 |
| Úvodní strana |
|
| Firmy |
|
| Výrobky |
|
| Články |
|
| Schválené systémy |
|
| Literatura a časopisy |
|
| Konference |
|
| Železniční mosty a tunely |
|
| Hydroizolace a vozovky na mostech |
|
| Výrobky pro dopravní infrastrukturu |
Posouzení železničního mostu z hlediska mezního stavu únavyIng. Lenka Tovarová, ČVUT, FS. Ocelové konstrukce, které jsou zatěžovány dopravou je nutné posuzovat z hlediska únavy. Působí-li na konstrukci časově proměnlivé vnější síly, dochází v konstrukci k mikroskopickým změnám ve struktuře materiálu a může dojít ke vzniku trhliny. Trhlina se může dále šířit a může vést až k úplné destrukci konstrukce. Při statické studii je síla tak malá, že vznik lomu nevyvolá. Je proto potřeba konstrukci posoudit při cyklickém zatěžování, které na ni bude působit v provozu. Možnosti posuzování na únavuV České republice lze podle platných norem posuzovat konstrukce na únavu dvěmi odlišnými způsoby. Jednak je to postup, který sleduje kumulaci únavového poškození a nebo je možné využít ekvivalentní rozkmit napětí. V současné době jsou u nás k dispozici dvě normy, podle kterých je možné posuzovat konstrukce zatížené dopravou na únavu. Za prvé je to norma ČSN 73 6205 z března 1999, která vychází z normy ČSN 73 1401 (březen 1998), doplňuje ji, upravuje nebo nahrazuje o nová ustanovení. Za druhé je možné posoudit konstrukci na únavu pomocí normy ČSN P ENV 1993 - 2, která doplňuje a nahrazuje normu ČSN P ENV 1993 - 1 - 1 (1992). Obě dvě normy umožňují oba dva způsoby posouzení. Posouzení pomocí kumulace únavového poškozeníPro únavové posouzení pomocí kumulace poškození je třeba použít spekter napětí. Tato spektra se bud zjistí experimentálně nebo v případě železničních mostů lze využít tabulky spekter v normě ČSN 73 6203. Posouzení spolehlivosti konstrukčního detailu na únavu se provede srovnáním hodnoty celkového poškození únavou Dd, vyvozeného návrhovým spektrem zatížení, s přípustnou mezní hodnotou poškození únavou 1,0. Podmínka spolehlivosti je: kde Di je velikost dílčího poškození odpovídající poměrům rozkmitů napětí od skutečného svislého pohyblivého zatížení k rozkmitům napětí od normového základního zatěžovacího vlaku. Posouzení pomocí ekvivalentního rozkmitu napětíNorma ČSN 73 6205 připouští ekvivalentní rozkmit napětí vztažený k 2.106 cyklů ve tvaru:
kde ni je počet cyklů s rozkmitem Dsi, Nc je 2.106 cyklů. Posuzovaný detail musí splňovat podmínku spolehlivosti:
kde: gFf je dílčí součinitel spolehlivosti únavového zatížení,
gMf je dílčí součinitel spolehlivosti únavové pevnosti,
jr je součinitel asymetrie cyklu (podle normy),
jt je součinitel vlivu tloušťky materiálu (podle normy),
DsE,2 je ekvivalentní konstantní rozkmit normálového napětí při 2.106 cyklů v Mpa,
Dsc je únavová pevnost stanovená v příslušné tabulce v normě.
Podle normy ČSN P ENV 1993 – 2 se musí posouzení na únavu provést následovně:
kde gFf je dílčí součinitel únavového zatížení,
gMf je dílčí součinitel únavové pevnosti,
DsE,2 je ekvivalentní konstantní rozkmit napětí při 2.106 cyklů v Mpa,
Dsc je mez únavy pro 2.106 cyklů (odpovídá kategoriím detailů).
Účinky poškození od spektra rozkmitů napětí lze vyjádřit ekvivalentním rozkmitem napětí vztaženým k 2.106 cyklů:
kde l je součinitel ekvivalentního poškození,
F2 je dynamický součinitel ekvivalentního zatížení,
Dsp je referenční rozkmit napětí.
Součinitel ekvivalentního poškození l pro železniční mosty s rozpětím do 100 m se určí z výrazu:
ve kterém l nemá přesáhnout hodnotu lmax=1,4 (max. součinitel l, který bere v úvahu mez únavy) a kde
l1 je součinitel pro různé typy nosníků, který zahrnuje účinek poškození od dopravy a závisí na
délce (rozpětí) příčinkové čáry nebo plochy (hodnota součinitele rozpětí se bere z tabulek v
normě),
l2 je součinitel, který vyjadřuje vliv objemu dopravy ( roční objem dopravy na kolej, viz. tabulka
v normě),
l3je součinitel, který vyjadřuje návrhovou dobu života mostu (viz. tabulka v normě),
l4je součinitel, který vyjadřuje zatížení konstrukčního prvku více než jednou kolejí (viz. tabulka
v normě).
Kombinované únavové posouzeníPři posouzení konstrukce na únavu pomocí kumulace únavového poškození lze použít jako rozkmit napětí referenční rozkmit napětí Dsp určený pomocí ekvivalentního součinitele poškození a příslušné kategorie detailu vynásobený dynamickým součinitelem F2.
Tento výpočet byl proveden konkrétně pro 14 detailů pěti různých rozpětí železničních mostů s životností 100 let . Hlavní nosník je podepřen prostě. Pro výpočet byla zvolena dvě zatížení a to standardní dopravou EC Mix s hmotností na nápravu do 22,5 tun se skladbou vlaků podle ENV 1991 – 3 tabulky F.1 a zatížení dopravou 25t Mix s hmotností na nápravu 25 tun a skladbou vlaků podle ENV 1991 – 3 tabulky F.2. Z důvodů zjednodušení byla do výpočtu zahrnuta pouze vybraná rozpětí mostů. V následující tabulce jsou tímto způsobem vypočítané hodnoty celkového poškození únavou pro 14 kategorií detailů a pět různých rozpětí mostu.
V tabulce je 140 výsledků únavového posouzení s využitím kombinovaného modelu únavového posouzení. V případě ekvivalence obou postupů posuzování na únavu by všechny hodnoty v tabulce byly rovny 1.
Jsou zde patrné závislosti na vstupních parametrech. Podobné hodnoty v jednotlivých sloupcích ukazují, že celkové poškození únavou je více závislé na rozpětí než na kategorii detailu. Výsledkem této studie je zjištění, že posuzovaný detail může při únavovém posouzení pomocí metody ekvivalentního rozkmitu napětí vyhovovat, ale při použití kombinovaného posouzení s využitím kumulace únavového poškození nevyhovuje. Závěrem lze konstatovat, ze postup posouzení konstrukce pomocí kumulace únavového poškození je přísnější než posouzení pomocí ekvivalentního rozkmitu napětí.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN 1213-6395 | Tiráž | RSS | © 2000-2008 MOSTY.CZ, vyrobil: nexum Trilog |