Úvod

Úvod

Inštitucionálny výskum KSKM za rok 2005Inštitucionálny výskum KSKM za rok 2005

Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M

Názov úlohy I.V.: Názov úlohy I.V.:

SPOĽAHLIVOSŤ OCEĽOVÝCH A SPRIAHNUTÝCH SPOĽAHLIVOSŤ OCEĽOVÝCH A SPRIAHNUTÝCH OCEĽOBETÓNOVÝCH MOSTNÝCH KONŠTRUKCIÍOCEĽOBETÓNOVÝCH MOSTNÝCH KONŠTRUKCIÍ

Čiastkový problém:Čiastkový problém:

SPOĽAHLIVOSŤ SPRIAHNUTÝCH OCEĽOBETÓNOVÝCH MOSTOVSPOĽAHLIVOSŤ SPRIAHNUTÝCH OCEĽOBETÓNOVÝCH MOSTOV

•sumarizácia a publikovanie výsledkov sumarizácia a publikovanie výsledkov minuloročného výskumuminuloročného výskumu

•vplyv zvislého šmyku na celkovú deformáciu vplyv zvislého šmyku na celkovú deformáciu spriahnutého nosníkaspriahnutého nosníka

•modelovanie skutočného pôsobenia mostov modelovanie skutočného pôsobenia mostov so zabetónovanými oceľovými nosníkmiso zabetónovanými oceľovými nosníkmi

prof. Ing. Ján BUJŇÁK, CSc.prof. Ing. Ján BUJŇÁK, CSc.

Ing. Jaroslav ODROBIŇÁK, PhD. Ing. Jaroslav ODROBIŇÁK, PhD.

Ing. Ján BUJŇÁKIng. Ján BUJŇÁK

Ing. Ivana CHABANOVÁIng. Ivana CHABANOVÁ

Ing. Miroslav BRODŇANIng. Miroslav BRODŇAN

Juraj DODOKJuraj DODOK

Alena MICHULKOVÁAlena MICHULKOVÁ

OCEĽOBETÓNOVÉ MOSTY:OCEĽOBETÓNOVÉ MOSTY: ▪▪ AAzz ≈ ≈ A Aw w ??????

▪▪ vplyv šmyku na priehyb ???vplyv šmyku na priehyb ???

▪▪ MKP – 1D KP - komerčné programy - rozdielyMKP – 1D KP - komerčné programy - rozdiely

7030

0

100024002600

100

40x40-70

800

IPE 300 - 2600

150325 325

1000400

70

100

300

REINFORCED CONCRETE

Modely ŽilinaModely Žilina

OCEĽOVÉ TRÁMOVÉ MOSTY:OCEĽOVÉ TRÁMOVÉ MOSTY: ▪▪ AAzz ≈ ≈ A Aww

▪▪ vplyv šmyku na priehyb vplyv šmyku na priehyb VV ≤ ≤ 10 %10 %

▪▪ MKP – pomerne presný výpočet aj pri 1D KPMKP – pomerne presný výpočet aj pri 1D KP

35001300

330

P 10x100100

500

850

P 12x300

P 20x200100

330

250850250

Modely KrakovModely Krakov

OCEĽOBETÓNOVÉ TRÁMY – EXPERIMENT – DOSKA V ŤAHU:OCEĽOBETÓNOVÉ TRÁMY – EXPERIMENT – DOSKA V ŤAHU:

▪▪ vplyv šmyku na priehyb vplyv šmyku na priehyb VV = 12 - 30 % = 12 - 30 %

Štúdia – motiváciaVPLYV ZVISLÉHO ŠMYKU V SPRIAHNUTOM OCEĽOBETÓNOVOM VPLYV ZVISLÉHO ŠMYKU V SPRIAHNUTOM OCEĽOBETÓNOVOM

TRÁME NA JEHO DEFORMÁCIETRÁME NA JEHO DEFORMÁCIE


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M

Štúdia – zvislý šmykŠtúdia – zvislý šmyk ZabetónovanéZabetónované nosníkynosníky Ďalší výskumĎalší výskum

y z

za y a z

M (x) V (x)(x)

E I (x) G A (x)

Štúdia – opis 1

MATERIÁLMATERIÁL- oceľ S355- oceľ S355- betón C35/40- betón C35/40

ZAŤAŽENIEZAŤAŽENIE- stále- stále- občasné dlhodobé- občasné dlhodobé- občasné krátkodobé – ZZ I- občasné krátkodobé – ZZ I

Schéma riešenej mostnej konštrukcieSchéma riešenej mostnej konštrukcie

PARAMETRICKÁ ŠTÚDIAPARAMETRICKÁ ŠTÚDIA


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Rozpätie:Rozpätie: L = 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 mL = 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 m

Výška nosníka:Výška nosníka: h = 1/16 L, 1/18 L, 1/20 L, 1/22 L, 1/24 Lh = 1/16 L, 1/18 L, 1/20 L, 1/22 L, 1/24 L

Hrúbka steny:Hrúbka steny: ttww = 0,009 + 0,003 h = 0,009 + 0,003 hww ... pre h = 1/16 L, 1/18 L, 1/20 L ... pre h = 1/16 L, 1/18 L, 1/20 L

ttww = 0,008 + 0,003 h = 0,008 + 0,003 hww ... pre h = 1/22 L, 1/24 L ... pre h = 1/22 L, 1/24 L

Pásnice:Pásnice: ttf1f1xbxbf1f1 a t a tf2f2xbxbf2f2 ... navrhnuté na ... navrhnuté na

MSÚMSÚ – – overenie plastickej únosnosti spriahnutého prierezu, overenie plastickej únosnosti spriahnutého prierezu, využitie na 70%využitie na 70%

– – posúdenie v štádiu betonáže dosky bez medziľahlého posúdenie v štádiu betonáže dosky bez medziľahlého podopretia tak aby napätia nepresiahli 75% fpodopretia tak aby napätia nepresiahli 75% fydyd

MSPMSP – – obmedzenie napätí pri prevádzkovom zaťažení (pružné obmedzenie napätí pri prevádzkovom zaťažení (pružné pôsobenie) vrátane reológie betónupôsobenie) vrátane reológie betónu

– – overenie priehybu pri prevádzkovom zaťaženíoverenie priehybu pri prevádzkovom zaťažení

Celkovo 42 mostov – 42 typov spriahnutých nosníkovCelkovo 42 mostov – 42 typov spriahnutých nosníkov

Štúdia – opis 2


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


NUMERICKÝ VÝPOČTOVÝ 3D MODEL – ANSYSNUMERICKÝ VÝPOČTOVÝ 3D MODEL – ANSYS

▪ ▪ Parametrické zadávanie geometrie (42 nosníkov)Parametrické zadávanie geometrie (42 nosníkov)

▪ ▪ Konečné prvky Konečné prvky Doska Doska – – 8 bodové 3D 8 bodové 3D – – SOLID65 (teleso) SOLID65 (teleso) PásnicePásnice – – 8 bodové 3D 8 bodové 3D – – SOLID45 (teleso)SOLID45 (teleso)

StenaStena – – 4 bodové 2D 4 bodové 2D – – SHELL63 (škrupina)SHELL63 (škrupina)

▪ ▪ Lineárna statická analýza s vplyvom šmyku na deformácieLineárna statická analýza s vplyvom šmyku na deformácie

Štúdia - ANSYS

▪ ▪ Dva zaťažovacie stavyDva zaťažovacie stavy

kNkN..mm-2-2

kNkN


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Štúdia - grafy

4%

5%

6%

7%

8%

9%

20 25 30 35 40 45 50

hw = L/16 hw = L/22

hw = L/18 hw = L/24

hw = L/20 hw = L/26

L [m]

5%

6%

7%

8%

9%

10%

20 25 30 35 40 45 50

hw = L/16 hw = L/22

hw = L/18 hw = L/24

hw = L/20 hw = L/26

L [m]

z,ANSYS z,M

z,M

Vplyv šmyku

k [%] 100%

Plošné rovnomerné zaťaženiePlošné rovnomerné zaťaženie

Osamelá sila uprostredOsamelá sila uprostred

,qk 1,099 0,00105 L

,Fk 1,107 0,00106 L


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Štúdia - tabuľka

Nadhodnotenie priehybu, ak sa za ANadhodnotenie priehybu, ak sa za Azz dosadí plocha steny A dosadí plocha steny Aww

20 25 30 35 40 45 50hw = L/16 0,13% -0,19% -0,33% -0,38% -0,38% -0,37% -0,33%

hw = L/18 0,79% 0,31% 0,07% 0,00% -0,05% -0,07% -0,03%

hw = L/20 1,29% 0,72% 0,46% 0,40% 0,30% 0,25% 0,26%

hw = L/22 1,53% 1,10% 0,77% 0,60% 0,57% 0,49% 0,52%

hw = L/24 1,91% 1,37% 1,01% 0,94% 0,82% 0,72% 0,74%

hw = L/26 2,53% 1,72% 1,42% 1,21% 1,04% 0,97% 1,07%

hw = L/16 11,10% 9,05% 7,89% 7,10% 6,31% 5,99% 5,56%

hw = L/18 13,07% 10,58% 9,04% 8,19% 7,12% 6,18% 6,15%

hw = L/20 13,91% 11,20% 9,73% 9,50% 8,27% 7,21% 6,70%

hw = L/22 13,41% 11,96% 10,33% 9,23% 8,75% 7,63% 7,15%

hw = L/24 14,12% 12,46% 10,76% 10,50% 9,21% 8,03% 7,91%

hw = L/26 16,11% 12,98% 12,19% 10,96% 9,52% 8,90% 8,35%

Rozpätie L [m]Percentuálny rozdiel v priehybe ak Az = Aw

g

F

z,M

Vz,

AN

SY

S

z,A

NS

YS

100%


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Štúdia – závery

►► vplyv zvislého šmyku na priehyb spriahnutých mostných trámov vplyv zvislého šmyku na priehyb spriahnutých mostných trámov VV ≤ ≤ 10 %, 10 %,

vv kontexte reálnejšieho vystihnutia skutočného správania sa mostov je však kontexte reálnejšieho vystihnutia skutočného správania sa mostov je však jeho zohľadnenie žiaducejeho zohľadnenie žiaduce

►► dosadením plochy steny Adosadením plochy steny Aww za A za Avv do výpočtu priehybu sa získajú priehyby do výpočtu priehybu sa získajú priehyby

- do rovnomerného zaťaženia – skoro presné- do rovnomerného zaťaženia – skoro presné

- od osamelej sily – nadhodnotené o 5 až 16 %- od osamelej sily – nadhodnotené o 5 až 16 %

►► sskoro lineárna závislosť medzi percentuálnym vplyvom šmyku na priehyb a koro lineárna závislosť medzi percentuálnym vplyvom šmyku na priehyb a rozpätím prostého spriahnutého nosníkarozpätím prostého spriahnutého nosníka

- koeficient vplyvu šmyku bez znalosti plochy A- koeficient vplyvu šmyku bez znalosti plochy Azz

- výsledný priehyb ako násobok priehybu od momentu- výsledný priehyb ako násobok priehybu od momentu

►► pri použití prútovej náhrady konštrukcie mosta (rošt) pri globálnej analýze v pri použití prútovej náhrady konštrukcie mosta (rošt) pri globálnej analýze v programe na báze MKP – pozor na plochu Aprograme na báze MKP – pozor na plochu Azz!!

z z,Mk k 1,1 0,001 L


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Zabet. nosníky – experiment


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M

Štúdia – zvislý šmykŠtúdia – zvislý šmyk ZabetónovanéZabetónované nosníky nosníky Ďalší výskumĎalší výskum

MODELOVANIE SKUTOČNÉHO PÔSOBENIA MOSTOV MODELOVANIE SKUTOČNÉHO PÔSOBENIA MOSTOV SO ZABETÓNOVANÝMI OCEĽOVÝMI NOSNÍKMISO ZABETÓNOVANÝMI OCEĽOVÝMI NOSNÍKMI

Zaznamenávali sa:Zaznamenávali sa: - - pomerné pretvorenia pomocou tenzomentrov nalepené na oceľový pomerné pretvorenia pomocou tenzomentrov nalepené na oceľový nosník pred betonážou doskynosník pred betonážou dosky

-- priehyby nosníkov v strede a v štvrtinách rozpätiapriehyby nosníkov v strede a v štvrtinách rozpätia -- preklz na styku nosníkov s betónovou doskoupreklz na styku nosníkov s betónovou doskou na koncoch trámov na koncoch trámov

V MINULOSTI V MINULOSTI REALIZOVANÉ REALIZOVANÉ EXPERIMENTÁLNE EXPERIMENTÁLNE MERANIAMERANIA

Zabet. nosníky – ANSYS


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


- 3D priestorové konečné - 3D priestorové konečné prvkyprvky

- Lineárne pracovné - Lineárne pracovné diagramydiagramy

- Problémy s diskretizáciou- Problémy s diskretizáciou

- Časová náročnosť výpočtu- Časová náročnosť výpočtu

NUMERICÝ MODEL NUMERICÝ MODEL EXPERIMENTUEXPERIMENTU

Zabet. nosníky – výsledky


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Lineárny pružný modelLineárny pružný model

Zabet. nosníky – nelinerity


Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M


Nelineárny model – v štádiu rozpracovaniaNelineárny model – v štádiu rozpracovania

DôrazDôraz na nelineárnu analýzu spolupôsobenia betónu s povrchom zabetónovaných na nelineárnu analýzu spolupôsobenia betónu s povrchom zabetónovaných oceľových prierezov - možnosť zníženia súdržnosti ocele s betónom vplyvom oceľových prierezov - možnosť zníženia súdržnosti ocele s betónom vplyvom korozívnych procesov v oceli – využije sa modelovanie korozívnych procesov v oceli – využije sa modelovanie kontaktných plôchkontaktných plôch a treniaa trenia v ANSYS-e.v ANSYS-e.

- nelineárny výpočet (inkrementálny)- nelineárny výpočet (inkrementálny)

- nelineárne pracovné diagramy materiálov- nelineárne pracovné diagramy materiálov

- vznik trhlín v betóne - vznik trhlín v betóne

- ťahové spevnenie betónu medzi trhlinami- ťahové spevnenie betónu medzi trhlinami

E E E

A B

C cuc

ckf cu

E

ctkf

ctkmct

Etst

ct

a) b)

E E E

A B

C cuc

ckf cu

E

ctkf

ctkmct

Etst

ct

a) b)

fyA

B D

C

E

E

0

B

E

E

0

d eld pl

d

d

= d el+ d pld

a) b)

fyA

B D

C

E

E

0

B

E

E

0

d eld pl

d

d

= d el+ d pld

a) b)

Ďalší výskumĎALŠÍ VÝSKUMĎALŠÍ VÝSKUM

Plánované experimentálne merania na reálnych mostných objektochPlánované experimentálne merania na reálnych mostných objektoch

- merania na železničných doskových mostoch so zabetónovanými nosníkmi - merania na železničných doskových mostoch so zabetónovanými nosníkmi

- merania na trámových cestných spriahnutých oceľobetónových mostoch- merania na trámových cestných spriahnutých oceľobetónových mostoch

1. meranie už prebehlo - tenzometria, priehyby, preklz1. meranie už prebehlo - tenzometria, priehyby, preklz

Experimentálne merania modelov zabetónovaných nosníkov v laboratóriuExperimentálne merania modelov zabetónovaných nosníkov v laboratóriu

Nelineárne analýzy, citlivostné a parametrické štúdieNelineárne analýzy, citlivostné a parametrické štúdie

Kvantifikácia ďalších vplyvov ovplyvňujúcich ohybové pôsobenie spriahnutých Kvantifikácia ďalších vplyvov ovplyvňujúcich ohybové pôsobenie spriahnutých

nosníkovnosníkov



Úloha 03/303/05-03Úloha 03/303/05-03

K SK MK SK M

Ďakujem

Úvod

Documents