Rok akad. 2008/2009 POLITECHNIKA KRAKOWSKA Wydział Inżynierii Lądowej Instytut Materiałów i Konstrukcji Budowlanych Katedra Budowy Mostów i Tuneli PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE TEMAT: „Projekt mostu zespolonego (stalowo - żelbetowego) kolejowego”

Uwagi: Kraków, dnia 03.01.2009r.

Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 2
1) Opis techniczny PRZEDMIOT PROJEKTU. Przedmiotem opracowania jest projekt mostu zespolonego (stalowo - żelbetowego) kolejowego. PODSTAWA OPRACOWANIA Podstawą opracowania jest: - temat ćwiczenia Literatura: - PN-85/S-10030 - Obiekty mostowe - obciążenia - PN-82/S-10052 - Obiekty mostowe - konstrukcje stalowe - projektowanie - PN-91/S-10042 - Obiekty mostowe - konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone, projektowanie PRZEBIEG W PLANIE I PROFILU Projektowany obiekt mostowy położony jest na prostoliniowym odcinku linii kolejowej. Przeszkodą na pokonanie której projektowany był obiekt jest rzeka niespławna. PRZEKRÓJ POPRZECZNY Kształtowanie przekroju poprzecznego obiektu mostowego, podyktowane jest charakterem linii kolejowej, która przeprowadzana jest po projektowanym obiekcie. Prowadzenie ruchu pociągów na obiekcie odbywa się w korycie balastowym-podsypkowym. W zakres tego projektu wchodziło kształtowanie następujących elementów: - Blachownice - Płyta żelbetowa - Koryto balastowe z podsypką PRZEKRÓJ PODŁUŻNY Kształtowanie przekroju podłużnego obiektu mostowego, podyktowane jest charakterem przeszkody, której pokonanie jest celem obiektu oraz ukształtowaniem terenu. Znaczący wpływ ma tu rozpiętość teoretyczna obiektu . ODWODNIENIE Odwodnienie obiektu zapewnione jest dzięki odpowiedniemu pochyleniu (2%) płyty do wewnątrz, skąd przesączająca się przez warstwę podsypki i gromadząca się woda odprowadzana jest systemem rur do podpory obiektu i dalej do kanalizacji. PRACA OBIEKTU - PRZEKRÓJ ZESPOLONY Projektowany obiekt mostowy zrealizowany został jako zespolony, złożony z blachownicy stalowej i żelbetowej płyty pomostowej. Materiał przewidziany do wykonania obiektu to beton B-60 i stal 18G2A. Dźwigar stalowy - blachownica projektowana jest w dwóch stanach pracy montażowym (wykonawczym) i stanie pracy użytkowej.
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 511	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 3
Wstępne wymiary projektowanego dźwigara stalowego: - Pas górny z blach o szerokości i grubości 40,0x1,5 cm - Pas dolny 70,0x5,0 cm - Środnik 230,0x 1,2 cm Płyta pomostowa - żelbetowa wykonywana metodą tradycyjną w deskowaniach nieprzesuwnych. Grubość płyty zaprojektowano z koniecznym spadkiem od 25cm do 30cm, zbrojenie prętami wg rysunku. Wymiary dźwigara stalowego wstępnie przyjęto wg podanych zaleceń. Dane i założenia projektowe. - Klasa obciążenia kolejowego: k = 0 - Klasa betonu: B60 - Stal zbrojeniowa: St3SX-b - Stal konstrukcyjna: 18G2A - Rozpiętość teoretyczna:26,40m 2) Blachownica Rozpiętość teoretyczna l = 26,40m Ciężar objętościowy stali: 78,5kN/m3 + dodatek do konstrukcji spawanych: 1,4kN/m3 Ciężar jednostkowy betonu w stanie suchym bez zbrojenia: 24kN/m3 + dodatek za zbrojenie 1kN/m3 +dodatek za wilgoć w betonie: 1kN/m3 2.1.Dobór wymiarów belki Wysokość środnika belki (1/10 - 1/16)×26,40m = (2,64 - 1,65) Przyjęto 2,3m Grubość środnika Przyjęto grubość środnika Przyjęto grubość pasa górnego Przyjęto szerokość pasa górnego Szerokość pasa dolnego Przyjęto szerokość pasa dolnego Przyjęto grubość pasa dolnego (stal 18G2A) 2.2.) Zestawienie obciążeń stałych na jeden dźwigar 2.2.1) g1 - ciężar własny dźwigara ciężar własny dźwigara (wartość charakterystyczna) : G dźwigara = (0.4×0.015 + 0.7× 0.05 + 2.3× 0.012) ×( 78.5 + 1.4) = 5.48kN/m ciężar własny dźwigara (wartość obliczeniowa) G dźwigara = (0.4×0.015 + 0.7× 0.05 + 2.3× 0.012) ×( 78.5 + 1.4) ×1.2 = 6,57kN/m
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 4
Ciężar stężeń Nazwa elementu Ilość w całym elemencie Ilość w jednym przęśle Wyrażenie Wynik [kN] Stężenia pionowe L65x65x7 x2140 1 1x19 0,591kN/m x 2.14m x 1 x 19 24,08 L65x65x7 x2180 1 19 0.591kN/m x 2,18m x 1 x 19 24,47 Bl. 270x333x10 1 19 0,270x0,333x0,00x(78,5+1,4)x1x9 1,36 Wiatrownica w pasie dolnym L65x65x7x1818 1 19 0.591x1.818x19 20.41 L65x1657x2250 1 20 0.591x2,250x20 26.59 Żeberka pionowe Bl. 305+420/2x1500x10 4 4x19 0,266×1,5×0,010×(78,5+1,4)×4× 19 35,53 RAZEM: 132,44 Całkowity ciężar stężeń: 132,44 kN Ciężar stężeń na 1mb dźwigara(wartość charakterystyczna: Gstężeń =132,44 kN / 26,40m × 0.5 = 2,508kN/m Ciężar stężeń na 1mb dźwigara(wartość obliczeniowa): Gstężeń =132,44 kN / 26,40m × 0.5 × 1.2 = 3,01kN/m g 1 = G dźwigara + G stężeń = 6,57kN/m + 3,01kN/m = 9,58kN/m
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 5
2.2.2.) g2 - ciężar własny koryta balastowego Pole powierzchni betonu w przekroju poprzecznym F pł = 0,05 × 0,2 + (0,150 + 0,250) /2 × 0.850 + 0,850 × 0,280 + 2,250 × 0,25 + (0,800 + 0,400)/2 × 0,200 - 0,1 × 0,1 × 0,5 = 1,095m² Ciężar koryta rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g 2 = F pł × ( γ b + γ z + γw ) = 1,095m²×( 24,0 + 1,0 + 1,0) = 28,47kN/m Ciężar koryta równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g 2 = F pł × ( γ b + γ z + γw ) × 1,2 = 1,095m²×( 24,0 + 1,0 + 1,0)×1,2 = 34,164kN/m 2.2.3) g2' - ciężar wilgoci zawartej w betonie Ciężar wilgoci rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g 2` = F pł × γw = 1,095m²× 1,0 = 1,095kN/m Ciężar wilgoci równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g 2` = F pł × γw × 1,2 = 1,095m²× 1,0 × 1,2 = 1,314kN/m 2.2.4.) g3 - ciężar deskowania Długość deskowanego obwodu (rozwiązanie systemowe ): Udesk = 0,2+0,05+0,05+0,850+0,350+0,150+0,142+0,898+0,285+0,4+0,285+0,698 = 4,358m Przyjęto grubość deskowania Pole powierzchni deskowania w przekroju poprzecznym Fdesk = Udesk × hdesk =4,358m × 0,05m = 0,218m² Ciężar deskowania rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g 3 = F desk × ( γ desk + γ łącznik ) = 0,218m² × ( 6,0 + 2,7) = 1,896kN/m Ciężar deskowania równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g 3 = F desk × ( γ desk + γ łącznik ) × 1,2 = 0,218m² × ( 6,0 + 2,7) × 1,5 = 2,844kN/m
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 6
2.2.5.) g4 - ciężar warstw wyposażenia 2.2.5.1.) gprof - ciężar warstwy profilującej min. gr. 3cm γ prof = 24,0kN/m³ Ciężar warstwy profilującej rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g prof = V prof × γ prof = 0,123m² × 24,0 = 2,97kN/m Ciężar warstwy profilującej rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g prof = V prof × γ prof × 1,5 = 0,123m² × 24,0× 1,5 = 4,455kN/m 2.2.5.2.) gi - ciężar izolacji (2xpapa na lepiku) gr. 1cm Ciężar izolacji rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g i = V i × γ i = ( 2,250 + 0,285 )×0,01 × 14,0 = 0,355kN/m Ciężar izolacji równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g i = V i × γ i × 1,5 = ( 2,250 + 0,285 )×0,01 × 14,0× 1,5 = 0,532kN/m 2.2.5.3.) gdoc - ciężar warstwy dociskowej z zaprawy cem-wap. gr. 5cm Ciężar warstwy dociskowej rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g doc = V doc × γ doc = ( 2,200 + 0,266 )×0,05 × 24,0 = 2,959kN/m Ciężar warstwy dociskowej rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g doc = V doc × γ doc × 1,5 = ( 2,200 + 0,266 )×0,05 × 24,0× 1,5 = 4,438kN/m 2.2.5.4.) gt - ciężar warstwy tłucznia Średnia grubość warstwy tłucznia h tł = (0,500 + 0,466)/2 = 0,483m Ciężar tłucznia rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g tł = V tł × γ tł = 2,200 ×0,500 × 20,0 = 22,00kN/m Ciężar tłucznia równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g tł = V tł × γ tł × 1,5 = 2,200 ×0,500 × 20,0 × 1,5 = 33,00kN/m
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 7
2.2.5.5.) gp - ciężar podkładów Ciężar podkładów rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) Ciężar podkładów równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) 2.2.5.6.) gs60 - ciężar szyn S60 Ciężar szyn S60 rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) Ciężar szyn S60 równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) 2.2.5.7.) gs49 - ciężar szyn S49 Ciężar szyn S49 rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) Ciężar szyn S49 równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) 2.2.5.8.) gb - ciężar barierki γ b = 0,5kN/m Ciężar barierki rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g b = 1 × γ b = 1 ×0,5 = 0,5kN/ Ciężar barierki równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g b = 1 × γ b × 1,5= 1 ×0,5 × 1,5 = 0,75kN/m
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 8
2.2.5.9.) gb - ciężar odwodnienia γ odw = 0,25kN/m Ciężar odwodnienia rozłożony na długości dźwigara (wartość charakterystyczna) g odw = 1 × γ odw = 1 ×0,25 = 0,25kN/ Ciężar odwodnienia równomiernie rozłożony na długości dźwigara (wartość obliczeniowa) g odw = 1 × γ odw × 1,5= 1 ×0,25 × 1,5 = 0,375kN/m Zestawienie obciążeń dla jednej blachownicy Obciążenia Składowa Ciężar (charakterystyczny) [kN/m] Ciężar (obliczeniowy) [kN/m] Razem (wart. char.) [kN/m] Razem (wart. obl.) [kN/m] g1 blachownica 5,48 1,2 6,57 7,988 9,58 Stężenia 2,508 1,2 3,01 g2 Koryto balastowe 28,470 1,2 34,164 28,470 34,164 g2' Wilgoć z betonu 1,095 1,2 1,314 1,095 1,314 g3 Deskowanie 1,896 1,5 2.844 1,896 2.844 g4 Warstwa profilująca 2,970 1,5 4,455 33,434 50,775 Izolacja 0,355 1,5 1,532 Warstwa dociskowa 2,959 1,5 4,438 Tłuczeń 22,00 1,5 33,00 Podkłady 0,800 1,5 1,200 Szyny S60 0,600 1,5 0,900 Szyna S49 0,500 1,5 0,750 Balustrada 0,500 1,5 0,750 Odwodnienie 0,250 1,5 0,375 Obc użytkowe 2,5 1,5 3,75
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 9
2.3.) Zestawienie obciążeń zmiennych na 1 dźwigar 2.3.1.) Obciążenie przyłożone w osi obiektu α +k = 1.0³ dla klasy obciążenia „0” α +k = 1.00 Gdy h>50cm stosujemy współ. Redukcyjny φ(h) h=60cm P = 250kN × 1.5 × 1.00 × 1,111 = 416,625kN p = 80kN/m × γ f × α k × φ = 80 × 1.5 × 1.00 × 1,111 = 133,32kN/m 2.3.2.) Obciążenia na 1 dźwigar P = 250kN × 1.5 × 1.00 × 1,111× 0.5 = 208,31kN p = 80kN/m × γ f × α k × φ = 80 × 1.5 × 1.00 × 1,111× 0.5 = 66,66kN/m 2.4.) Zestawienie obciążeń przy wykolejeniu 2.4.1.) przypadek I ∑M A = 0,85x - 0,55x + 2,2R B = 0 → R B = - 0,12x ∑Y = x + x - R A - R B = 0 → R A = 2,12x Dla x=50 Pw = γ f × α k × R A = 1.15 × 1.00 × 2,12 × 50 = 121,9kN/m Dla x=25 pw = γ f × α k × R A = 1.15 × 1.00 × 2,12 × 25 = 60,95kN/m
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 10
2.4.2.) Przypadek II ∑M A = 1,00x + 2,2R B = 0 → R B = - 0,45x ∑Y = x - R A - R B = 0 → R A = 1,45x Dla x=80 Pw = γ f × α k × R A = 1.15 × 1.00 × 1,45 × 80 = 133,4kN/m 2.5.) Kombinacje obciążeń 2.5.1.) Stan I - montażowy (g1+g2+g3)
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 11
2.5.2.) Stan II - użytkowy (g4-g3-g2'+(p)) g3= (0,9/1,5) × 2,844 [kN/m] = 1.706 [kN/m] g2'= (0,9/1,2) × 1,314 [kN/m] = 0,985 [kN/m]
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 12
2.5.3.) Stan przy wykolejeniu 2.5.3.1.) Stan I przy wykolejeniu
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 13
2.5.3.2.) Stan II przy wykolejeniu
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 14
3) Charakterystyki geometryczne przekroju zespolonego 3.1.) Szerokość współpracująca płyty L = 26.40m - rozpiętość mostu w osiach b = 2.5m - szerokość bm =0,9b szerokość współpracująca płyty wg.: Ryżyński A. i in.: „Mosty stalowe” bm=0,9x2,5=2,25m 3.2.) Charakterystyki geometryczne przekroju dźwigara stalowego Pole przekroju F s = 40×1,5 + 70× 5,0 + 230× 1,2 = 686cm² Moment statyczny względem osi x S x = 40×1,5 × 235,75 + 70× 5,0 × 2,5 + 230 × 1,2 × 120 = 48140cm³
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 15
Moment bezwładności dźwigara stalowego względem osi „X” przechodzącej przez jego środek ciężkości 3.3.) Charakterystyki geometryczne przekroju betonu współpracującego Pole przekroju F b =25 × 225 +(80 + 40)/2 × 20 = 6825cm² Moment statyczny względem osi x S x (80 + 40)/2 × 20× 10 + 225 × 25 × 325 = 194812,5m³ Moment bezwładności płyty betonowej względem osi „X” przechodzącej przez jej środek ciężkości 3.4.) Charakterystyki geometryczne przekroju zespolonego - moduł sprężystości stali 18G2A - moduł sprężystości betonu B60 - Pole powierzchni płyty betonowej - Pole powierzchni dźwigara stalowego - Pole powierzchni dźwigara zespolonego - odległość między środkami ciężkości przekroju betonowego i stalowego
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 16
Moment statyczny względem osi x dla całego przekroju Moment bezwładności przekroju poprzecznego zespolonego względem osi x przechodzącej przez jego środek ciężkości (C)
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 17
Obliczenie wskaźników wytrzymałości Ybg = 126,29cm - odległość środka ciężkości przekroju zespolonego od górnej powierzchni płyty betonowej - wskaźnik wytrzymałości betonu na krawędzi górnej Ybd = 97,79cm - odległość środka ciężkości przekroju zespolonego od górnej powierzchni płyty betonowej - wskaźnik wytrzymałości betonu na krawędzi dolnej Y1 = 95,73cm - odległość środka ciężkości przekroju zespolonego od górnej powierzchni górnego pasa blachownicy - wskaźnik wytrzymałości pkt. 1 Y2 = 138,71cm - odległość środka ciężkości przekroju zespolonego od dolnej powierzchni dolnego pasa blachownicy - wskaźnik wytrzymałości pkt. 2 Wskaźniki wytrzymałości dla przekroju stalowego
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 18
4) Naprężenia 4.1.) Naprężenia normalne w betonie Na krawędzi górnej: Na krawędzi dolnej: 4.2.) Naprężenia normalne w stali
Grzegorz Grabek Marek Tuteja gr. 513	PROJEKT Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE MOSTOWE	str. 19
4.3.) Naprężenia normalne w stali w fazie I Wartości naprężeń dopuszczalnych zostały nie przekroczone, a więc wymiary zostały dobrane poprawnie

Funkcja	Tytuł zawodowy	Imię i nazwisko	Podpis
Projektanci	studenci	Grzegorz Grabek Marek Tuteja
Weryfikator	dr inż.	Bogusław JAREK

---