background image

Obciążenie zmienne podstawowe lub towarzyszące -

ODDZIAŁYWANIA TERMICZNE

Rozkład temperatury maksymalnej

Rozkład temperatury minimalnej

Dotyczy mostów stalowych

Dotyczy mostów zespolonych

Dotyczy mostów betonowych

Te,max=40°C

Te,min=-28°C

Te,max=40°C

Te,min=-28°C

W przypadku omawianego wiaduktu o schemacie belki swobodnie podpartej 

rozkład równomierny temperatury nie wpływa na rozkład sił wewnętrznych w 

elementach dźwigarów głównych. Zatem kroki 1-4 można w analizie wpływu 

oddziaływania termicznego na dźwigary główne w omawianym obiekcie pominąć. 

Rozkład ten jest istotny w projektowaniu konstrukcji niektórych statycznie 

niewyznaczalnych konstrukcji (ramy), a przede wszystkim w projektowaniu 

łożysk i dylatacji do określenia wymaganej zdolności ich przesuwu/kompensacji. 

1.

48

0.

25

0.

20

0.

25

8,5 C

0,5 C

6,5 C

0.

15

0.2

5

0.1

0

13 C

3 C

2,5 C

OGRZANIE

OZIĘBIENIE

0.

20

1 C

1 C

Krok 5. Odczytanie z tabeli normy PN-EN 1991-1-5 właściwego dla danego typu konstrukcji rozkładu temperatury po 

wysokości (uwzględnienie cyklu dobowego wahań temperatury) odpowiadającego rozkładowi (c) lub (c) + (d) wg 

schematu powyżej. Tabelę i rozkłady właściwe dla przęseł betonowych zamieszczono poniżej.  

Krok 4. Odczytanie z wykresu (z normy PN-EN 1991-1-5 – wykres 

obok) temperatur ekstremalnych przęsła w oparciu o maksymalne 

temperatury powietrza. Określone temperatury opisują rozkład 

równomierny odpowiadający rozkładowi (a) wg schematu poniżej. 

Krok 3. Przeliczenie temperatur odczytanych z map do wysokości lokalizacji obiektu wg zależności podanych 

w załączniku krajowym do normy PN-EN 1991-1-5: 

T

max 

(H

L

) =-0.0053( C/m)*182m+38 C=37 C, 

T

min 

(H

L

) =-0.0035( C/m)*182m-34 C=-35,6 C

Oddziaływania termiczne należy przyjmować zgodnie z PN-EN 1991-1-5. Pełna procedura uwzględniania 

oddziaływania termicznego ma następujący przebieg:

Krok 1. Ustalenie rzędnej terenu w miejscu lokalizacji obiektu: H

L

=182,00 m n.p.m.

Krok 2. Ustalenie lokalizacji obiektu na mapach rozkładu temperatury maksymalnej/minimalnej w załączniku 

krajowym do PN-EN 1991-1-5 i odczytanie z nich właściwych ekstremalnych temperatur powietrza w cieniu 

określonych z prawdopodobieństwem p=0.02 (podanych na mapach na poziomie morza). Dla Rzeszowa odczytano: 

Tmax=38 C oraz Tmin=-34 C.

ZESTAWIENIE OBCIĄŻEŃ NA DŹWIGARY GŁÓWNE ŻELBETOWE WIADUKTU DROGOWEGO wg EC, cd. 

(Opracowanie: D. Sobala, ZDiM PRz. ) 

8 C

15 C

Liniowy

Liniowy

Nieliniowe

background image

T

0

T

e,max

T

e, min

T

N,con

T

N,exp

s

s

T

N

Maksymalne rozwarcie (dla urządzeń dylatacyjnych) lub 

całkowity przesuw (dla łożysk) 

Komentarze:

1. W projektowaniu łożysk lub/i urządzeń dylatacyjnych wartości różnicy temperatury elementu  T

N,con

i  T

N,exp

odpowiedzialne odpowiednio za skrócenie i wydłużenie przęsła należy dodatkowo powiększyć o wartość s w przypadku 

braku informacji nt. rzeczywistej temperatury wykonania/montażu tych elementów (patrz schemat powyżej). Zalecaną 

wartością dla jest 20 C.

W przypadku omawianego wiaduktu odpowiednie różnice temperatur do projektowania łożysk lub/i urządzeń 

dylatacyjnych przyjęłyby następujące wartości:

T

N,con

+ s = 36 C + 20 C = 56 C

T

N,exp

+ s = 32 C + 20 C = 52 C

2. Prosty sposób wyznaczania wpływu rozkładu temperatury na rozkład naprężeń/odkształceń w dowolnym przekroju 

dostępny jest na stronie domowej autora (patrz niżej) w postaci procedury obliczeniowej lub arkusza programu 

MathCad.

3. Współczynniki rozszerzalności termicznej podstawowych materiałów budowlanych podano w załączniku C do 

normy PN-EN 1991-1-5. Dla stali konstrukcyjnej współczynnik rozszerzalności termicznej należy przyjmować równy 

12x10

-6

(1/ C), dla betonu 10x10

-6

(1/ C), ale dla stali konstrukcyjnej i betonu w konstrukcjach zespolonych norma 

zaleca przejmowanie jednakowej wartości równej 10x10

-6

(1/ C).

W przypadku omawianego wiaduktu zmiany temperatury dźwigarów głównych względem normowej temperatury 

początkowej wynoszą:

T

N,con

= T

0

– T

e,min

= 8 C + 28 C = 36 C

T

N,exp

= T

e,max

- T

0

= 40 C - 8 C = 32 C

Kombinacje składowych oddziaływań termicznych należy uwzględnić jako jedno oddziaływanie i przyłożyć do 

konstrukcji w postaci różnicy temperatury na długości/wysokości przekroju lub w postaci wymuszonych odkształceń 

wstępnych (w zależności od stosowanych metod obliczeniowych i oprogramowania).

W przypadku omawianego wiaduktu kombinacje rozkładów nie mają zastosowania ze względu na schemat statyczny. 

Do dalszych analiz należy wykorzystać jedynie rozkład temperatury po wysokości przekroju.

Krok 8. Następnie w oparciu o wyznaczone wartości należy ustalić kombinację poszczególnych składowych 

oddziaływania termicznego (jeśli takie działanie jednoczesne ma znaczenie dla wyznaczanej wartości). Kombinacje 

jednoczesnego działania  rozkładu równomiernego oraz liniowo zmiennego na wysokości przekroju mają postać:

T

M,heat

(lub  T

M,cool

) + 

N

T

N,exp

(lub  T

N,con

), gdzie zalecaną wartością dla współczynnika 

N

jest 0.35 lub

M

T

M,heat

(lub  T

M,cool

) +  T

N,exp

(lub  T

N,con

), gdzie zalecaną wartością dla współczynnika 

M

jest 0.75.

Krok 7. W oparciu o normową temperaturę „spięcia” konstrukcji przęsła (tzn. zmiany schematu statycznego w taki 

sposób, że oddziaływania termiczne powodują powstanie sił wewnętrznych) o wartości dla Polski T

0

=8 C lub 

rzeczywistą temperaturę „spięcia” konstrukcji należy wyznaczyć przyrost/redukcję temperatury elementu  T

N,con

i  T

N,exp

odpowiedzialne odpowiednio za skrócenie i wydłużenie przęsła.

Krok 6. Wyznaczony rozkład temperatury po wysokości został określony przy 

założeniu grubości nawierzchni równej 50mm (dla rozkładów liniowych) lub 

50 i 100mm (dla rozkładów nieliniowych). W przypadku innej grubości 

nawierzchni należy zgodnie z tablicą 6.2 (dla rozkładów liniowych) lub 

załącznikiem B do PN-EN 1991-1-5 (dla rozkładów nieliniowych) 

wprowadzić odpowiednią korektę wartości temperatur w rozkładzie określonym 

w kroku 5. W tabeli obok podano odpowiednie wartości współczynników 

korygujących dla rozkładów liniowych w zależności od grubości nawierzchni. 

W omawianym wiadukcie przyjęto nawierzchnię o grubości 95mm i izolację o 

grubości ok. 5mm. Zatem wymagane jest wprowadzenie korekty do rozkładu  

liniowego po wysokości przy ogrzaniu powierzchni górnej. Zamiast wartości 

15 C należy przyjąć 0.7*15 C=10.5 C.

Więcej przykładów na stronie: 

http://sobala.sd.prz.edu.pl/pl/67/ 

Uwaga! W przypadku projektowania konstrukcji o innym okresie 

użytkowania (np.. Tymczasowych) konieczne może być 

wprowadzenie do opisanej procedury Kroku 2a, w którym, przy 

użyciu wykresu z załącznika krajowego (patrz obok) można 

temperatury odczytane z mapy (podane dla prawdopodobieństwa 

0.02, okres powrotu 50 lat) przeliczyć na temperatury o dowolnym 

okresie powrotu/prawdopodobieństwa p.

Przez wartość założonego prawdopodobieństwa (np. p=0.1) należy na 

wykresie poprowadzić linię poziomą (linia zielona) do przecięcia z 

liniami wykresu dla temperatur maksymalnych i minimalnych. Od 

przecięcia linii poziomej z liniami na wykresie należy poprowadzić 

linie pionowe (czerwone), które przetną oś poziomą wskazując 

wartość stosunku Tmax,p/Tmax=0.91 lub Tmin,p/Tmin=0.77, gdzie 

Tmin,p=0.77*Tmax i Tmax,p=0.91*Tmax są odpowiednimi 

ekstremalnymi temperaturami średnimi powietrza wyznaczonymi z 

prawdopodobieństwem p=0.1 (okres powrotu 10 lat).

Dalsze obliczenia należy prowadzić zgodnie z podaną procedurą.


Document Outline