Nelineární statická analýza komorových mostů Jiří Niewald Státní doktorská zkouška - 14.11.2001 ČVUT FSV Praha

Konstrukční prvky komorových mostů tvoří staticky spolupůsobící systém stěn a desek horní, dolní deska a stěna mohou být proměnné tloušťky stěny jsou svislé nebo šikmé horní deska je konzolovitě vyložena mimo nosné stěny

Namáhání stěn velkých komorových mostů ohybovými účinky posouvacími sílami případně krouticími účinky dále působí podélné normálové a smykové napětí K porušení konstrukce dochází v důsledku kombinace výše zmíněného působení.

Předpětí komorových mostů je tvořeno systémy kabelů: podélných - přenášejí hlavní zatížení konstrukce svislých - vyztužují stěny ve svislém směru příčných - vyztužují horní popř. dolní desku Někdy se objevují pochybnosti o funkci krátkých kabelů.

Míra účinnosti svislého předpětí Studie stěny Nuselského mostu pro různé úrovně svislého předpětí. Tři úrovně svislého předpětí: 1. plná předpokládaná hodnota 2. poloviční 3. nulová (tj. stěna bez svislého předpětí)

Celkový pohled na Nuselský most s označením řešeného výseku Popis řešeného výseku Rovnováha konstrukce je zajištěna vnesením koncových vnitřních sil na výřezu stěny

Komůrkový průřez a idealizace

Pro výpočty byl použit program SBETA s nelineárním materiálovým modelem Beton: je modelován jako nelineární materiál E - modul pružnosti n - Poissonovo číslo Rc - tlaková pevnost Rt - tahová pevnost ec- tlaková deformace při maximálním napětí Gf - lomová energie wd- kritická tlaková deformace Měkká výztuž: je modelována jako rozptýlená Předpínací kabely: jsou modelovány vnějšími silami v místech ukotvení kabelů

Výsledky ve 2D 0% svislého předpětí 50% svislého předpětí nejexponovanější oblastí stěny je část poblíž pilíře 0% svislého předpětí Maximální tahové napětí 1,98MPa Tahové napětí v měkké výztuži nepřesahuje 18MPa 50% svislého předpětí Maximální tahové napětí 1,71MPa Tahové napětí v měkké výztuži nepřesahuje 16MPa 100% svislého předpětí Maximální tahové napětí 1,45MPa Tahové napětí v měkké výztuži nepřesahuje 13MPa tahová napětí jsou vyznačena modře, tlaková červeně

Svislé předpětí ovlivňuje maximální hodnoty hlavních tahových napětí a ještě významněji i rozsah oblasti ve které se vyskytují. přítomnost svislého předpětí znamená, že charakter namáhání stěny je mnohem více tlakový velikosti tahových oblastí se díky vlivu svislého předpětí zmenšují maxima tahových napětí nepřesahují mez pevnosti betonu v tahu

Použitý výpočetní aparát Použitý výpočetní aparát SBETA je postačující pro řešení konstrukce v provozním stavu

V provozním stavu nenastávají jevy související s materiálovou nelinearitou ani v oblasti tahových extrémů. v řešeném výseku stěny nedochází ke vzniku trhlin a to ani v případě snížení nebo úplného vymizení svislého předpětí stěn

Při přetěžování mostu se začne významněji uplatňovat nelineární chování betonu předpětí je třeba modelovat tak, aby byly respektovány jeho změny při rozvírání lokalizovaných trhlin - diskrétní pruty

Připravovaný výpočet ve 3D přesná geometrie konstrukce s lineární změnou průřezu po délce konstrukce okrajové podmínky vyjadřující spojitost s okolními částmi mostu postup výstavby včetně postupného napínání kabelů

Modelování předpínacích kabelů ve 3D předpínací kabely budou modelovány jako konečné prvky změna deformace konstrukce a kabelů ovlivní „předpínací” síly v kabelech v průběhu výpočtu Při lokalizaci trhlin zafungují diskrétní kabely jako „kšandy“.

Výpočet byl proveden programem SBETA, je proveden na nejvyšší dostupné úrovni pro případ rovinné napjatosti - 2D. V provozním stavu i v případě vymizení svislého předpětí nedochází k takovému stavu napětí, při němž by docházelo k porušení vznikem trhlin. Pro případ zvyšování namáhání přes provozní stav je potřeba použít přístup zohledňující přírůstky napětí v kabelech při případném rozevření trhlin. Tento přesnější výpočet ve 3D bude proveden programem ATENA. Nyní je v přípravě a po vyhodnocení výsledků budou zveřejněny podrobnější závěry.

Děkuji za pozornost. Vypracoval: Ing.Jiří Niewald e-mail: jirkanie@seznam.cz url: www.jniewald.sf.cz Školitel: Prof.Ing.Vladimír Křístek DrSc. e-mail: kristek@beton.fsv.cvut.cz url: web.fsv.cvut.cz/~kristek Oponent: Ing.Jan Křížek CSc. e-mail: jan.krizek@pudis.cz Děkuji za pozornost.