BSAH - Beton TKS

More documents

Recommendations

Info

V ùDA A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH V P L Y V D Y N A M I C K É H O A Ú N A V O V É H O Z A Ë A Î E N I A N A P R E D P Ä T É B E T Ó N O V É P O D V A L Y D Y N A M I C A N D F A T I G U E L O A D E F F E C T S T O P R E S T R E S S E D C O N C R E T E S L E E P E R S M ILAN M ORAVâÍK, M ARTIN M ORAVâÍK âlánok sa zaoberá experimentálnou anal˘zou spoºahlivosti predpät˘ch betónov˘ch podvalov zaÈaÏovan˘ch beÏn˘m dynamick˘m ako aj vysokocyklick˘m za- ÈaÏením. Dôvodom tak˘chto skú‰ok je overovanie spoºahlivosti star‰ích existujúcich typov podvalov a anal˘za nov‰ích typov podvalov urãen˘ch pre vy‰‰ie prevádzkové r˘chlosti. The experimental analysis of prestressed concrete sleepers is presented in this paper. Dynamical and fatigue loading tests were applied to verify the concrete sleepers reliability. The major reason of such experiments was to analyse existing older types of sleepers and new type ones utilisation for higher service speed. Predpäté betónové podvaly spolu s koºajov˘mi pásmi tvoria základnú nosnú kon- ‰trukciu Ïelezniãnej trate – koºajov˘ ro‰t, v ktorom podvaly poãas predpokladanej Ïivotnosti 40 rokov sú vystavené intenzívnemu dynamickému namáhaniu a zloÏit˘m interakãn˘m silám, ako zo strany podloÏia, tak aj zo stravy pruÏného upevnenia koºajnice. V‰etky tieto vplyvy, ale aj súãasné nároky kladené na celkovú vysokú spoºahlivosÈ kon‰trukcie trate, najmä vzhºadom k zv˘‰en˘m prevádzkov˘m r˘chlostiam do 200 km/h, vyÏadujú vysokú funkãnosÈ, odolnosÈ na preÈaÏovanie a spoºahlivosÈ t˘chto prvkov. V problematike spoºahlivosti predpät˘ch betónov˘ch podvalov, ako nosn˘ch prvkov koºajového ro‰tu, vystupujú v súãasnosti do popredia viaceré aktuálne otázky: • Do akej miery je splnená poÏiadavka predpokladanej vysokej 40 roãnej Ïivotnosti podvalov. • Aká je moÏnosÈ ìal‰ieho spoºahlivého vyuÏívania star‰ích typov betónov˘ch podvalov vyrában˘ch a osadzovan˘ch do trate pred 15 aÏ 25 rokmi, a ktoré v súãasnosti vykazujú rôzne typy po‰kodenia. •Podmienky zaistenia vysokej kvality, únosnosti a Ïivotnosti betónov˘ch podvalov novej generácie pre priame upevnenie koºajnicov˘ch pásov pruÏn˘mi systémami. V‰etky tieto dôvody viedli k tomu, Ïe problematikou spoºahlivosti predpät˘ch betónov˘ch podvalov sa na na‰om pracovisku komplexne zaoberáme uÏ cca 15 rokov a to v teoretickej oblasti, ale najmä experimentálnym v˘skumom hodnotenia zloÏit˘ch dynamick˘ch úãinkov na predpäté betónové podvaly, a testovaním ich mechanick˘ch a úÏitkov˘ch vlastností. Z ÁKLADN¯ POPIS SKÚMAN¯CH PODVALOV Vzhºadom k vysokej stabilite a spoºahlivosti koºajového ro‰tu v˘voj betónov˘ch Tab. 1 Charakteristiky základn˘ch typov predpät˘ch betónov˘ch podvalov Tab. 1 The basic characteristics of prestressed concrete sleepers Typ HmotnosÈ DæÏka Predpínacia Predpínacia sila [kN] Betón podvalu [kg] [m] v˘stuÏ kotevná základná triedy SB8 270 2,42 40 φ 3 337 281 B50 BP-3 305 2,60 10 φ 6 350 330 B55 podvalov, smeruje, najmä pre vysokor˘chlostné koridory, k ich zv˘‰enej hmotnosti a vysokej odolnosti na vznik trhlín. ZhromaÏìovanie poznatkov z prevádzkovania podvalov, ale aj testovania ich únosnosti v dynamickom reÏime zaÈaÏovania, viedlo k rôznym kon‰trukãn˘m a tvarov˘m úpravám betónov˘ch podvalov, ktoré vyústili do návrhu a v˘roby predpätého betónového podvalu typu BP-3. V súãasnosti je v tratiach ÎSR osaden˘ch a vyuÏívan˘ch viacero typov predpät˘ch betónov˘ch podvalov, napr. podvaly rady SB a BP. Podvaly rady SB sú typick˘m predstaviteºom star‰ej generácie predpät˘ch betónov˘ch podvalov, vyrában˘ch od roku 1970. Podval je navrhnut˘ na zaÈaÏenie nápravovou silou P n = 250 kN, a r˘chlosÈ 140 km/h. Upevnenie koºajníc k podvalu je podkladnicové, ‰tyrmi upevÀovacími Obr. 1 Predpät˘ betónov˘ podval typu BP-3 Fig. 1 Prestressed concrete sleepers BP-3 skrutkami zatáãan˘mi do zabetónovan˘ch plastick˘ch vloÏiek. Podvaly rady BP (obr. 1), sú predstaviteºom novej generácie predpät˘ch betónov˘ch podvalov vyrában˘ch od r. 1994 apouÏívané sú v rekon‰truovan˘ch trati- 40 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 3/2002
Tab. 2 Teoretické hodnoty ohybov˘ch momentov T M a zaÈaÏenia T P podvalu v jeho charakteristick˘ch prierezoch pri zaÈaÏení podºa obr. 2 Tab. 2 Theoretical values of bending moments T M and load T P of sleepers in its characteristic sections for loading scheme according to Fig. 2 Prierez podvalu Typ pod koºajnicou „k“ stred podvalu „s“ podvalu cMk [kNm] cPk [kN] uMk [kNm] uPk [kN] cMs [kNm] cPs [kN] uMs [kNm] uPs [kN] SB8 20,41 148,40 35,11 255,30 -14,29 63,50 -25,35 112,50 BP-3 23,87 173,6 40,64 295,60 -17,08 75,90 -30,41 135,20 ach a r˘chlostn˘ch koridoroch. Navrhnuté sú na zaÈaÏenie nápravovou silou P n = 240 kN, a r˘chlosÈ do 200 km/h s priamym upevnením koºajníc pomocou dvoch skrutiek. Teoreticky vypoãítané hodnoty ohybov˘ch momentov podvalu v charakteristick˘ch prierezoch pod koºajnicou (k) avstrede podvalu (s) na medzi vzniku prvej trhliny c M k a c M s a momentov na medzi únosnosti v t˘chto prierezoch u M k , u Ms sú zostavené v tab. 2. Z ÁKLADNÉ SKÚ·KY STATICKEJ A DYNAMICKEJ ÚNOSNOSTI PODVALOV Testovanie návrhom predpokladanej únosnosti podvalov sa preukazuje základn˘mi skú‰kami ich statickej a dynamickej únosnosti, ale aj únavovej odolnosti, ktoré sú stanovené jednotn˘m sku‰obn˘m postupom podºa smerníc ERRI [1] – v statickej schéme podºa obr. 2. S KÚ·KY STATICKEJ ÚNOSNOSTI Podvaly sú zaÈaÏované staticky s prírastkom zaÈaÏenia po ∆P sk = 20 kN, resp. Obr. 2 Schéma zaÈaÏenia a namáhania podvalu v trati a pri skú‰ke Fig. 2 The loading schemes of sleepers in the real railway track and in the tests ∆P sk = 10 kN. Po ustálení zaÈaÏenia sa hodnotí odozva podvalu – rozvoj trhlín, ‰írka hlavnej trhliny a charakter po‰kodenia betónu podvalu. V˘sledky skú‰ok statickej únosnosti preukazujú odolnosÈ podvalu na vznik trhlín v priereze pod koºajnicou a v strede podvalu a únosnosÈ podvalu v t˘chto prierezoch. Odozva podvalu na statické zaÈaÏovanie má vÏdy charakteristick˘ priebeh. Na hladinách zaÈaÏenia v oblasti 1,5 c P > P sk > c P moÏno odozvu charakterizovaÈ ako stabilnú, s postupn˘m rozvojom trhlín do tlaãenej oblasti betónu a ich úpln˘m uzatváraním. Na hladinách zaÈaÏenia v oblasti 2 c P > P sk > 1,5 c P odozva ma intenzívny charakter – nastáva postupné pretváranie spodného radu Èahanej v˘stuÏe a trhliny sa po odÈaÏení neuzatvárajú. Na vysok˘ch hladinách zaÈa- Ïenia v oblasti P sk > 2 c P prebieha uÏ intenzívna plastizácia Èahanej v˘stuÏe, ale aj postupné drvenie v tlaãenom betóne. Vprierezoch pod koºajnicou (k) nastáva poru‰enie obyãajne pretrhnutím spodnej rady predpínacej v˘stuÏe, resp. v kombinácií so ‰mykov˘m poru‰ením betónu pri podperách. Strata únosnosti podvalu v strednej ãasti nastáva obyãajne poru‰ením tlaãeného betónu, alebo v kombinácií so ‰mykov˘m poru‰ením betónu. V˘sledky skú‰ok statickej únosnosti vykazujú vÏdy dobrú zhodu s v˘sledkami teo- V ùDA A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH retického rie‰enia, keì sú dodrÏané predpísané technologické postupy v˘roby predpätého betónu a splnené podmienky kvality materiálov. S KÚ·KY DYNAMICKEJ ÚNOSNOSTI Skú‰ky dynamickej únosnosti podvalov sa vykonávajú v rovnakej statickej schéme zaÈaÏenia a podopretia podvalov ako statické skú‰ky (obr. 2). Dynamické zaÈaÏenie sa aplikuje v blokoch zaÈaÏenia po 5.103 cykloch zaÈaÏenia s postupne sa zvy‰ujúcou hornou hladinou zaÈaÏenia P sk dyn,h pri udrÏiavaní kon‰tantnej spodnej hladine zaÈaÏenia P sk dyn,d podºa obr. 3. Frekvencia zaÈaÏovania je f = 4 aÏ 7 Hz. Dynamická odozva podvalu sa hodnotí na jednotliv˘ch zaÈaÏovacích blokoch po odÈaÏení. Hodnotí sa rozvoj trhlín, ‰írka hlavnej trhliny a charakter po‰kodenia. Odozva podvalu na niÏ‰ích hladinách dynamického zaÈaÏovania má ustálen˘ charakter, ktor˘ je podobn˘ ako odozva pri statickom zaÈaÏovaní. V˘sledkom skú‰ok sú hodnoty dynamického zaÈaÏenia na medzi vzniku prvej trhliny cPsk 1 , v charakteristick˘ch prierezoch podvalu „k“ a „s“, hodnoty dynamického zaÈaÏenia pre charakteristické ‰írky trhlín Psk (w) (wt = 0,05 mm, wt = 0,2 mm a wt = 0,5 mm), ako aj hodnoty dynamického zaÈaÏenia pri strate únosnosti prierezu uPsk (w) . Dynamická únosnosÈ podvalu sa teda hodnotí na základe stability ‰írky trhlín, resp. ich rozvoja, v charakteristick˘ch prierezoch podvalu. Porovnaní v˘sledkov skú‰ok z tab. 3 a teoretick˘ch hodnôt sledovan˘ch veliãín potvrdzuje, Ïe skutoãná únosnosÈ extrémne namáhan˘ch prierezov (k) a (s) dosahuje navrhované parametre. Pri skú‰kach únavovej odolnosti v zmysle platn˘ch predpisov (STN 73 1201) sa preukazuje aj odolnosÈ na únavové zaÈaÏenie, priãom B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 3/2002 41
Page 1 and 2: 3/2002 M OSTY A INÎEN¯RSKÉ KONST
Page 3 and 4: O B S A H Ú VODNÍK Jana Margoldov
Page 5 and 6: Î E L E Z N I â N Í M O S T Y V
Page 7 and 8: ce 2. Uvádûné prostfiedky jsou v
Page 9 and 10: Obr. 3 Citlivû fie‰en˘ pilífi
Page 11 and 12: Dálniãní most pfies Odru - stavb
Page 13 and 14: E S T A K Á D A ¤ E P Y-R U Z Y N
Page 15 and 16: 21,4 m. Tlou‰Èka dolní desky je
Page 17 and 18: Tab. 1 Hlavní pouÏité materiály
Page 19 and 20: Obr. 4 Antény - prÛbûh M a N, st
Page 21 and 22: se mûnících charakteristik podlo
Page 23 and 24: S E G M E N T O V ¯ M O S T U C H
Page 25 and 26: Obr. 3 PÛdorys a podéln˘ fiez Fi
Page 27 and 28: Obr. 8 MontáÏ vahadla Fig. 8 Asse
Page 29 and 30: Obr. 3 Budování jímky v korytû
Page 31 and 32: S ANACE REHABILITATION O P R A V A
Page 33 and 34: Obr. 6 OdvodÀovací Ïlábek z lit
Page 35 and 36: M ATERIÁLY A T ECHNOLOGIE MATERIAL
Page 37 and 38: Obr. 5 Provádûní raÏené dlaÏb
Page 39 and 40: né (disperzní) vyztuÏování bet
Page 41: klesu amplitudy. Aparatura se sklá
Page 45 and 46: Tab. 4 V˘sledky únavov˘ch skú
Page 47 and 48: N/m. JestliÏe faktor intenzity nap
Page 49 and 50: ª UDOVÍT N Aë, MARTIN V RA·ËÁ
Page 51 and 52: priehyb [mm] priehyb [mm] priehyb [
Page 53 and 54: ovnomûrné zatíÏení [kN/m'] 60
Page 55 and 56: Obr. 8 Poãátek rozvoje trhlin, pf
Page 57 and 58: V L ADISLAV T REFIL, R ONALD K OENI
Page 59 and 60: MnoÏství chloridÛ [%] Hloubka na
Page 61 and 62: jako u mostÛ typu I, vÏdy jedno l
Page 63 and 64: zmûn, nov˘ch poÏadavkÛ a úprav
Page 65 and 66: • Development of New Materials, C
Page 67 and 68: B E T O N Á ¤ S K É D N Y 2 0 0

BSAH - Beton TKS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?