5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
5.3
SPREGNUTI MOSTOVI
5.3.1 Opšti dio
Spregnuti mostovi su u prednosti za pojedinačne mostove srednjih raspona, jer
omogućavaju brzu izgradnju bez angažovanja veće opreme i rada na gradilištu. Za
veće mostove samo varijantna rješenja omogućavaju objektivan i racionalan izbor.
Spregnuti mostovi se brže grade, lakše rekonstruišu, zamjenjuju i recikliraju.
Putni mostovi sa čeličnim rasponskim konstrukcijama su racionalni za raspone
veće od 150 m.
Projektovanje, konstruisanje i izgradnja oslonaca mostova i temeljenje za mostove
sa spregnutom ili čeličnom rasponskom konstrukcijom je slično projektiranju
oslonaca i temeljenja za betonske mostove. Radi manje težine RK manja je potrošnja
betona i armature za stubove i temelje. Prenos uticaja sa rasponske na potpornu
konstrukciju je preko ležišta, a u specifičnim uslovima preko zglobova i krute veze
(integralni mostovi).
U savremenoj praksi projektovanja spregnutih mostova čelik – beton karakteristična
su tri trenda:
▪▪ okvirne integralne spregnute konstrukcije
▪▪ dvojno sprezanje
▪▪ hibridni (miješani) mostovi.
Kod spregnutih mostova velikih raspona primjenjuju se dvojno spregnuti presjeci.
Betonska ploča u sastavu donjeg pojasa sandučastog ili grednog presjeka smanjuje
potrošnju čelika u zoni pritiska i povećava krutost presjeka. Kod projektovanja
spregnutih mostova posebno većih raspona i u specifičnim uslovima produktivna
je kombinacija materijala po dužini mosta. Na dijelovima iznad oslonaca i u
kraćim rasponima koristi se betonski presjek, a u srednjem dijelu velikih raspona
znatno lakši spregnuti presjek. Okvirne integralne spregnute konstrukcije mostova
otklanjaju nedostatke spregnutih grednih mostova na dva oslonca (nema dilatacija
i ležišta) i omogućuju raspone i do 60 m.
Spregnuti presjeci čelik – beton se koriste za rasponske konstrukcije grednih i
okvirnih sistema za nadlučne konstrukcije lučnih mostova i za grede za ukrućenje
visećih i mostova sa kosim zategama.
5.3.2 Statički sistemi
Putni mostovi sa jednim otvorom, statičkog sistema proste grede na dva oslonca,
raspona od 20–40 m povoljni su za sprezanje. Pozitivan momenat duž cijelog
raspona najbolje odgovara prirodi sprezanja čelika i betona. Kolovozna armirano
239
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
betonska ploča na cijeloj dužini nosača prima napone pritiska, a čelični nosač
napone zatezanja od momenata savijanja. Kod ovog sistema postoji mogućnost
potpunog sprezanja, tj. sprezanja vlastite težine i korisnog opterećenja. Mostovi sa
jednim, relativno većim rasponom, primjenjuju se za premoštenje manjih i srednjih
rijeka gdje se žele izbjeći riječni stubovi, za premošćenje dubokih suhih prepreka i
za premošćenje vještačkih prepreka gdje nisu poželjni međuoslonci. Konstruktivna
visina RK je konstantna od l/15 – l/25. Nedostaci mostova ovoga sistema su česta
oštećenja oslonačih zona, ležišta i dilatacija od slane vode sa kolovoza i povećani
troškovi održavanja.
Putne mostove sa više istih ili različitih raspona, diskontinualnog statičkog sistema
raspona 20–40 m, bez obzira na povoljne uslove sprezanja treba izbjegavati jer su
oslonačke zone diskontinuiteta izložene oštećenjima.
Putni mostovi sa kontinualnim rasponskim konstrukcijama primjenjuju se za
premoštenje širih i dubokih prirodnih ili vještačkih prepreka. Broj, veličina i odnos
veličina raspona varira u širokim granicama. Racionalni su rasponi od 30 do 150
m, pri čemu krajnji rasponi treba da budu manji 60–80 % od srednjih raspona da bi
se izjednačili momenti savijanja u prvim i ostalim poljima i osloncima. Povoljne su
i česte rasponske konstrukcije sa tri raspona i promjenljivom visinom konstrukcije,
što pored statičkih prednosti doprinosi ljepšem estetskom izgledu mostova.
Kontinualne konstrukcije omogućuju manje konstruktivne visine od l/15 – l/30
za mostove konstantne visine i l/25 – l/40 u poljima, odnosno l/15 – l/25 nad
osloncima za promjenljive visine.
Prednosti kontinualnih spregnutih rasponskih konstrukcija su:
▪▪ mogućnost premošćenja širokih i dubokih prepreka sa relativno velikim
rasponima,
▪▪ širi izbor mogućnosti za ekonomičnu montažu čelične konstrukcije,
▪▪ izbjegavanje dilatacija iznad medjuoslonaca, što je posebno značajno za
putne i gradske mostove,
▪▪ racionalizacija potrošnje čelika ako su omogućene i ako se iskoriste adekvatne
forme sprezanja korisnog i stalnog opterećenja.
Za obezbjedjenje sprezanja na cijeloj dužini kontinualne konstrukcije, tj. i u zonama
iznad srednjih oslonaca, gdje negativni momenti izazivaju prekomjerna zatezanja
u armirano betonski ploči, mogu se primijeniti postupci koji ove napone dovode u
dozvoljene granice. Ti postupci su:
▪▪ prednaprezanje dijelova kolovozne ploče iznad srednjih oslonaca kablovima
▪▪ unošenje pritiska u kolovoznu ploču vještačkom denivelacijom srednjih
oslonaca (taj postupak se više ne koristi jer se vremenom izgubi efekt
denivelacije
▪▪ povoljan raspored betoniranja, tj. da se prvo betonira kolovozna ploča u
poljima, a zatim u zonama oslonaca
▪▪ primjena diskontinualnog sprezanja na dijelovima nosača iznad oslonaca
gdje su najveći negativni momenti.
240
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
Za putne mostove i nadvožnjake primijenjuju se spregnute okvirne – integralne
konstrukcije sa jednim rasponom do 25 do 40 (50) m, koje eliminišu nedostatke
spregnutih mostova statičkog sistema proste grede. Za premošćenje kanala i manjih
rijeka gdje nisu poželjni međuoslonci brzo i ekonomično se može izgraditi integralna
spregnuta konstrukcija raspona 25–40 (50) m. Za raspone do 30 m rasponska
konstrukcija je konstantne visine l/20 – l/30, a za veće raspone promjenljive visine
u polju l/30 a na osloncima l/20 sa paraboličnim intradosom. Krajevi rasponske
konstrukcije su na dužini 1,0–1,5 m kruto povezani sa vrhom elastičnih krajnjih
stubova temeljenih na bušenim šipovima Φ 1,50 m. Do uvođenja u praksu integralnih
konstrukcija projektovani su spregnuti mostovi sistema proste grede. Oslonačke
zone ovih mostova, ležišta, dilatacije, krajevi konstrukcije i vrhovi stubova imaju
znatna oštećenja od slane vode sa kolovoza. Integralna okvirna konstrukcija nema
te nedostatke i lakše se održava. Prednost pred betonskim integralnim mostovima
je primjena za veće raspone, lakša montaža rasponske konstrukcije i građenje bez
uticaja vodenog toka (slika 5.11).
Slika 5.11
Shema integralne spregnute
konstrukcije mosta
Za dispoziciona rješenja nadvožnjaka nad autoputevima u usjeku preporučuju se
konstrukcije objekata sa jednim rasponom. Za raspone veće od 40 m u prednosti
su spregnute, čelik – beton, rasponske konstrukcije promjenljive visine kruto
ukliještene u betonske stubove. Na slici 5.12 pokazane su dvije mogućnosti da
se sa specifično konstruisanim stubovima utiče na smanjenje raspona spregnute
rasponske konstrukcije.
Slika 5.12
Sheme integralnih spregnutih
konstrukcija nadvožnjaka
raspona 40–50 m
241
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
Koncepcija i konstrukcija stubova zavisna je od kvaliteta materijala u usjeku. Ako je
tlo stabilno i dovoljne nosivosti temelji se mogu postaviti i iznad nivelete autoputa u
usjeku. Modifikovanjem oblika obalnih stubova i promjenljivom visinom rasponske
konstrukcije može se uticati na povećanje raspona. Sa kosim stubovima nadvožnjaka
može se znatno smanjiti efektivni statički raspon i povećati otvor objekta. Poprečni
presjeci spregnutih nadvožnjaka zavisni su od veličine raspona i širine objekata.
5.3.3 Poprečni presjeci rasponskih konstrukcija putnih spregnutih
mostova
U prvim decenijima primjene sprezanja, sprezani su samo punostijeni nosači. U
savremenoj praksi se sprežu i rešetkasti čelični nosači. Koncept i konstruktivna
rješenja poprečnih presjeka rasponske konstrukcije zavise od širine mostova,
veličine raspona, namjene i uslova izgradnje i bitno utiču na tehnologiju radioničke
izgrade, montaže, brzinu i cijenu izgradnje.
Za putne mostove raspona od 20 do 150 m bez obzira na statički sistem ukupne
širine od 10 do 14 m racionalno rešenje su presjeci sa dva glavna zavarena nosača.
Presjek sa slike 5.13 je primjeran za mostove manjih raspona na M/R/L putevima u
naseljima sa brzinom vozila manjom od 50 km/h. Raspon konzola mora biti veći od
širine pješačkih staza da se omogući ugradnja slivnika i kanalizacija mosta. Razmak
glavnih nosača je veći ili jednak dvostrukom rasponu konzola.
Slika 5.13
Spregnuti presjek rasponske
konstrukcije putnih mostova
manjih raspona
Poprečni nosači su na razmaku 6–10 m u zavisnosti od razmaka glavnih nosača.
Postavljeni su u ravni gornjih pojaseva glavnih nosača i sprežu se za AB pločom.
Kolovozna ploča je elastično uklještene na sve četiri strane, prima manje momente
savijanja i krstasto je armirana.
Slika 5.14
Presjek RK putnog mosta sa
upuštenim kolovozom
242
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
Poprečni presjek mosta sa upuštenim kolovozom primjenjuje se u slučajevima kada
je ograničena konstruktivna visina (slika 5.14) (gradski mostovi sa uslovljenim niskim
niveletama, nadvožnjaci većih raspona). Glavni nosači su čelični – nespregnuti, a
sprežu se poprečni nosači sa AB kolovoznom pločom koja ima poprečni kontinuitet. Za
širine kolovoza 6,00–8,00 m i razmake poprečnih nosača 2,0–4,0 m konstruktivna
visina je 80–120 cm i nezavisna je od raspona mosta.
Slika 5.15
Upušteni kolovoz na mostu preko
rijeke Neretve u Metkoviću
Za kontinualne mostove većih dužina poprečne nosače ne treba sprezati sa
kolovoznom pločom. Postavljaju se u srednjoj trećini presjeka i montažnim
nastavcima povezuju sa glavnim nosačima. Položaj poprečnih nosača omogućuje
racionalno rješenje skele i oplate za betoniranje kolovozne ploče (slika 5.16).
Poprečni presjek je koncipiran za mostove i viadukte za jedan kolovoz autoputeva
širine 12–14 m bez odvojenih staza za održavanje i sa monolitnim rubnim vijencima
ili čeličnim sigurnosnim ogradama. Na spoju kolovozne ploče sa gornjim pojasom
glavnih nosača su pravougaone vute visine do 10 cm koje omogućuju korekciju
geometrije.
Slika 5.16
Spregnuti presjek RK za duže
mostove na AP, BP i M putevima
Za mostove i viadukte većih raspona i veće konstruktivne visine presjeka treba
primijeniti racionalnije rešenje sa rešetkastim poprečnim nosačima na razmaku
4–6 m i spregovima prema slici 5.17. Kolovozna površina je koncipirana za objekte
na autoputevima i na magistralnim putevima sa većim brzinama. Poprečni nagib
kolovoza se postiže različitom visinom vuta, tako da su glavni nosači iste visine, pa
je jednostavnija izrada i montaža čelične konstrukcije.
243
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
Slika 5.17
Spregnuti presjek rasponske konstrukcije
sa rešetkastim poprečnim nosačima
Za kontinualne spregnute mostove i viadukte velikih raspona, posebno ako su u
krivini preporučuju se zatvoreni sandučasti presjeci konstantne ili promjenljive
visine. Sandučasti presjek slijedi krivinu trase puta i preuzima torzione momente.
Pri prelazu teških tereta koji se kreću sredinom mosta cijeli presjek učestvuje u
preuzimanju opterećenja (slika 5.18). Poprečna krutost presjeka postiže se sa
rešetkastim poprečnim nosačima.
Slika 5.18
Sandučasti presjek RK za velike
raspone spregnutih mostove
Ako je potrebna površina presjeka donje čelične ploče manja od d x d pri čemu d ne
treba da je manji od 15 mm konstruiše se trapezni presjek sa smanjenom širinom
donje ploče. Presjek odgovara za relativno uže mostove širine do 10 m na M/R/L
putevima i u gradovima.
Slika 5.19
Trapezni presjek za mostove
širine oko 10 m
244
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
Poprečni presjeci spregnutih mostova i viadukta na brzim putevima ukupne širine
20–22 m većih raspona mogu se konstruisati kao sandučasti zatvoreni presjeci
manje širine sa naglašenim konzolama tako da je c @ d. Presjek je jednostavan
za montažu bez potrebe za dodatnom opremom. Poprečne dijafragme i poprečni
nosači su na razmaku 4–6 m (slika 5.20).
Slika 5.20
Spregnuti sandučasti presjek
RK za mostove velikih raspona
na BP
Slika 5.21
Poprečni presjek za mostove na autoputevima sa dva sandučasta nosača
Poprečni presjek za relativno široke i duge mostove (slika 5.21) ima dva nezavisna
sandučasta glavna nosača (bez poprečnih nosača), što olakšava praćenje
složenije geometrije trase puta. Nepostojanje poprečnih veza omogućava primjenu
racionalne klizne oplate za srednji i konzolne dijelove presjeka. Nosači oplate kreću
se po proširenim donjim pojasevima sanduka. Širina sanduka ne može biti manja
od 150 cm zbog radioničke izrade i prohodnosti kod održavanja. Kolovozna ploča je
nosiva u jednom pravcu i ima veću debljinu.
Za mostove na brzim putevima ukupne širine do 20 (22) m i pored velike ukupne
širine mosta konstruišu se presjeci sa dva glavna zavarena punostijena nosača
spregnuta sa relativno debljom kolovoznom pločom, koja ima naglašene konzole.
Poprečni nosači mogu biti punostijeni ili rešetkasti bez sprezanja sa kolovoznom
pločom pa se može primijeniti pokretna oplata ta betoniranje kolovozne ploče
(slika 5.22).
245
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
Slika 5.22
Poprečni presjeci mostova
za brze puteve sa dva glavna
nosača
Savremeno rješenje poprečnog presjeka spregnutih mostova i viadukata za oba
kolovoza autoputa ukupne širine 25–30 m pokazano je na slici 5.23. Trapezni
čelični sanduk širine približno trećini ukupne širine konstantne visine ima istaknute
konzole koje su poduprte čeličnim cijevnim kosnicima.
Slika 5.23
Spregnuti presjek rasponske
konstrukcije za oba kolovoza
autoputa
Iz analiziranih karakterističnih primjera rješenja poprečnih presjeka spregnutih
mostova za M/R/L puteve, brze puteve i autoputeve se vidi da su moguća vrlo različita
rješenja prilagođena namjeni, širini, veličini raspona, raspoloživoj konstruktivnog
visini, radioničkoj izradi i montaži.
Slika 5.24
Čelična konstrukcija
spregnutog viadukta
na autoputu u SAD
Za razliku od evropske prakse spregnute rasponske konstrukcije putnih mostova u
SAD rješavaju se sa više glavnih nosača na manjim razmacima od 2,0–4,0 m, što
246
5. Spregnuti i čelični gredni i okvirni mostovi
omogućava primjenu oplate od čeličnih talasastih limova. Bez konzolnih dijelova
armirano betonske ploče rad na gradilištu se znatno smanjuje i pojednostavljuje.
Rješenje je karakteristično za privredu u kojoj je jeftin materijal a skup živi rad.
Primjer ukazuje da se ekonomičnost ne postiže samo tehničkim parametrima već
kroz ukupno sagledavanje tehničkih i ekonomskih parametara.
Svi analizirani poprečni presjeci rasponskih konstrukcija putnih spregnutih mostova
moraju imati posebno konstruisane i dimenzionirane poprečne nosače u osovinama
oslanjanja na stubove mosta i oslonačka ukrućenja sa vanjske strane glavnih nosača.
Za veće mostove sa sandučastim presjekom formiraju se jaka okvirna ukrućenja koja
pored reakcija mogu da preuzmu i torzione momente od nesimetričnog opterećenja
i krivine osi mosta. Oslonačka
ukrućenja sa vanjske strane
presjeka omogućuju prenos
reakcija na ležišta.
Slika 5.25
Oslonački poprečni nosači i ukrućenja na dvojno
spregnutom presjeku mosta
Kod spregnutih mostova velikih
raspona primjenjuju se dvojno
spregnuti presjeci. Betonska
ploča u sastavu donjeg pojasa
sandučastog presjeka smanjuje
potrošnju čelika u zoni pritiska
i povećava krutost presjeka.
Pri
projektovanju
dvojno
spregnutih mostova otvaraju se
pitanja o izboru odgovarajućih
statičkih modela, proračuna,
konstruisanja
i
granica
ekonomičnosti.
Ta pitanja se odnose na:
▪▪ tok smičućih napona između čeličnog sandučastog nosača i betonske donje
ploče,
▪▪ djelotvornost površinskog sprezanja između donje čelične i betonske ploče,
▪▪ učešće moždanika i poprečnih ukrućenja pri prenosu smičućih sila u donju
betonsku ploču,
▪▪ unos sile u donju ploču na krajevima ploče,
▪▪ pretpostavke sudjelujuće visine i širine debelih betonskih ploča,
▪▪ zamor visokoopterećenih moždanika,
▪▪ uticaj pojedinačnih visokih smičućih napona krute betonske ploče na raspored
statičkih veličina,
▪▪ konstruktivna rješenja i ekonomičnost upotrebe betonskih poprečnih nosača
nad osloncima.
247
Download

dio sadržaja - .pdf - MOSTOVI