licu mesta ili prefabrikovane betonske ploče.
Kolovozne table od AB, kao spregnute AB ploče, najčešće se izvode oslonjene (sa sprezanjem) samo na glavne nosače, sa oslonačkim vutama i sa bočnim konzolnim prepustima (Slika 5.4).
2016. / II izdanje
74
Ortotropna ploča (Slika 5.5) sastoji se od ravnog kolovoznog (nosećeg) lima KL, podužnih rebara PR i poprečnih nosača PN.
Kolovozne table od čelika danas se primenjuju isključivo kao lake kolovozne table u vidu tzv. ortotropne ploče, preko koje se preko kolovoznog zastora (vezni sloj i habajući sloj, 4+3 cm) direktno odvija drumski saobraćaj.
/ II
Kolovozne table od čelika
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Slika 5.5 Ortotropna kolovozna ploča: KL kolovozni lim, debljine d; PR podužna rebra, na razmaku e; PN poprečni nosač, na razmaku ; GN glavni nosač, razmak vertikalnih limova B
2016. izdanje
Za drumske mostove većih raspona, kao i za široke mostove srednjih i većih raspona, od znatnog uticaja je sopstvena težina kolovozne konstrukcije. Imajući ovo u vidu, može se konstatovati da je: za manje i srednje raspone mostova, racionalno rešenje je spregnuti most, a; za veće raspone mostovi sa ortotropnom kolovoznom pločom su praktično nezamenljivi laka kolovozna tabla.
Okvirno se može konstatovati da ortotropne ploče, u današnjim uslovima razvoja, imaju svoju racionalnu primenu za mostove raspona od 40 m sistema proste grede pa do raspona od 300 m sistema kontinualnih nosača.
75
2016. / II izdanje
Podužna rebra i poprečni nosači su zavareni za kolovozni lim, ukrućuju ga i zajedno sa njim nose kolovozno opterećenje. Treba napomenuti da se kolovozni lim sa podužnim rebrima nalazi i u sklopu pojasa (obično gornjeg) glavnih nosača (GN).
Slika 5.6 Različiti oblici poprečnih preseka podužnih rebara PR ortotropne ploče (otvoreni a f, zatvoreni g l); PR prolaze kroz rebra PN (a g, k l) ili se prekidaju i zavaruju po obimu PN (h j)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Pošto kolovozna ploča u ovoj koncepciji ima ortogonalno anizotropnu krutost to je ona dobila skraćeni naziv ortotropna kolovozna ploča, a zove se još i laka kolovozna tabla, zbog svoje male Kolovoznitežine.lim može imati debljinu �� =12 20���� (minimalna debljina za pešačke i biciklističke staze iznosi �� =10����). Takođe treba imati u vidu da odnos razmaka podužnih rebara �� prema debljini kolovoznog lima �� treba da iznosi ��⁄�� ≤25 (odnosno ��⁄�� ≤40 za pešačke i biciklističke staze). Za ortotropne ploče drumskih mostova najčešće se usvaja (uz adekvatan računski dokaz) da je �� =12�������� =300����.
Podužna rebra ortotropne ploče izvode se na ekvidistantnim razmacima �� tako što prolaze kroz rebra poprečnih nosača i za isti se zavaruju. Pri tome, iz razloga veće nosivosti na zamor, obično se donji pojas podužnih rebara ne zavaruje.
Na Slici 5.6 prikazani su različiti oblici poprečnih preseka podužnih rebara koji su u primeni za ortotropne ploče. Dvozidna rebra su minimalne debljine �� ≥6����, a jednozidna rebra �� ≥8����.
Prema obliku poprečnih preseka podužna rebra ortotropne ploče mogu se razvrstati u dve grupe: torziono meka podužna rebra otvorenog preseka, jednozidna; torziono kruta podužna rebra zatvorenog preseka, dvozidna.
Prednosti torziono krutih (zatvorenih) podužnih rebara (Slika 5.7) u odnosu na torziono meke (otvorene) su: povljnije poprečno rasprostiranje kolovoznog opterećenja zbog torzione krutosti PR; veća stabilnost pri pritisku zatvorenih preseka PR; poprečni nosači su na većem razmaku zbog veće krutosti na savijanje zatvorenih preseka PR; manji ukupni utrošak čelika za ortotropnu ploču sa zatvorenim presecima PR. Stoga su danas za mostove većih raspona više u primeni torziono kruti (zatvoreni) preseci PR. Otvoreni preseci PR su pogodni za primenu kod pešačkih i biciklističkih mostova i staza (pošto je manje kolovozno opterećenje), a i ortotropne ploče sa ovakvim PR se lakše izvode u radionici i na montaži.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 76
Slika 5.7 Poprečni presek mosta sa ortotropnom kolovoznom pločom
Savremen postupak proračuna ortotropnih ploča u mostogradnji, baziran je na teoriji graničnih stanja, pa je i u našoj zemlji ova problematika tretirana važećim propisima SRPS EN 1993 2 (en) Projektovanje čeličnih konstrukcija Čelični mostovi, iz 2012. godine i Nacionalnim prilogom SRPS EN1993 2/NA iz 2013. godine. Treba takođe, istaći da je proračun ortotropnih ploča moguć i primenom MKE.
Posebnu pažnju kod mosta sa kolovoznim ortotropnim pločama treba posvetiti dobrom i adekvatnom izvođenju kolovoznog zastora, kako zbog jako napregnutog i relativno deformabilnog kolovoznog lima pod uticajem saobraćajnog opterećenja, tako i u pogledu ostavrivanja dobre veze (prianjanja) zastora za ravan kolovozni lim.
3) roštiljno dejstvo uticaj ugibanja poprečnih nosača na ortotropnu ploču;
2) kolovozni lim i podužna rebra kao ortotropna ploča oslonjena na poprečne i glavne nosače;
Za svaki element kolovozniponaosob:limsistemi: 1, 2, 3 i 4; podužna rebra sistemi: 2, 3 i 4; poprečni nosači sistemi: 2 i 3; glavni nosači sistemi 4.
1) kolovozni lim kao izotropna ploča oslonjena na podužna i poprečna rebra;
5.5.1 Puni glavni nosači
Drumski mostovi se danas najčešće izvode sa punim glavnim nosačima (otvorenog ili zatvorenog poprečnog preseka) i kolovozom na gornjem pojasu. Kolovozne table se pri tome gotovo isključivo primenjuju kao: armiranobetonske spregnute (pretežno za manje i srednje raspone glavnih nosača) i čelične ortotropne ploče (pretežno za srednje i veće raspone glavnih nosača), Slika 5.8. Shodno tome, glavni nosači savremenih drumskih mostova su po pravilu širokopojasni mostovi, te pri njihovom proračunu i dimenzionisanju treba uzeti u obzir sadejstvujuću efektivnu širinu pojasa koga čini kolovozna tabla.
2016. / II izdanje
4) rad kolovoznog lima sa podužnim rebrima u okviru (pojasa) preseka glavnih nosača. Po izvršenom proračunu se ukupna naprezanja i dobijaju superpozicijom iz pojedinih nosećih sistema.
U pogledu analize nosivosti ortotropne kolovozne ploče treba podvući njenu funkciju da prihvata opterećenje sa kolovoza i da ga prenosi na glavne nosače mosta. Zatim, nalazi se u sklopu glavnog nosača kao pojas i zamenjuje horizontalne spregove u blizini kolovoza, te u poprečnom smislu je i u sklopu poprečnih spregova.
5.5 GLAVNI NOSAČI DRUMSKIH MOSTOVA
77
Pregled konstruktivnih sistema savremenih mostova dat je u narednom poglavlju. U ovom poglavlju analiziraće se samo puni i rešetkasti, glavni nosači drumskih mostova.
Analiza nosivosti ortotropne ploče može se raščlaniti u četiri noseća sistema:
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Rešetkasti glavni nosači su pogodni za drumsko železničke mostove (Slika 5.9). Savremeni mostovi izvode se i sa ortotropnom kolovoznim tablama zajedničkim i za drumski i za železnički saobraćaj.
Slika 5.9 Drumsko železnički most sa ortotropnom kolovoznom pločom i rešetkastim kontinualnim glavnim nosačima
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 78
Slika 5.8 Poprečni presek drumskog mosta sa jednim sandučastim glavnim nosačem
5.5.2 Rešetkasti glavni nosači
Sadejstvo odnosno zajednički rad armirano betonske kolovozne ploče i čelične konstrukcije (ispod AB ploče) postiže se sprezanjem pomoću moždanika, koji prenose smičuće sile na spoju betonske kolovozne ploče i čelične pod konstrukcije. Ovim se postiže da betonska kolovozna ploča prima najveći deo normalnog napona pritiska spregnutog preseka mostovskog nosača, dok se čeliku poveravaju normalni naponi zatezanja, a što odgovara dobrim svojstvima i betona i čelika. Sprezanjem se postiže ušteda u čeličnom materijalu i do 20%.
Slika 5.10 Poprečni preseci spregnutih nosača
5.6 SPREGNUTE MOSTOVSKE KONSTRUKCIJE
Spregnute mostovske konstrukcije su u prednosti za pojedinačne drumske mostove srednjih raspona od 20 do 150 m, dok su za raspone preko 150 m racionalniji mostovi sa čeličnom nosećom konstrukcijom.
Spregnuti mostovi se brže grade bez angažovanja veće opreme i rada na gradilištu, lakše rekonstruišu, zamenjuju i recikliraju.
Spregnuti preseci čelik – beton (Slika 5.10), koriste se za noseće konstrukcije grednih i okvirnih sistema (takođe i kod integralnih mostova), za nadlučne konstrukcije lučnih mostova i za grede za ukrućenje visećih i mostova sa kosim zategama.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 79
6. KONSTRUKTIVNI SISTEMI ČELIČNIH MOSTOVA
Takođe pored nabrojanih grupa mostova danas su aktuelni i: mostovi u vidu visokih ulica; integralni mostovi; pešački mostovi (pasarele); mostovi za plovne puteve; mostovi za instalacije; mostovi parkinzi; mostovi za vazduhoplove; privremeni (montažno demontažni) mostovi; pontonski mostovi.
Ovaj konstruktivni sistem je pogodan za čelične mostove raspona 30 do 100 m.
6.1 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE
Mostovi sa rešetkastim glavnim nosačima sistema proste grede sadrže podelu na: rešetkaste mostove sa paralelnim pojasevima (Slika 6.2 a)); rešetkaste mostove sa zakrivljenim pojasom (Slika 6.2 b)). Kolovoz može biti na donjem ili na gornjem pojasu.
Konstruktivni sistemi čeličnih mostova, zbog svojih specifičnosti, mogu se razvrstati prema statičkom sistemu i tipu glavnih nosača na: rešetkasti glavni nosači sistema proste grede; rešetkasti glavni nosači sistema kontinualne grede; puni glavni nosači sistema proste grede; puni glavni nosači sistema kontinualne grede; puni glavni nosači sistema podupirala (tj. okvirnog sistema); puni lučni glavni nosači; rešetkasti lučni glavni nosači; mostovi sa kosim kablovima; viseći mostovi.
Slika 6.1 Čelični železnički rešetkasti most sa paralelnim pojasevima
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 80
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
81
Slika 6.2 Rešetkasti glavni nosači sistema proste grede a) sa paralelnim pojasevima, b) sa zakrivljenim pojasom
6.2
REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE
Kolovoz može biti na donjem ili na gornjem pojasu.
Ovaj konstruktivni sistem se takođe može podeliti na rešetkaste mostove sa paralelnim pojasevima (Slika 6.3 a)) i na rešetkaste mostove sa zakrivljenim pojasom (Slika 6.3 b)).
Ovaj konstruktivni sistem je pogodan za čelične mostove raspona 50 do 200 m za rešetkaste mostove sa paralelnim pojasevima, a maksimum 550 m za rešetkaste mostove sa zakrivljenim pojasom.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 82
Slika 6.3 Rešetkasti glavni nosači sistema kontinualne grede a) sa paralelnim pojasevima, b) sa zakrivljenim pojasom
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Slika 6.4 – Puni glavni nosači sistema proste grede
Puni glavni nosači sistema kontinualne grede (Slika 6.5) mogu se primeniti za raspone 40 do 300 m zavisno od oblika preseka glavnih nosača, tipa kolovozne ploče (ortotropna, AB, spregnuta), kao i namene (drumski, železnički, mešoviti saobraćaj).
Visina grede može biti promenljiva ili konstantna.
Slika 6.5 Puni glavni nosači sistema kontinualne grede
Ovaj konstruktvini sistem može se primeniti za raspone 40 50 m kod železničkih mostova, odnosno za raspone do 60 m kod drumskih mostova.
2016. / II izdanje
6.3 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE
Puni glavni nosači sistema proste grede (Slika 6.4) mogu biti sa kolovozom na gornjem i donjem pojasu ili sa upuštenim kolovozom.
6.4 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE
83
6.6 PUNI LUČNI GLAVNI NOSAČI
6.5 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PODUPIRALA (OKVIRNOG SISTEMA)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 84
Slika 6.6 Puni glavni nosači sistema podupirala
Ovaj konstruktivni sistem može se primeniti za raspone mostova do 350 m. Više različitih rešenja mostova sa punim lučnim glavnim nosačima je prikazano na Slici 6.7.
Puni glavni nosači sistema podupirala tj. okvirnog sistema (Slika 6.6) mogu se primeniti za raspone maksimum 250 m, zavisno od tipa glavnog nosača i nagiba podupirala. Za ovaj konstruktivni sistem su pogodni preseci grede sa dva odvojena sanduka.
Slika 6.7 Puni lučni glavni nosači
Slika 6.8 Rešetkasti lučni glavni nosači
Slika 6.9 a) Most u Sidneju, raspon luka 503 m, 134 m iznad vode, 49 m širina kolovoza
Ovaj konstruktivni sistem može se primeniti za raspone mostova do 550 m. Više različitih rešenja mostova sa punim lučnim glavnim nosačima je prikazano na slikama 6.8 i 6.9.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 85
6.7 REŠETKASTI LUČNI GLAVNI NOSAČI
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 86
Slika 6.9 b) Most u Sidneju
Slika 6.9 c) Sydney Harbour Bridge
Primenjuju se za raspone od 200 do 550 m.
Slika 6.10 Mostovi sa kosim kablovima
6.8 MOSTOVI SA KOSIM KABLOVIMA
Visina grede im je znatno manja u odnosu na gredne mostove: ℎ = �� 120 �� 50 a u odnosu na viseće mostove istih raspona imaju veću aerodinamičku stabilnost i potrebna im je manja količina čelika za kablove. Pogodni su za mostove sa ograničenom građevinskom visinom.
Upotrebom visoko vrednog čelika za kablove počinje nagli razvoj mostova sa kosim kablovima (Slika 6.10).
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
87
2016. / II izdanje
Kosi kablovi mogu biti izvedeni kao kablovi sa zatvorenim spiralnim užadima ili kablovi od paralelnih žica (Slika 6.12).
Slika 6.11 Poprečni preseci mostova sa kosim kablovima
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 88
Kosi kablovi mogu da se postave u jednoj ili u dve vertikalne ravni ili u dve nagnute vitoperene ravni. Položaj i broj ravni definisan je položajem tačaka vezivanja kablova za pilon i gredu.
U odnosu na broj pilona, mogu se podeliti na grupu mostova sa jednim pilonom tj. sa dva otvora (Slika 6.10 b, d, g, h) i na grupu mostova sa dva pilona tj. sa tri otvora (a, c, e, f).
S obzirom na međusobni položaj kosih kablova u podužnom pravcu mosta, razlikuju se sledeći karakteristični slučajevi: mostovi sa zrakastim rasporedom kablova, mostovi sa međusobno paralelnim kablovima „Harfa“ raspored, „lepezast“ raspored kablova, „zvezdast“ raspored kablova i dr.
Slika 6.12 Kosi kablovi zatvorena spiralna užad
Piloni ili pilon čeličnog mosta sa kosim kablovima može biti čelični ili armirano betonski. Odnos visine pilona prema glavnom rasponu mosta kreće se obično od 1/3 do 1/6. Prema obliku piloni mogu biti: okvirni (portalni, A ramovski, delta stubovi i dr.), piloni samci ili dvostubni piloni (Slika 6.13).
Grede mostova sa kosim kablovima su puni pretežno zatvoreni limeni nosači ili rešetkasti nosači (Slika 6.11). Kolovozne table su čelične ortotropne ili armirano betonske ploče.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 89
Slika 6.12 Različiti oblici pilona okvirni piloni (a,b,e); piloni samci (d); dvostubni piloni (c); Različiti položaji ravni u kojoj leže kablovi: jedna vertikalna ravan (d); dve vertikalne ravni (a,c); dve nagnute ravni (b); dve nagnute vitoperene ravni (e)
Slika 6.13 a) Viseći most sa nosećim kablovima ankerovanim u oporce
6.9 VISEĆI MOSTOVI
Viseći mostovi (Slika 6.13 a,b) mogu se racionalno primeniti za raspone 250 do 1500 m. Glavni elementi noseće konstrukcije visećeg mosta su: noseći kablovi, koji se rade pretežno od zatvorenih spiralnih užadi; greda za ukrućenje: puni limeni ili rešetkasti čelični nosač konstantne visine (slobodno oslonjen na krajevima ili kontinualan). Oblik poprečnog preseka zavisi od: raspona, širine mosta i razmaka vešaljki (Slika 6.14); piloni služe kao oslonac: gredi za ukrućenje i nosećim kablovima na prevoju (sedlu), a mogu biti od čelika (puni limeni ili rešetkasti portali) ili od armiranog betona (Slika 6.15); vešaljke su od okruglog čelika ili čeličnog užeta i na njima je greda za ukrućenje ovešana o noseći kabl; ankerni blokovi su armirano betonski blokovi u koje se sidre noseći kablovi, a mogu da se nalaze u tlu ili u gredi za ukrućenje; noseća konstrukcija kolovoza; spregovi za prijem dejstva vetra.
Slika 6.13 b) Viseći most sa nosećim kablovima ankerovanim u gredu za ukrućenje (prividni viseći most)
viseći mostovi sa nosećim kablovima ankerovanim u oporce (ankerni blokovi u tlu);
Slika 6.14 Poprečni presek grede za ukrućenje: rešetkasta greda a,b,c; puni limeni nosači sandučastog aerodinamičkog preseka d,e,f
Viseći mostovi se dele u dve grupe (Slike 6.13, a i b):
viseći mostovi sa nosećim kablovima ankerovanim u gredu za ukrućenjem.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 90
Slika 6.16 – Akashi Kaikyo Bridge, Japan, ukupne dužine 3.911 m
91
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
2016. / II izdanje
Slika 6.15 Različiti oblici pilona visećih mostova
Jedan od najvećih problema u projektovanju mostova ovog konstruktivnog sistema je aerodinamička stabilnost, te se kod većih raspona javlja potreba za rešetkastom gredom za ukrućene ili primena savremenih sandučastih preseka za ukrućenje aerodinamičkog oblika.
Sa arhitektonskog aspekta potrebno je ove mostove harmonično uklopiti u postojeće gradsko tkivo uz što manje ometanja postojećeg saobraćaja, kako stubovima (koji nose visoke ulice) tako i tokom montaže i kasnije održavanjem istih. S obzirom na dužine i uz što manje ometanja saobraćaja ispod njih stubovima koji ih nose, najpodesniji konstruktivni sistem su puni kontinualni glavni nosači (Slika 6.17 a), b)).
Slika 6.17 a) Različito oblikovani poprečni preseci i stubova mostova visokih ulica
6.10
MOSTOVI – VISOKE ULICE
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 92
Poslednjih decenija sa razvojem automobilskog i šinskog saobraćaja u gradovima, u ograničenim prostornim uslovima treba izvršiti ukrštanje dva ili više saobraćajna puta. Tada je najjeftinije rešiti ukrštanje saobraćajnih puteva u dva različita nivoa
U tom cilju su se razvile posebne mostovske konstrukcije tzv. visoke ulice kojima se premošćavaju ulice, raskrsnice i druge prepreke u gradu. Ponekad most visoka ulica ide iznad/paralelno sa postojećim saobraćajnim putem ulice ili tramvajskog puta.
6.11 INTEGRALNI MOSTOVI
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 93
Integralni mostovi su veoma aktuelni u savremenoj praksi građenja mostova, primenjuju za raspone do 80,0 m.
Integralni mostovi su savremeni mostovi, okvirnih sistema: betonskih, spregnutih i čeličnih mostova, bez dilatacija i ležišta.
Izgradnja integralnih mostova je monolitna ili polu montažna. Troškovi izgradnje i održavanja su manji, a saobraćaj komforniji i sigurniji.
Oštećenja takvih mostova su manja jer su uklonjeni glavni izvori oštećenja, područja nepovezanosti, dilatacija i zona ležišta.
Slika 6.17 b) Primer širokog mosta tipa visokih ulica
Zasnivaju se na interakciji most temeljno tlo/nasip. Kod konvencionalnih mostova horizontalne deformacije su slobodne, dok kod integralnih mostova delimično su sprečene kontaktom sa tlom i nasipom.
Širina pešačkog mosta (koji ima prilazne rampe ili stepenice) zavisi od očekivane gustine pešačkog saobraćaja, s tim što je min 2,0 m, a ako most služi i za biciklistički saobraćaj tada je optimum 6,0 m (Slika 6.18). Kao kolovozne table mogu se primeniti: čelična ortotropna ploča, betonska (spregnuta ili ne spregnuta) ili drvena. Visina ograde je min 1,0 m.
6.12
Racionalni rasponi za pešačke čelične mostove su: do 20 m nosači mosta na dva oslonca; do 30 m kontinualni nosači; do 40 m ramovski nosači (podupirala); za veće raspone su pešački mostovi sa kosim kablovima ili lučni mostovi, a za najveće raspone su viseći mostovi.
Slika 6.18 Prilazi pešačkim mostovima i konstruktivni sistemi pešačkih mostova
PEŠAČKI MOSTOVI
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 94
Čelični pešački mostovi su vrlo pogodni za primenu kako u urbanim tako i u prirodnim predelima, pošto zbog svog elegantnog izgleda i raznovrsnosti konstruktivnih sistema mogu da se adekvatno konstrukterski i arhitektonski oblikuju.
Upornjaci imaju tri funkcije: da sa čeone strane mosta zadrže nasip, sa bočnih strana prihvataju nasip i za oslanjanje noseće konstrukcije mosta.
7.1 UPORNJACI
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 95
Upornajci grednih mostova preuzimaju i prenose na tlo sopstvenu težinu, aktivni pritisak tla, kao i sopstvenu težinu konstrukcije i korisno opterećenje na mostu. Zavisno od konstruktivnog rešenja mosta mogu preuzeti i sile usled promene temperature, sile kočenja, kao i uticaje puzanja, skupljanja, popuštanja ležajeva i dr. Upornjaci lučnih mostova preuzimaju i velike horizontalne potiske.
7. UPORNJACI I LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA
Upornjaci mogu da budu direktno fundirani ako je nosivo tlo na dubini do 4 (6 m) ili indirektno na bušenim šipovima ili bunarima za dubine fundiranja veće od 4 (6 m). Osnovni konstruktivni delovi upornjaka su (Slika 7.1): temelj; trup, koji može biti puni zid ili u vidu stubova sa propuštenim nasipom; ležajne grede; ležajni kvaderi; parapetni zid (zidić); krila upornjaka; prelazna ploča.
Upornjaci ili oporci su krajnji stubovi mosta. Njihova konstruktivna rešenja bitno zavise od: veličine mosta, položaja mosta (gradska ili otvorena saobraćajnica), tipu mosta, pa i o vrsti saobraćaja na mostu. Kod velikih mostova upornjaci sami za sebe predstavljaju impozantne i zahtevne konstrukcije. Kod mostova u gradskim sredinama upornjaci moraju zadovoljiti i estetske zahteve, a često u njima mogu biti smešteni i razni sadržaji.
Slika 7.1 – Aksonometrijski prikaz upornjaka
Slika 7.3 Vrste krilnih zidova
Krila upornjaka su zidovi koji s bočnih strana prihvataju nasip uz most. Prema obliku mogu biti (Slika 7.3): paralelana kad su njihove ose međusobno paralelne i paralelne sa osom mosta a upravne na osu zida upornjaka; kosa u odnosu na osu zida i osu mosta; upravna u istom pravcu sa osom zida i međusobno a upravna na osu mosta; zaobljena, različitih zakrivljenih oblika.
U podužnom izgledu mosta upornjak može biti oblikovan tako da se ležajevi vide ili da su skriveni (Slika 7.2).
Slika 7.2 Vidljivi i skriveni ležajevi na upornjaku
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 96
Slika 7.4 Masivni upornjak
2016. / II izdanje
Zavisno od izrade trupa upornjaka, upornjaci mogu biti masivni (puni, klasični), upornjaci sa propuštenim nasipom (minimalni utopljeni), laki upornjaci i upornjaci lučnih mostova. Kod velikih mostova upornjaci mogu biti specijalne građevine.
Upornjaci malih mostova su obično jednostavne konstrukcije a često su direktno vezani sa nosećom konstrukcijom.
Upornjaci sa propuštenim nasipom su znatno jednostavniji i jeftiniji za izvođenje od klasičnih. Izvode se u slučajevima kada nije potrebno zaustavljati nasip tj. u slučajevima plitkih udolina, kao i u slučajevima kada je potrebno osigurati dobre saobraćajne uslove, kao na primer kod nadvožnjaka iznad auto puteva. Nedostatak im je da se noseća konstrukcija produžuje za onoliko koliko je upornjak uvučen u nasip (Slika 7.5).
Propušteni nasip izvodi se od šljunkovitih ili kamenitih materijala u slojevima do 30 cm koji se dobro zbijaju i manjim vibratorima. Dno propuštenog nasipa poduhvata se betonskim pragom. Kosina nasipa se oblaže betonskim prizmama, posebno deo ispod mosta jer tu ne može da raste vegetacija. Vrh krajnjeg stuba može biti konstruisan sa ili bez komore za montažu, pregled i servisiranje dilatacija.
Tipovi upornjaka
Masivni ili klasični upornjaci (Slika 7.4) se sastoje od masivnog tela i krila koja zadržavaju nasip. Krila se najčešće rade paralelno, ali se za manje mostove, propuste ili u specijalnim okolnostima krila mogu postaviti koso ili upravno, a mogu biti i specijalnog oblika. Često se izrađuju i viseća krila koja su vrlo ekeonomična zbog male potrebne količine materijala. Kada su paralelna krila dugačka potrebno ih je dilatirati od trupa.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
97
Slik 7.6 Primeri lakih upornjaka sa kontraforima
Slika 7.5 – Upornjak sa propuštenim nasipom
Kod pojedinih mostova a posebno kod velikih mostova potrebno je smanjiti težinu samih upornjaka da bi ukupno opterećenje na tlo bilo manje. Ovo se može postići gradnjom upornjaka sa propuštenim nasipom, što nije baš uvek pogodno rešenje ili olakšanjem zidova upornjaka, tako da se u sklopu samog upornjaka ostavljaju prazni prostori. Time se smanjuje i količina materijala za izradu upornjaka (Slika 7.6).
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 98
Slika 7.6 b) Peta luka
Slika 7.6 a) Tokovi sila u peti luka
2016. / II izdanje
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
99
Upornjaci lučnih mostova osim vertikalnih sila na tlo predaju i velike horizontalne potiske. U peti luka deluje rezultantna sila koja je usmerena koso. Stoga je petu luka potrebno modelirati tako da prati liniju pritisaka. Osnovna ideja je da dno temelja treba proširiti dovoljno da pritisak na tlo ostane u dozvoljenim granicama. (Slika 7.6 a,b,c).
Slika 7.6 c) Različiti oblici pete lukova
PRELAZNICE NA KRAJNJIM STUBOVIMA
7.2
Prelazne ploče se betoniraju na zbijenom nasipu (����>80������) na koji se prvo ugradi sloj mršavog betona debljine 8 do 10 cm pod nagibom 10%. Prelazne ploče oslanjaju se linijski na konstrukciju upornjaka bez sidrenja, obično preko neoprenske trake, koji omogućuje da se deformacije sa noseće konstrukcije ne prenesu na prelaznu ploču. Primer savremene prelazne ploče prikazan je na slici 7.7.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 100
Slika 7.7 Prelazna ploča mosta
Kolovozne prelaznice ili dilatacione spojnice
Na prelasku sa mosta na trup puta javljaju se podužna pomeranja u nivou kolovoza usled temperaturne promene i usled obrtanja preseka. U cilju očuvanja kontinuiteta kolovoza treba predvideti kolovozne prelaznice ukoliko podužna pomeranja u nivou kolovoza iznose više od 10 mm.
Kolovozna prelaznica treba i da prihvati i apsorbuje sva udarna opterećenja od saobraćaja. Treba predvideti sistem prelaznice sa mogućnošću jednostavne i brze zamene ili popravku uz minimalno remećenje saobraćaja na mostu. Na slikama 7.8, 7.9 i 7.10 i 7.11.
Da bi prelaz sa mosta (kruta konstrukcija) na nasip (fleksibilna konstrukcija jer je podložan sleganju) bio što neprimetniji, potrebno je na nasipu iza upornjaka, izraditi prelazne ploče koje ublažavaju posledice sleganja nasipa na prelazu sa trupa puta na most Sleganje nasipa na trupu puteva iza krajnjih stubova stvara ulegnuća, koja su uzrok udara vozila kod nailaska na most i smanjuju bezbednost i udobnost u saobraćaju.
101
Slika 7.8 Kolovozna prelaznica konstrukcije sa češljevima sa dilatiranjem ±150 mm
Slika 7.9 Rešenje prelaznice za zatvoreni kolovoz železničkog mosta
2016. / II izdanje
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Slika 7.10 Rešenje prelaznice za otvoreni kolovoz železničkog mosta
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 102
Pravilan izbor mostovskih ležišta utiče na sile i deformacije konstrukcije a samim tim i na cenu, trajnost i upotrebljivost mosta.
Ležišta se uvek postavljaju u horizontalni položaj bez obzira na poprečni nagib noseće konstrukcije. Na jednom mostu treba izbegavati više tipova ležišta.
Ležišta su oprema i konstruktivni elementi koji uticaje (sile, momente, pomeranja i deformacije) sa noseće konstrukcije prenose na stubove i temelje mostova. Mostovska ležišta treba da ispune sledeće funkcionalne zahteve: prihvatanje reakcija glavnih nosača i njihov prenos do stubova mosta odnosno upornjaka; obezbeđenje obrtanja oslonačkih preseka glavnih nosača, a kod širokih mostova i obezbeđenje obrtanja oslonačkih preseka poprečnih nosača; obezbeđenje dilatiranja mostovske konstrukcije u podužnom pravcu (usled temperaturnih promena, zbog rotacije oslonačkih preseka, prednaprezanja, skupljanja i tečenja betona i sl.), a kod širokih mostova i u poprečnom pravcu u odnosu na osu mosta; fiksiranje položaja i pravca dejstva reakcija u skladu sa projektnom koncepcijom i proračunom; prilagođavanje pomeranjima (razmicanje, sleganja, obrtanja) pod konstrukcije (stubova, oporaca, fundamenta).
7.3 LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Podela ležišta prema materijalu od koga su napravljeni njihovi glavni elementi: čelična ležišta od topljenog livenog ili kovanog čelika, koja se najčešće izvode kao „klasična“ čelična ležišta ili kao nova, savremena čelična ležišta sa specijalnim čelicima (Slika 7.11);
Savremena ležišta za mostove prikazana su u Tabeli 7.1. Teorijski, sile se prenose preko kontaktnih tačka, linija ili površina.
Konstruisanje, proizvodnja, montaža, pregledi i održavanje mostovskih ležišta regulisani su evropskom normom SRPS EN 1337 iz 2012. godine.
Tabela 7.1 Osnovne grupe ležišta
2016. / II izdanje
103
Slika 7.11 Pokretno ležište sa jednim valjkom od specijalnog čelika (valjak i kontaktne ploče) pojačane tvrdoće odnsono povećanog dozvoljenog kontaktnog pritiska po Herzu
Slika 7.12 Kalotna ležišta
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 104
ležišta sa sintetičkim materijalom: neopren, teflon tj. PTFE politetrafluoretilen i dr. (Slika 7.12); ležišta od gume elastomera koja se armiraju sa tankim čeličnim limovima.
a) pokretno u horizontalnoj ravni; b) pokretno u jednom pravcu; c) nepokretno
Podela ležišta u zavisnosti od pomeranja koja se oslanjanjem konstrukcije na njih mogu da ostvare: nepokretna ležišta, koja prihvataju i vertikalne i horizontalne reakcije (Slika 7.13 a)); pokretna ležišta koja mogu da se klasifikuju kao:
o pokretna ležišta samo u jednom pravcu, koja prihvataju pored vertikalnih i horizontalne reakcije upravno na pravac pomeranja (Slika 7.13 b));
2016. / II izdanje
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
o pokretna ležišta u jednoj ravni, koja prihvataju samo reakcije upravne na ravan pomeranja (Slika 7.13 c)).
Slika 7.13 Klasično čelično ležište sa prekretanjem u tački a) nepokretno sferno ležište; b) pokretno u jednom pravcu (ležište sa dva valjka); c) pokretno u horizontalnoj ravni (ležište sa po dva valjka u oba pravca)
Postavljanje ležišta
105
Ležišta se postavljaju na pripremljene ležišne kvadere koji se nalaze u nivou ležišnih greda, a izliveni su od betona visokih marki (najmanje MB 30), koji su jako armirani i u vertikalnom i u horizontalnom smislu.
Podela ležišta prema načinu funkcionisanja: klizajuća ležišta; ležišta sa prekretanjem, tj. sa obrtanjem oslonačkog preseka (dodir ravanski, linijski ili tačkasti); kotrljajuća ležišta (ležišta sa valjcima).
Između donje ležišne ploče i ležišnog kavadera postavlja se podlivka od cementnog ili epoksi maltera debljine 2 5 cm. U kvaderima su ostavljeni otvori anker kanali, gde se postavljaju ankeri za prihvatanje horizontalnih reakcija od donje ležišne ploče. Gornja ležišna ploča se vezuje za mostovsku konstrukciju zavrtnjevima ili zavarivanjem. Nepokretna ležišta se postavljaju na nižoj, a pokretna na višoj strani mosta sa niveletom u nagibu. Osa ležišta se centriše u odnosu na vertikalnu osu stubova.
Slika 7.14 Raspored ležišta u osnovi za gredni most, statičkog sistema prosta greda a) za uži most (širine do 6 m); b) za široki most
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 106
Još u fazi koncipiranja dispozicionih rešenja mostova potrebno je sagledati i načine kako će se most graditi odnosno izvršiti montaža kod čeličnih mostova.
8. MONTAŽA ČELIČNIH MOSTOVA
U pogledu upotrebe uređaja i opreme za montažu, razlikuju se: montaža auto dizalicama (ili vagon dizalicama); montaža derik kranom ili portalnim kranom; montaža pomoću plovila ili plovnih dizalica; montaža kabl kranom; montaža pomoću drugih posebnih uređaja i opreme, kao što su vitla, anker užad, kotrljajući ležajevi, koturi, jarboli, čelični konzol kljunovi, hidraulične prese, portal liftovi i dr.
Čelični mostovi (polumontažni, montažni) se montažnim nastavcima raščlanjuju na pojedine delove, montažne jedinice ili montažne segmente, koji se mogu raspoloživim transportnim sredstvima prevoziti od radionice do gradilišta, kao i da se ugrade pomoću opreme i uređaje koje izvođač radova u konkretnom slučaju ima na raspolaganju.
Tehnologija montaže mosta treba da se razradi za svaki konkretni tip mosta u vidu Projekta Razlikujemomontaže.triosnovna tipa montaže: montaža na skeli ili na jarmovima; montaža navlačenjem sa čela; slobodna montaža (montaža konzolnim postupkom); montaža podužnim ili poprečnim prevlačenjem (pomeranjem) mosta. Prilikom montaže konkretnog mosta česta je primena najpovoljnijih kombinacija ovih osnovnih tipova montaže, npr. montaža na jarmovima za bočne raspone, a slobodna montaža za glavni raspon mosta.
Veoma su česte kombinacije različitih uređaja i opreme prilikom montaže jednog istog mosta.
Slika 8.1 Montaža lučnog mosta na skeli/jarmovima
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 107
Montažni segmenti se na montaži spajaju na mestima montažnih nastavaka koji se izvode visokovrednim zavrtnjevima i/ili zavarivanjem.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 108
Slika 8.2 Slobodna montaža, montaža konzolnim postupkom
Slika 8.3 Slobodna montaža, montaža konzolnim postupkom
r
D Srđan Živković
2016. / II izdanje
109
Slika 8.4 Montaža podužnim prevlačenjem (pomeranjem) mosta
, doc.: Osnove čeličnih mostova
Saobraćajno opterećenje regulisano je važećim propisima u trenutku projektovanja mostova i menja se, odnosno stalno povećava u toku životnog veka mosta. Sadašnje
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 110
Održavanje mostova je kombinacija svih tehničkih i administrativnih postupaka i aktivnosti u toku životnog veka mostova sa ciljem da se objekat održi u projektovanom funkcionalnom stanju. Osnovni uslov za kvalitetno održavanje je da država osigura sredstva i službu za održavanje. Održavanje mostova čine pregledi, redovno održavanje, manje sanacije i pravovremene obnove koji presudno utiču na trajnost i sigurnost mostova.
Trajnost je vreme u kome konstrukcija mosta mora da zadrži svoja projektovana svojstva. Trajnost mostova opada tokom vremena kao posledica: svojstava noseće konstrukcije (strukturni nedostaci); kvalitet ugrađenih materijala; tehnologija i kvalitet izgradnje; oprema i odvodnjavanje mosta; uticaj održavanja; uticaj saobraćajnog opterećenja; uticaj okoline; uticaj očekivanih i stohastičkih pojava u toku eksploatacije.
Oprema i odvodnjavanje mostova ima znatno kraću trajnost od noseće konstrukcije i mora se obnavljati svakih 25 30 godina. Oštećenja i nefunkcionisanje opreme, posebno sistema odvodnjavanja prouzrokuje oštećenja noseće konstrukcije i smanjuje trajnost mostova. Oštećena izolacija na kolovozu mosta propušta slanu vodu u konstrukciju, što izaziva koroziju armature, čelika i destrukciju betona. Nefunkcionisanje ležišta može da ugrozi stabilnost noseće konstrukcije i stubova. Loše rešenje dilatacija povećava dinamičke uticaje pri prelazu teških vozila i omogućava prodor vode u zonu ležišta.
Životne i privredne aktivnosti zasnivaju se, između ostalog, i na razvoju saobraćaja. Okosnica savremenog saobraćaja u razvijenim zemljama su autoputevi i brze železnice. Na autoputevima i brzim železnicama nalazi se veliki broj mostova, koji moraju biti pouzdani, kako bi obezbedili sigurnost i nesmetano odvijanje saobraćaja.
9. UPRAVLJANJE MOSTOVIMA – Bridge Management System
Savremene tehnologije izgradnje bez prekida u konstrukciji i sa minimum radnih spojnica omogućuju trajnije konstrukcije mostova. Postupci izgradnje mostova (metoda potiskivanja i dr.) smanjuju negativan uticaj ljudskog faktora.
Pouzdanost mostova čine sigurnost i trajnost. Sigurnost čine nosivost, upotrebljivost (i otpornost na zamor), o kojima je bilo govora u poglavlju 3.3.
9.1 TRAJNOST MOSTOVA
Svojstva noseće konstrukcije su prvenstveno rezultat primene pravilnih dispozicijskih rešenja mosta prilagođene morfološko geološkim karakteristikama prepreke. Mostove dužine do 80 m treba koncipirati kao integralne konstrukcije bez ležišta i dilatacija. Svi delovi konstrukcije moraju biti pristupačni za preglede i održavanje.
Osnovni principi i zahtevi za proveru pouzdanosti (sigurnosti, upotrebljivosti i trajnosti) građevinskih konstrukcija/mostova definisani su u Evrokodu 0 Osnove projektovanja konstrukcija, u našoj zemlji su na snazi od 2012. godine (SRPS EN 1990 i SRPS EN 1990/NA )
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
111
2016. / II izdanje
Uticaj očekivanih i stohastičkih pojava koje smanjuju trajnost, oštećuju i ruše mostove teško je potpuno predvideti. Sa Evrokodom 8 obezbeđuje se potrebna seizmička otpornost mostova prema najnovijim istraživanjima i saznanjima. Udar brodova i vozila na stubove mostova je teorijski i u propisima definisan. U nosećim konstrukcijama treba predvideti rezerve za povećanje saobraćajnog opterećenja kao i druge stohastičke pojave.
9.2 ISPITIVANJE MOSTOVA PROBNIM OPTEREĆENJEM
Ako se ispitivanjem probnim opterećenjem pokaže da se konstrukcija ne ponaša elastično, a to znači da se nakon rasterećenja pojavljuju nedozvoljene zaostale deformacije, potrebna je sanacija konstrukcije. Nakon izvedene sanacije treba ponoviti ispitivanje sa probnim opterećenje.
Uticaj okoline na trajnost mostova ogleda se kroz temperaturne promene, padavine, vlažnost vazduha, hemijsku agresivnost i soljenje kolovoza u cilju odmrzavanja. Pravilnim izborom betona i anti korozivne zaštite čelične konstrukcije značajno se umanjuje uticaj okoline na trajnost.
U dosadašnjoj praksi ispitivanje mostova probnim opterećenjem bilo je obavezno i izvodilo se u skladu sa SRPS U.M1.046 iz 1985. godine, koji je i danas na snazi. Evropskim normama za projektovanje mostova nije predviđeno obavezno ispitivanje mostova probnim opterećenjem. Odluka je prepuštena državnim putnim upravama
9.3 SISTEM UPRAVLJANJA MOSTOVIMA BMS
Osnovni cilj ispitivanja mostova probnim opterećenjem je provera da li se most ponaša u skladu sa pretpostavkama u projektu i da li je siguran za saobraćaj i preuzimanje projektovanih opterećenja.
Rezultati o ispitivanju se prikazuju u obliku Elaborata koji sadrži: izveštaj sa svim podacima o mostu i toku ispitivanja mosta; uporedni statički proračun mosta; rezultati ispitivanja; zaključak ispitivanja mosta.
saobraćajno opterećenje kao i druga opterećenja na mostovima (obuhvaćena Evrokodom 1) značajno su veća od saobraćajnih opterećenja za mostove izgrađenih pre 20 i više godina. Stalni razvoj i unapređenje konstrukcije mostova, dovodi do značajnog smanjenja sopstvene težine uz istovremeno povećanje korisnog opterećenja. Odnos korisnog opterećenja i sopstvene težine menjao se od 1/10 do 1/1. Mostovi time postaju sve lakši i vitkiji i izloženiji su sve intenzivnijem saobraćaju teških vozila i dejstvima prirodnog okruženja, pri čemu se troše, zamaraju i time smanjuju trajnost.
Razvoj društva zasniva se, pored ostalog, na razvijenom saobraćaju. Guste mreže modernih saobraćajnica sadrže veliki broj mostova i drugih objekata koji čine 40 50% cene
Direktne posledice ograničenog ulaganja u održavanje su oštećenja i zapuštenost mostova. Neracionalno je u održavanje ulagati sredstva tek kada je konstrukcija već toliko oštećena da je potrebna njena rekonstrukcija. Služba održavanja treba da dobije odgovor na pitanje šta i kada treba raditi. Odgovor na pitanje daje Banka podataka za mostove, i na osnovu nje napravljena rejting lista mostova na mreži puteva.
Opšta karakteristika stanja mostova (u prvom redu betonskih) je nezadovoljavajuća i na granici je koja ugrožava pouzdanost i sigurnost eksploatacije na više od 40% objekata. Imajući u vidu da je prosečna starost mostova veća od 30 godina, visok procenat oštećenih mostova upozorava i zabrinjava. Trajnost betonskih mostova je za praksu nedovoljno istražena.
Neodgovarajuća projektna rešenja (strukturni nedostaci) nastala kao posledica nivoa stručnosti i iskustva projektanta i investitora;
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 112
U SAD su relativno kasno uspostavili BMS tako da oni danas obezbeđuju 4% od vrednosti svih objekata.
Projektovanje i izgradnja mostova ima dugu tradiciju, ali je upravljanje mostovima tek u začetku. Najduže iskustvo na upravljanju mostovima ima Švedska, gde je BMS (Bridge Management System) u upotrebi od 1940. godine. Za održavanje 12.000 mostova Šveđani odvajaju 0,8% od vrednosti mostova. Nizak procenat sredstava za održavanje je posledica činjenice da redovno ulažu u održavanje objekata preko 60 godina. U prvim godinama je taj procenat bio znatno veći.
9.4 OŠTEĆENJA ČELIČNIH I SPREGNUTIH MOSTOVA
Najčešći uzroci oštećenja čeličnih i spregnutih mostova su:
Savremeni tipovi mostova integralni mostovi bez ležišta i dilatacija (okvirne konstrukcije), robusnih dimenzija, monolitno građeni, sadrže sistemska rezerve nosivosti, imaju manja oštećenja, niže troškove održavanja, obezbeđuju sigurniji saobraćaj i imaju duži vek trajanja.Projektovanje mostova u skladu sa propisima i standardima nije uvek dovoljna garancija za trajan most.
Danas je u svetu više od dva miliona mostova od kojih je preko 80% izgrađenih od betona. U redovnom saobraćaju već učestvuju 60 to tonska teretna vozila čije opterećenje mogu preuzeti samo mostovi na autoputevima projektovani prema EC normama Evrokodovima. Mostovi su najskuplji, najosetljiviji i najvažniji delovi puteva i železnica, a posebno savremenih autoputeva i brzih železnica.
izgradnje saobraćajnica. Sa stalnim razvojem i modernizacijom saobraćaja rapidno se povećava broj i veličina mostova i opterećenja koja mostovi preuzimaju.
Nedostatak pregleda mostova od stalne specijalizovane službe investitora, čime bi se pravovremeno uočila i otklonila mnoga inicijalna oštećenja;
Propusti u toku građenja izraženi kroz primenu neodgovarajućih materijala, nekvalitetan rad u radionici i na montaži, slaba antikorozivna zaštita (posebno loša priprema površina za osnovni premaz), geometrijske netačnosti, nepoštovanje važećih standarda i uslova iz projekta;
2016. II izdanje
/
Nepostojanje posebnih sredstava predviđenih samo za troškove redovnog održavanja mosta. Ova sredstva obično iznose 1,5 2% od investicione vrednosti mosta, što je praksa u mnogom državama; Neredovna antikorozivna zaštita noseće čelične konstrukcije mostova i težak pristup do pojedinih vitalnih delova konstrukcije; Izmena uslova u eksploataciji mosta pojavom saobraćaja znatno većeg intenziteta i većeg osovinskog opterećenja;
Dotrajalost kolovoznih konstrukcija. Čelični mostovi izgrađeni od 1920. godine imaju kolovozne table od udubljenih i koritastih ili „Zores“ profila sa tucaničkom ispunom. Nemogućnost obnove antikorozivne zaštite, dug period eksploatacije i veća osovinska opterećenja uzrok su oštećenja pa je neophodna izrada novih kolovoznih konstrukcija;
Oštećenja armirano betonskih kolovoznih ploča betonskih mostova; Mehanička oštećenja delova konstrukcije, nastala od: udara vozila, prekoračenja dozvoljenih opterećenja, udara vetra i seizmičkih uticaja;
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Kompletna zamena čeličnih konstrukcija usled smanjenja pouzdanosti od zamora materijala, otkazivanja nosivosti spojnih sredstava, visokog stepena oštećenja od korozije.
113
Prema zahtevu investitora pešački mostovi moraju se proveriti i na opterećenje interventnim vozilom koje može delovati na pešački most (vatrogasno vozilo, vozilo hitne pomoći).
2,5 ���� ��2 ≤������ =2,0+ 120 ������ +30≤5,0 ���� ��2, gde je ������ pojedinačni raspon u metrima.
Pored ovog opterećenja potrebno je izvršiti provere na dejstva pojedinačnih opterećenja koncentrisanom silom ������ =10���� ��2, koja deluje preko kvadratne površine 10 x 10 cm.
Slika A1.1 Karakteristično opterećenje na stazi za pešake/bicikle
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 114
PRILOG A1: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA
Kontinualno opterećenje od pešaka na: pešačkom mostu, stazama za pešake/bicikliste (Slika A1.1), uzima se u iznosu: ������ =5����/��2 , a smanjuje se za mostove pojedinačnog raspona većeg od 10,0 m prema izrazu:
Pešački mostovi namenjeni su isključivo saobraćaju pešaka. Prolaz drumskih vozila preko takvih mostova mora biti onemogućen odgovarajućim konstrukcijskim merama.
Pešački mostovi/Biciklističke staze Staze za pešake
Vertikalna opterećenja
Standard SRPS EN 1991 2 (en) iz 2012. godine, daje procenu korisnih opterećenja u vezi sa drumskim saobraćajem, dejstva od pešačkog i železničkog saobraćaja, uključujući dinamičke uticaje, centrifugalne sile, sile kočenja, ubrzanja i incidentne sile, koja se koriste za projektovanje drumskih konstrukcija, železničkih i pešačkih/biciklističkih mostova. Standard daje smernice o kombinacijama sa ne saobraćajnim opterećenjima i drugim dejstvima na drumske i železničke mostove, i opterećenjima parapeta.
Opterećenje iza upornjaka. Ukoliko se ne odredi drugačije, potrebno je površinu izvan kolovoza mosta, neposredno iza zida upornjaka, krilnih i bočnih zidova i drugih delova mosta koji stoje u direktnom dodiru sa nasipom/tlom, opteretiti vertikalnim kontinualnim opterećenjem u iznosu od 5����/��2 .
2016. / II izdanje
Horizontalna sila deluje istovremeno sa odgovarajućim vertikalnim opterećenjem.
Horizontalna opterećenja
Uzima se karakteristična vrednost horizontalne sile �������� koja deluje duž ose gornjeg stroja mosta u nivou kolovoza i jednaka je većoj od sledećih vrednosti: 10% ukupnog kontinualnog opterećenja na mostu ili 60% ukupne težine interventnog vozila.
IncidentnaUdardejstvavozila
115
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Incidentno vozilo na mostu. Mora se uzeti u obzir ukoliko ne postoji stalna prepreka koja sprečava pristup vozila na most. Ovo opterećenje sastoji se iz dva osovinska opterećenja od 40 i 80 kN sa razmakom osovina 3,0 m, razmakom točkova jedne osovine na 1,3 m i kvadratnim površinama „točka“ sa stranicama 20 cm. Horizontalna sila kočenja iznosi 60% od ovog vertikalnog opterećenja (Slika A1.2).
Slika A1.2 Dejstvo incidentnog vozila na mostu
u stub. Preporučuje se sila od 1000 kN duž mosta, odnosno 500 kN poprečno na most, na visini od 1,25 m od površine vozne/pešačke trake. Ova opterećenja su ista kao i za drumske mostove. Međutim, pešački mostovi su mnogo osetljiviji na sile udara u odnosu na drumske mostove, pa proračun pešačkih mostova sa ovim silama može dati nerealne rezultate. Iz tog razloga je racionalnije pešačke mostove zaštiti od udara vozila postavljanjem zaštitnih ograda na određenoj udaljenosti od stuba i osiguravanjem veće visine slobodnog profila u odnosu na susedne drumske i železničke mostove.
Razvoj železnice ogleda se u stalnom unapređenju karakteristika samih vozila, njihovih dimenzija, opterećenja, brzina, kao i uređaja preko kojih se ostvaruje dodir vozila i podloge. Tako se u poslednje vreme susrećemo sa posebnim sistemima vozila sa aerodinamičnim oblicima, na magnetnim ili vazdušnim jastucima, vrlo velikih brzina. Ova vozila i njihovo kretanje veoma su specifični i moraju se posebno definisati za svaki pojedinačni slučaj kod analize dejstava na železničke mostove.
Šeme opterećenja LM 71 i SW deluju simetrično u odnosu na kolosek, pri čemu se mora uzeti u obzir i ekscentričnost ovih opterećenja veličine 1/18 razmaka šina s tim da se odnos opterećenja točka jedne osovine uzme 1,25:1,0, Slika A2.1a.
Vertikalna opterećenja
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 116
Prema evropskim normama železnički saobraćaj se simulira posredstvom sledećih šema opterećenja (Slika A2.1):
Model LM 71 – za železnički saobraćaj na glavnim prugama normalnog koloseka; Model SW za pruge sa naročito teškim saobraćajem, obuhvaćen sa dva tipa opterećenja: SW/0; SW/2;
S druge strane, prisutna je sve veća težnja ka ujednačavanju propisa evropskih država, koja vodi ka standardizaciji i tipizaciji opterećenja kod uobičajenih železnica.
Model HSLM za brze železnice tj. putničke vozove sa brzinama do 200 km/h;
Standard SRPS EN 1991 2 (en) iz 2012. godine, daje procenu korisnih opterećenja u vezi sa drumskim saobraćajem, dejstva od pešačkog i železničkog saobraćaja, uključujući dinamičke uticaje, centrifugalne sile, sile kočenja, ubrzanja i incidentne sile, koja se koriste za projektovanje drumskih konstrukcija, železničkih i pešačkih/biciklističkih mostova. Standard daje smernice o kombinacijama sa ne saobraćajnim opterećenjima i drugim dejstvima na drumske i železničke mostove, i opterećenjima parapeta.
Opterećenje od železnice kao korisno opterećenje mostova je skoro jednoznačnog karaktera, posebno kod jednokolosečnih mostova. Prisutna je znatno manja raznolikost stvarnih saobraćajnih dejstava u odnosu na drumske mostove.
PRILOG A2: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA Železnički mostovi
Model „prazan voz“ Koristi se samo za kontrolu stabilnosti na preturanje usled dejstva vetra. Ovo opterećenje zadaje se kao kontinualno opterećenje intenziteta 12,5����/��2 , bez dinamičkog koeficijenta. Računska površina dejstva vetra je visine 4,0 m i neograničene dužine. Dužina delovanja vetra određuje se iz uslova dobijanja maksimalnih uticaja prema relevantnoj uticajnoj liniji. Povoljno dejstvo se ne uzima u obzir.
Ovim koeficijentom se povećavaju/smanjuju i sledeća dejstva:
o Sile pokretanja i kočenja; o Incidentna dejstva.
Šema opterećenja LM 71 glavnih pruga normalnog koloseka
Šema opterećenja SW za teški saobraćaj
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 117
Slika A2.1 Opterećenja železničkih mostova
o Model opterećenja SW/0 za mostove sistema kontinualnog nosača; o Centrifugalne sile;
Dopuštena je mogućnost prilagođavanja ovih šema opterećenja lokalnim uslovima stanja železnice, u skladu sa odredbama železničkih uprava pojedinih zemalja i to množenjem faktorom α koji može imati vrednosti: �� =0,75÷1,33
Unutrašnje sile sračunate od opterećenja primenom šema opterećenja LM 71 i SW uvećavaju se dinamičkim faktorom.
Železnička uprava određuje koji će se faktor koristiti.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 118
Slika A2.1a Ekscentricitet vertikalnih opterećenja
Merodavna dužina ���� za određivanje dinamičkog faktora data je u SRPS EN 1991 1 (en) tačka 6.4.5.3, u zavisnosti od konstrukcijskog elementa, odnosno prema vrsti kolovoznih konstrukcija
Dinamičkim faktorom uzimaju se u obzir dinamička uvećanja naprezanja i uticaj vibracija mosta, ali se ne uzimaju u obzir rezonanca i prevelike vibracije gornjeg stroja mosta. Iz tog razloga je EN om određivanje dinamičkog faktora ograničeno za brzine manje od 220 km/h i za sopstvene frekvencije mosta n0 koje se nalaze unutar područja prikazanog na Slici A2.2.
Dinamički uticaji
Dinamički faktor za mostove sa normalno održavanim prugama određuje se prema izrazu: 1,00≤��3 = 2,16 √���� 0,2 +0,73≤2,00, gde je ���� odgovarajuća merodavna dužina.
Prema EN razlikuju se dinamički faktori za železničke mostove na: pažljivo održavanim prugama ����: 1,00≤��2 ≤1,67; normalno održavanim prugama ����: 1,00≤��3 ≤2,00.
��
������,������
Kod proračuna za model LM 71 uzima se maksimalna moguća brzina, a za model SW/2 brzina od 80 km/h.
������,������
gde su: karakteristične vrednosti centrifugalne sile u kN, kN/m; karakteristične vrednosti vertikalnog opterećenja u kN, kN/m; maksimalna brzina u km/h; poluprečnik zakrivljenosti u m; koeficijent umanjena, Slika A2.3.
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 119
Slika A2.2 – Granične vrednosti sopstvene frekvence u zavisnosti od raspona
��
��
������ = ��2 127����������; ������ = ��2 127����������,
Horizontalna opterećenja
Centrifugalna sila. Karakteristična vrednost horizontalnog dejstva od centrifugalne sile određuje se korišćenjem sledećih izraza:
Kod kolovoza sa zastorom standard predviđa smanjenje karakterističnih vrednosti sila kočenja i sila pokretanja, videti Tabelu A2.1.
Slika A2.3 Koeficijent umanjenja za model LM 71 i SW/0
Sile pokretanja za modele LM 71 i SW: �������� =33���� �� ∙����(��)<1000����;
Bočni udari. Karakteristično opterećenje od bočnog udara iznosi 100 kN i zadaje se na koloseku u pravcu i koloseku u krivini, kao horizontalno dejstvo upravno na osu koloseka u visini gornje ivice šine (GIŠ), uvek zajedno sa vertikalnim opterećenjem.
Sile kočenja za modele LM 71 i SW/0: �������� =20���� �� ∙����(��)<6000����; Sile kočenja za model SW/2: �������� =35���� �� ����(��)
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 120
Sile usled kočenja i pokretanja. Ova opterećenja deluju na kolosek u nivou GIŠ. Mogu se uzeti ravnomerno raspodeljene unutar opterećenog područja i uvek deluju sa vertikalnim opterećenjem. Kod modela SW sile usled kočenja i vučne sile deluju samo u području delovanja vertikalnog opterećenja. Karakteristične vrednosti određene su izrazima:
121
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova
Tabela A2.1 Faktor redukcije sila kočenja i sila pokretanja prema SRPS EN 1991 2 (en)
2016. / II izdanje
Tabela A2.2 Određivanje grupa saobraćajnog opterećenja železničkih mostova prema SRPS EN 1991 2 (en)
10) V. Androić, M. Čaušević, D. Dujmović, I. Džeba, D. Markulak, B. Peroš: Čelični i spregnuti mostovi, IA Projektiranje, 2006;
2) D. Buđevac, Z. Marković, D. Čukić, D. Tošić: Metalne konstrukcije, Građevinska knjiga, 2007;
11) EN standardi.
5) D. Beg: Projektiranje jeklenih konstrukcij v skladu z Evrokodom 3, Kratek povzetek, Univerza v Ljubljani, 2010;
Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova 2016. / II izdanje 122
3) The Steel Construction Institute: European Steel Education Programme;
6) V. Leko: Eurocode 3 1 8, Proračun spojeva, Komentari s primjerima, Slavonski Brod, 2012;
LITERATURA
4) B. Androić, D. Dujmović, I. Džeba: Metalne konstrukcije 1, IA Projektiranje, 2009;
7) B. Stipanić, D. Buđevac: Čelični mostovi, Građevinska knjiga, 1989;
8) M. Pržulj: Mostovi, Udruženje „Izgradnja“, 2014;
1) Z. Marković: Granična stanja čeličnih konstrukcija prema Evrokodu, Akademska misao, 2014;
9) J. Radić: Uvod u mostarstvo, Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet, 2009;
