OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE

Transkrypt

1 OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE 1. Normy, przepisy, normatywy, oraz wykorzystane programy komputerowe. Projektuje się most o ustroju niosącym swobodnie podpartym, o dźwigarach stalowych wspólpracujących z płytą żelbetową. Długość mostu 19,70m (licząc po płycie żelbetowej), rozpiętość podporowa 19,20m. Szerokość jezdni 6,00m, szerokość obustronnych chodników 2x1,25m, całkowita szerokość mostu 9,70m. Podpory żelbetowe, posadowione na palach żelbetowych wbijanych Klasa obciążenia B (40 t) wg PN-85/S Obliczenia statyczne i wytrzymałościowe prowadzono zgodnie z następującymi normami i przepisami: PN-85/S Obiekty mostowe. Obciążenia. PN-91/S Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. PN-82/S Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie PN-83/B Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie PN-81/B Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli PN-83/B Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie zamieszczone w Dzienniku Ustaw Nr 63 z dnia 3 sierpnia 2000r. Obliczenia statyczne i wytrzymałościowe prowadzono wykorzystując następujące programy komputerowe: Kalkulator Pali (RoboBATÓ) Arkusz kalkulacyjny ExcelÓ (MicrosoftÓ Corporation) ABC Rama 3D ver. 6.2 (Pro-Soft Gliwice) 2. Obciążenia Przyjęte obciążenia. a/ ciężar własny elementów konstrukcyjnych stal konstrukcyjna S355J2 ciężar jednostkowy 78,5 kn/m3 beton B35 ciężar jednostkowy 27 kn/m3 b/ ciężary własny elementów niekonstrukcyjnych nawierzchnia - ciężar jedn. 23 kn/m3 izolacja bitumiczna - ciężar jedn.14 kn/m3 zabudowa chodnikowa beton B30 - ciężar jedn. 27 kn/m3 krawężniki granitowy - ciężar jedn. 27 kn/m3 urządzenia bezpieczeństwa ruchu - ciężar jedn. 1,0 kn/m c/ obciążenie taborem samochodowym klasa obciążenia B wg PN-85/S pojazdy samochodowe S kl. B wg PN-85/S d/ parcie gruntu wyznaczono parcie gruntu wg PN-85/S-10030, oraz PN-83/B kąt tarcia wewnętrznego dla gruntu nasypowego f =45 ciężar objętościowy dla gruntu nasypowego 18 kn/m3 parametry gruntu rodzimego przyjęto zgodnie z dokumentacją geologiczną e/ współczynniki obciążeń współczynniki obciążenia i dynamiczny przyjęto zgodnie z PN-85/S

2 3. Charakterystyka geometryczna przekroju (licząc od dolnej półki dźwigara) w przęśle Faza Charakterystyka przekroju Położenie osi obojętnej (od dolnej półki) Sprowadzone pole przekroju Sprowadzony moment bezwładności Faza I 0,5 m 0,0504 m2 0, m4 Faza II 0,828 m 0,1071 m2 0, m4 4. Schematy obliczeniowe i wyniki 4.1 Ustrój niosący Momenty zginające (dla dźwigara skrajnego) 1. Obciążenie ciężarem własnym w fazie I g 1 n =15,42kN/m obciążenie o działaniu dociążającym 1,2x15,42=18,51kN/m 2. Obciążenie ciężarem własnym w fazie II- g 2 n =16,98 kn/m obciążenie o działaniu dociążającym 1,5x16,98=25,48 kn/m 3. Obciążenie ruchome K dla jednej osi 39,29kN (po rozdziale poprzecznym obc. na dźwigar skrajny) k=1,5x1,325x39,29=78,09kn 4. Obciążenie q n = 3,22 kn/m (po rozdziale obc. na dźwigar skrajny) q=1,5x3,22=4,83 kn/m a/ Schemat obciążenia dla przęsła (max. moment przęsłowy) 1,5qB 1,5jK 1 2 Obciążenie Moment przęsłowy 1a ciężar własny faza I 852,73 2a ciężar własny faza II 1173,90 3 obciążenie K+q +qt 1311,75+222,79+95,83 Naprężenia dopuszczalne dla stali S355J2 fyk=355mpa 11

3 fad=282mpa Wyniki - sprawdzenie naprężeń faza I = 49, 1MPa a s faza I I stal s = 170,1MPa < 0,75 fad = 211MPa a d beton = 13, 2MPa b s Ugięcie dźwigara skrajnego w fazie I = 1,53cm w fazie II = 0,76cm od obciążenia ruchomego = 0,86cm ugięcie łączne =3,15cm ugięcie dopuszczalne L/1000= 1,9cm wg normy PN-91/S (dla obciążenia ruchomego) ugięcie dopuszczalne L/400= 4, 8cm wg normy PN-82/S (dla obciążenia ruchomego) 4.2 Obliczenia nośności pali fundamentowych wg PN-83/B Dane : Pale : standardowe, w grupie rodzaj: prefabrykowane żelbetowe wykonanie: wbijane przekrój pala: kwadratowy, o boku 40,00 (cm) długość pala: 8,74 (m) od poziomu -2,37 (m) typ głowicy: utwierdzona klasa betonu: B 30 układ pali: 16 pali w układzie prostokątnym, wzdłuż osi X : rzędy co 1,35 (m) powtórzone 7 razy wzdłuż osi Y : rzędy co 1,35 (m) powtórzone 1 raz Podłoże gruntowe: woda gruntowa poniżej poziomu -1,05 (m) brak warstw osiadających Układ warstw : Rodzaj gruntu I D /I L w n [%] z [m] g [kn/m3] t [kn/m2] q [kn/m2] Torf holoceński 0,00 250,00 0,00 11,00 0,00 0,00 Piasek średni 0,60 14,00-1,30 18,50 68, ,47 Piasek średni 0,45 14,00-2,00 18,50 56, ,76 Piasek średni 0,33 16,00-2,50 18,00 47, ,00 Piasek średni 0,45 14,00-3,30 18,50 56, ,76 Piasek drobny 0,40 24,00-3,80 19,00 37, ,31 Piasek średni 0,57 14,00-4,30 18,50 66, ,53 Piasek pylasty 0,57 16,00-4,80 17,50 39, ,59 Piasek pylasty 0,57 16,00-9,20 17,50 39, ,59 Do obliczeń przyjęto warstwę zastępczą o poziomie stropu z0 = -1,18 (m) Nośność pojedynczego pala: 12

4 Wytrzymałości gruntu na pobocznicy pala wciskanego Rodzaj gruntu z śr [m] h [m] S si t i [kn/m2] N si [kn] Piasek średni -2,44 0,13 1,10 14,14 2,91 Piasek średni -2,90 0,80 1,10 16,13 20,44 Piasek średni -3,55 0,50 1,10 26,75 21,18 Piasek drobny -4,05 0,50 1,10 21,68 17,17 Piasek średni -4,55 0,50 1,10 44,47 35,22 Piasek pylasty -5,49 1,38 1,10 33,70 73,90 Piasek pylasty -7,69 3,02 1,10 39,12 186,86 Piasek pylasty -10,15 1,91 1,10 39,12 118,35 Wykres zmiany wytrzymałości wzdłuż pala wciskanego Wytrzymałości gruntu pod podstawą pala : q = 1807,06 (kn/m2) /S pi = 1,10/ Nośność pala obciążonego siłą pionową Nośność Nt (w gruncie nośnym) 762,27 (kn) (Np = 286,24, Ns = 476,03) Nośnośc Nw - 305,27 (kn) Nośność pala obciążonego siłą poziomą wysokość zaczepienia siły nad poz. terenu h H = 0,00 (m) obliczeniowy poziom terenu: z 0 = -2,37 (m) współczynnik podatności bocznej gruntu k x = 21093,62 (kn/m2) zagłębienie pala w gruncie h = 8,74 (m) zagłębienie sprężyste pala h S = 3,07 (m) pal pośredni (1,5*hs < h < 3*hs), nośność H r = 536,44 (kn) moment Mmax od siły poziomej 100 kn 153,65 (kn*m) Przemieszczenia pojedynczego pala: Parametry: moduł średni odkszt. gruntu E 0 = 65272,48 (kn/m2) moduł ściśliwości pala E t = ,00 (kn/m2) moduł odkszt. w podstawie E b = 57748,76 (kn/m2) poziom warstw nieodkszt. z S = -98,10 (m) obliczenia dla pala w warstwie jednorodnej I ok ( h/d, Ka ) = I ok ( 24,52, 474,93 ) = 2,55 R A = 1,00 R h = 1,00 osiadanie s dla Qn=1 000 kn : 4,0 (mm) (bez uwzględniania tarcia negatywnego i ciężaru własnego) przemieszczenie y 0 dla Hn = 100 kn : 6,3 (mm) 13

5 Nośność fundamentu palowego: Liczba pali: n = 16 współczynnik korekc. m = 0,90 Najmniejsza odległość pali r = 1,35 (m) Zasięg strefy naprężeń wokół pala : wciskanego R = 1,16 (m) m1 = 0,78 wyciąganego Rw = 1,07 (m) m1 = 0,83 Nośność obliczeniowa pala (w grupie) wciskanego Qr = 0,90*(0,78*476,03+286,24) = 593,34 (kn) wyciąganego Qrw = - 0,90 * 0,83 * 305,27 = -227,62 (kn) Ciężar obliczeniowy pala z uwzględnieniem wyporu wody: Gp = 21,13 (kn) Dopuszczalne pionowe obciążenie obliczeniowe przekazywane na pal: wciskany Pmax = -572,22 (kn) wyciągany Pmin = -248,75 (kn) Kombinacje obciążeń: Nr Typ Q [kn] H X [kn] H Y [kn] M X [kn*m] M Y [kn*m] 1 SGN 5869,22 0,00-822, ,15 0,00 Punkt obciążenia układu: x = 4,73 (m), y = 0,67 (m) Środek ciężkości układu: x = 4,73 (m), y = 0,67 (m) Punkt sugerowany: x = 4,73 (m), y = 1,05 (m) Układ pali : Wartości ekstremalne: Kombinacja SGN nr 1: Q max = 572,03 (kn) (pal nr 1) H = 51,42 (kn) (pal nr 1) Q max /Q min = 3,54 (pal nr 9) Największa siła pionowa Q max = 572,03 (kn) (dopuszczalna: 572,22 (kn)) Największa siła pozioma H max = 51,42 (kn) (dopuszczalna: 536,44 (kn)) Największy moment zginający M max = 79,00 (kn*m) Największy stosunek Q max /Q min = 3,54 Wymagana dla nośności długość pala L = 8,74 (m) 14

6 Warunek nośności jest spełniony. 4.3 Obliczenia łożysk Poniżej przedstawiono zestawienie obciążeń pionowych i poziomych działających na łożyska. Obciążenia obliczeniowe rodzaj obciążenia Razem obciążenia Obciążenie od ciężaru własnego od ruchomego Min. Max. poziome Numer V z,max V z,max V z,min V z,min V z,max H podpory [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] 1 171,30 142,00 189,10 313,30 502,40 29, ,50 81,90 498,80 251,40 750,20 81, ,10 69,50 328,40 240,60 569,00 76, ,40 69,80 455,10 241,20 696,30 76,97 Obciążenia charakterystyczne rodzaj obciążenia Razem obciążenia Obciążenie od ciężaru własnego od ruchomego Min. Max. poziome Numer V z,max V z,max V z,min V z,min V z,max H podpory [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] 1 151,50 96,50 103,20 248,00 351,20 22, ,50 56,00 253,60 206,50 460,10 62, ,80 46,60 166,40 198,40 364,80 59, ,10 46,30 229,90 198,40 428,30 59,21 Schemat numeracji łożysk

7 4.4 Dylatacje Wyznaczanie przemieszczenia krawędzi szczeliny dylatacyjnej Δlc = Δlt + Δlφ + Δlsk + Δlp Przemieszczenie wywołane zmianami temperatury Δlt = αt Δt Lo Δlt =0,000010x80x19450=15,6mm Przemieszczenia wywołane obrotami przekrojów podporowych przęseł Δlj =(4xf/l)xh=(4x31,5/19200)x1400=9,2mm Δlc=15,6+9,2=24,8~25mm (wpływ skurczu i pełzania pominięto z uwagi na ich zmniejszającą się wraz z wiekiem betonu wartość), wobec tego minimalna szerokość szczeliny dylatacyjnej wynosi 50mm. Przyjęto urządzenie dylatacyjne jednomodułowe o nominalnym przemieszczeniu 80mm. Sporządził: 16