Osnove Čeličnih Mostova 2016 - II Izdanje

Dr Srđan Živković, doc.: Osnove čeličnih mostova

1

SADRŽAJ 1. UVOD……………………………………………………………...………………………..…….

4

1.1 ISTORIJSKI PREGLED RAZVOJA MOSTOVA…………………………………………………..……. 1.2 DEFINICIJE, TERMINOLOGIJA, PODELE I ELEMENTI MOSTOVA…………………………. 1.2.1 Definicija mosta…………………………………………………………………………………………. 1.2.2 Termini u vezi sa rasporedom mosta…………………………………………………………. 1.2.3 Termini u vezi sa dimenzijama mosta………………………………………………………… 1.2.4 Termini u vezi sa visinama mosta………………………………………………………………. 1.3 DELOVI MOSTA………………………………………………………………………………………………… 1.4 MATERIJALI ZA GRAĐENJE MOSTOVA……………………………………………………………… 1.4.1 Prirodni kamen……………………………………………………………………………………..…... 1.4.2 Opeka………………………………………………………………………………………………………… 1.4.3 Drvo…………………………………………………………………………………………………………… 1.4.4 Metali………………………………………………………………………………………………………… 1.4.5 Beton…………………………………………………………………………………………………………. 1.4.6 Kombinacije materijala………………………………………………………………………………. 1.4.7 Plastika ojačana vlaknima…………………………………………………………………………… 1.4.8 Vek trajanja mostova………………………………………………………………………………….

4 4 4 5 6 7 8 9 11 13 13 14 16 16 17 17

2. VRSTE MOSTOVA……………………………………………………………………………..

18

2.1 OPŠTA PODELA MOSTOVA……………………………………………………………………………….. 2.1.1 Vrste mostova prema nameni……………………………………………………………………. 2.1.2 Vrste mostova prema položaju u prostoru…………………………………………………. 2.1.3 Vrste mostova prema dimenzijama……………………………………………………………. 2.1.4 Vrste mostova prema projektovanoj trajnosti……………………………………………. 2.1.5 Vrste mostova prema pokretljivosti glavnih delova……………………………………. 2.2 POSEBNA PODELA MOSTOVA………………………………………………………………………….. 2.2.1 Vrste mostova prema materijalu……………………………………………………………….. 2.2.2 Vrste mostova prema uzdužnom rasporedu………………………………………………. 2.2.3 Vrste mostova prema statičkom sistemu……………………………………………………. 2.2.4 Vrste mostova prema tipu glavnog nosača…………………………………………………. 2.2.5 Vrste mostova prema prostornom obliku…………………………………………………… 2.2.6 Vrste mostova prema položaju kolovoza…………………………………………………….

18 18 18 18 19 19 20 20 17 21 22 22 22

2016. / II izdanje

2


3. SAOBRAĆAJNI USLOVI I OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH MOSTOVA PREMA EVROKODU……………………………………......

23

3.1 SLOBODNI PROFILI…………………………………………………………………………………………... 3.1.1 Slobodni profili za pešake…………………………………………………………………………… 3.1.2 Slobodni profili za drumski saobraćaj ispod mosta……………………………………… 3.1.3 Slobodni profili železničkih mostova………………………………………………………….. 3.1.4 Slobodni profili za vodotoke i plovidbu……………………………………………………… 3.2 NIVELETA MOSTOVA………………………………………………………………………………………… 3.3 OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH KONSTRUKCIJA I DEJSTVA U MOSTOGRADNJI................................................................................. 3.3.1 Osnove proračuna čeličnih konstrukcija…………………………………………………….. 3.3.2 Metode parcijalnih koeficijenata sigurnosti……………………………..………………… 3.3.3 Proračunske vrednosti uticaja usled dejstava…………………………………………….. 3.3.4 Dejstva na mostove……………………………………………………………………………………. 3.3.5 Dinamički uticaji na mostove usled korisnog opterećenja…………………..………

23 24 25 26 28 29

4. ŽELEZNIČKI MOSTOVI……………………………………………………………………….

38

4.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE……………………………………………………… 4.2 ŠIRINA ŽELEZNIČKIH MOSTOVA……………………………………………………………………….. 4.3 KOLOVOZ I KOLOVOZNI NOSAČI………………………………………………………………………. 4.3.1 Otvoreni kolovoz……………………………………………………………………………………….. 4.3.2 Zatvoreni kolovoz………………………………………………………………………………….…… 4.3.3 Kolovozni nosači otvorenog koloseka…………………………………………………………. 4.4 SPREGOVI I POPREČNA UKRUĆENJA………………………………………………………………… 4.4.1 Uvod………………………………………………………………………………………………………….. 4.4.2 Spregovi za prijem dejstva vetra………………………………………………………………… 4.4.3 Poprečna ukrućenja……………………………………………………………………………………. 4.4.4 Raspored spregova za prijem dejstva vetra i poprečna ukrućenja………………. 4.4.5 Spreg za prijem bočnih udara…………………………………………………………………….. 4.4.6 Spreg za prijem sile kočenja……………………………………………………………………….. 4.5 GLAVNI NOSAČI……………………………………………………………………………………………….. 4.5.1 Puni glavni nosači………………………………………………………………………………………. 4.5.2 Rešetkasti glavni nosači………………………………………………………………………………

38 39 40 40 42 44 47 47 48 49 52 56 57 59 59 61

5. DRUMSKI MOSTOVI…………………………………………………………………………

70

5.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE DRUMSKIH MOSTOVA………………….. 5.2 KOLOVOZNI ZASTOR I HIDROIZOLACIJA……………………………………………………………. 5.3 OGRADE I ODBOJNICI………………………………………………………………………………………. 5.4 NOSEĆA KONSTRUKCIJA KOLOVOZA………………………………………………………………… 5.5 GLAVNI NOSAČI DRUMSKIH MOSTOVA……………………………………………………………. 5.5.1 Puni glavni nosači………………………………………………………………………………………. 5.5.2 Rešetkasti glavni nosači……………………………………………………………………………… 5.6 SPREGNUTE MOSTOVSKE KONSTRUKCIJE ………………………………………………………..

70 71 72 73 77 77 78 79

6. KONSTRUKTIVNI SISTEMI ČELIČNIH MOSTOVA………………………………..

80

6.1 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE…………………………………….. 6.2 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE………………………….. 6.3 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE……………………………………………….. 6.4 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE…………………………………..…

80 82 83 83

2016. / II izdanje

30 30 33 34 35 37


3

6.5 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PODUPIRALA (OKVIRNOG SISTEMA)……………….. 6.6 PUNI LUĆNI NOSAČI…………………………………………………………………………………………. 6.7 REŠETKASTI LUČNI GLAVNI NOSAČI………………………………………………………………….. 6.8 MOSTOVI SA KOSIM KABLOVIMA…………………………………………………………………….. 6.9 VISEĆI MOSTOVI………………………………………………………………………………………………. 6.10 MOSTOVI-VISOKE ULICE……………………………………………………………………….. 6.11 INTEGRALNI MOSTOVI…………………………………………………………………………. 6.12 PEŠAČKI MOSTVI..…………………………………………………………………………………

84 84 85 87 89 92 93 94

7. UPORNJACI I LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA…………….………….

95

7.1 UPORNJACI………………………………………………………………………………………………………. 7.2 PRELAZNICE NA KRAJNJIM STUBOVIMA……….…………………………………..……………… 7.3 LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA………………………………………………………………

95 100 102

8. MONTAŽA ČELIČNIH MOSTOVA…………………………….………………………… 9. UPRAVLJANJE MOSTOVIMA……………….…………………………………………...

107 110

9.1 TRAJNOST MOSTOVA………………………………………………………………………………………. 9.2 ISPITIVANJE MOSTOVA PROBNIM OPTEREĆENJEM………………………………………….. 9.3 SISTEM UPRAVLJANJA MOSTOVIMA………………………………………………………………… 9.4 OŠTEĆENJA ČELIČNIH I SPREGNUTIH MOSTOVA………………………………………………. PRILOG A1: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA – Pešački mostovi………..…. PRILOG A2: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA – Železnički mostovi…....... LITERATURA…………………………………………………………………………………………………………………

110 111 111 112 114 116 122

2016. / II izdanje

4


1. UVOD 1.1 ISTORIJSKI PREGLED RAZVOJA MOSTOVA Kada je naš davni predak prebacio balvan preko potoka da bi prešao na drugu stranu u potrazi za hranom, pokazao je da egzistencija ljudi zavisi od kretanja i građenja (prof. dr Milenko Pržulj). Mostovi su se gradili iz potrebe i nužde za kretanjem i stvaranjem. Prvi mostovi građeni su po iskustvu i intuiciji naprednih i nadarenih pojedinaca. Mnogo vekova kasnije, kada je čovek postao sposoban da zakone fizike i prirode, matematički formuliše i svoju zamisao nacrta, nastala je građevinska tehnika. Početak školovanja građevinskih inženjera, konstruktora i graditelja mostova počeo je sredinom XVIII veka u Parizu. Naime, 1716. godine u Parizu je osnovano Odeljenje za puteve i mostove, a 1747. godine osnovana je prva Škola za mostove i puteve. Prva knjiga o izgradnji mostova štampana je 1717. godine. Razvoj mostova je bio dugotrajan i postepen:  prvi mostovi nastali su u Mesopotamiji oko 2500 god. p.n.e. (područje jugozapadne Azije, između reka Tigra i Eufrata u Iraku i Siriji – stare civilizacije: Sumer, Vavilon, Asirija, Akad i dr. );  antičko Grčko graditeljstvo nije ostavilo tragova na izgradnji mostova;  Rimsko carstvo bilo je vrlo organizovano i dugo trajalo. Izgradili su mnoge velike drvene a posebno kamene mostove i akvadukte za potrebe ljudi i ratna osvajanja;  Turska carevina je od XIV do XVIII veka izgradila veliki broj značajnih kamenih mostova u Maloj Aziji i na Balkanu;  Velika Britanija je proizvela i uvela u gradnju mostova gvožđe i čelik. Izgradili su značajne čelične mostove rekordnih raspona za novi izum – železnicu i puteve;  Francuska je unapredila izgradnju kamenih mostova u XVIII veku i bila vodeća u primeni armiranog i pred napregnutog betona u mostogradnji;  Japan a u poslednje vreme i Kina pokazuju ambiciju za građenje mostova rekordnih raspona;  u drugoj polovini XX veka sa tla bivše SFRJ projektovano je i izgrađeno više mostova rekordnih svetskih raspona, u čeliku i betonu. Most preko Save u Beogradu je prvi železnički most sa kosim zategama na svetu, autori prof. N. Hajdin i prof. Lj. Jeftović. U svetu je bila naširoko poznata i priznata Jugoslovenska škola mostova.

1.2 DEFINICIJE, TERMINOLOGIJA, PODELE I ELEMENTI MOSTOVA 1.2.1 Definicija mosta Most je građevina koja saobraćajnicu prevodi preko prepreke (prof. dr Jure Radić). Prvi deo definicije: most je građevina – ukazuje da je most sagrađen od određenog materijala (ili više njih) radi zadovoljenja ljudske potrebe označene u drugom delu definicije: da saobraćajnicu prevede preko prepreke. Treba uočiti da most nije konstrukcija, već 2016. / II izdanje


5

građevina koja u sebi sadrži nosivu konstrukciju. Konstrukcija je samo jedan njegov vrlo značajan i bitan deo. Iz izrečene namene mosta, što je i razlog njegovog građenja „da saobraćajnicu prevede preko prepreke“, proizilazi da potreba za mostom postoji tamo gde se na trasi pružanja saobraćajnice nalazi prepreka iznad koje je potrebno prevesti saobraćajnicu ako to nije moguće (ili nije racionalno) ostvariti njenim direktnim oslanjanjem na tlo ili na nasipu. Reč je o mestu gde se gornji stroj saobraćajnice odvaja od neposrednog dodira sa tlom, kada ga više nije ekonomično rešiti nasipom ili kada zbog vodotoka ili saobraćaja ispod njega to nije moguće. Prepreke nad kojima gradimo mostove mogu biti različite: vodotok, suva dolina, kanjon, uvala, morski/jezerski tesnac, rukavac, kanal, druga saobraćajnica ili bilo kakav drugi prostor. Za neke posebne vrste mostova primenjuju se sledeći nazivi:  propust je mali most (sa rasponom do 5 m);  vijadukt je most koji premošćuje suvu dolinu;  nadvožnjak je most koji prevodi put ili železničku prugu preko (iznad) autoputa ili železničke pruge;  podvožnjak je most koji omogućuje prolaz puta ispod autoputa ili železničku prugu.

1.2.2 Termini u vezi sa rasporedom mosta Uzdužna dispozicija ili uzdužni raspored mosta je grafički prikaz svih delova mosta u pogledu sa strane (Slika 1.1). Poprečna dispozicija ili poprečni raspored mosta je grafički prikaz delova mosta u poprečnom preseku (Slika 1.2). Slobodni profil je prostor kroz koji se može nesmetano odvijati promet ispod mosta ili na mostu. Niveleta je osnovna linija u podužnom preseku mosta koja predstavlja presek kolovozne površine i vertikalne ravni koja prolazi kroz osu saobraćajnice na mostu. Noseća konstrukcija je nosiva struktura koja premošćuje otvor mosta. Kolovoz je površina namenjena prolazu vozila (odvijanju saobraćaja) na mostu. Pešačke staze su površine namenjene kretanju prolaznika na mostu.

Slika 1.1 – Uzdužna dispozicija mosta 2016. / II izdanje

6


Slika 1.2 – Poprečna dispozicija mosta

1.2.3 Termini u vezi sa dimenzijama mosta (Slika 1.3) Ukupna dužina mosta je razmak između krajnjih tačaka mosta. Dužina mosta je razmak između vertikalnih osa krajnjih oslonaca mosta. Otvor mosta je horizontalni razmak između unutrašnjih površina stubova mosta, odnosno unutrašnjih ivica strukture uz oslonce. Raspon konstrukcije je razmak između vertikalnih osa oslonaca te konstrukcije. Ukoliko most ima nekoliko otvora i njegova konstrukcija će imati nekoliko raspona. Ukupna širina mosta je razmak između krajnjih tačaka u poprečnom preseku mosta. Širina mosta je razmak između unutrašnjih površina ograda na mostu.

2016. / II izdanje


7

Slika 1.3 – Termini u vezi sa rasporedom mosta

1.2.4 Termini u vezi sa visinama mosta (Slika 1.4) Ukupna visina mosta (𝑽𝒖 ) je visina od dna temelja do najviše tačke na mostu. Visina konstrukcije (𝑽𝒌 ) je visina između najniže i najviše tačke glavnog nosećeg sklopa na mostu. Slobodna visina (𝑽𝒔 ) je visina između merodavnog vodostaja i donje ivice rasponskog sklopa. Raspoloživa visina (𝑽𝒓 ) je visina između merodavnog vodostaja i nivelete mosta. Konstruktivna visina (𝑽𝒗 ) je visina od donje ivice noseće konstrukcije do nivelete na mostu.

Slika 1.4 – Termini u vezi sa visinama mosta 2016. / II izdanje

8


1.3 DELOVI MOSTOVA Među mostovima postoje uočljive koncepcijske, strukturalne i druge razlike pa otud oni sadrže i različite delove. Neke od njih susrećemo u jednoj, a druge u drugoj vrsti mostova. Iz ovoga je jasno da se ni svi delovi koji su ovde prikazani i opisani ne nalaze kod svakog tipa mosta. Svaki most se sastoji iz dve osnovne glavne celine – strojevi, koje su zapravo sklopovi velikog broja delova:  donji stroj mosta u koji spadaju svi delovi mosta koji se nalaze ispod ležišta glavne noseće konstrukcije ili uz nju (uključujući i ležišta), i  gornji stroj mosta koji sadrži sve delove mosta koji se nalaze iznad ležišta glavne noseće konstrukcije. Termini „iznad“ i „ispod“ u ovim definicijama označavaju smer prenošenja opterećenja a ne visinske odnose. Donjem stroju pripadaju: stubovi (među stubovi, srednji stubovi) i oporci ili upornjaci (krajnji stubovi). Oporci ili upornjaci (Slika 1.5) su krajnji delovi mostova pomoću kojih se ostvaruje prelaz saobraćajnice sa sraslog tla ili nasipa na most. Mogu se sastojati iz sledećih delova: temelji, stub oporca, krila oporca, nadzidak, prelazne ploče, čunj kosine nasipa, podnožni zidić, ležaji i dr. Stubovi su delovi mostova na koje se oslanjaju glavne noseće konstrukcije. Preko njih se opterećenje od noseće konstrukcije prenose na tlo. Mogu se sastojati od: temelja, tela stuba, ležišne grede, ležišta, ležajeva, oslonaca, ledobrana, ledoloma itd.

Slika 1.5 – Oporci ili upornjaci – krajnji stubovi

2016. / II izdanje


9

Gornji stroj se uopšteno može sastojati od sledećih celina: noseći sistem nosača, kolovozne konstrukcije, opreme mosta itd. Noseći sistem nosača je nosiva struktura ili konstrukcija mosta odnosno oni delovi koji služe za prenos opterećenja nad otvorom mosta, a može se sastojati od: glavnih nosača, sekundarnih nosača (podužnih i poprečnih), spregova i dr. Kolovozna konstrukcija je skup nosivih elemenata preko kojih se opterećenje sa saobraćajne površine predaje do noseće konstrukcije. Mogu je sačinjavati: kolovozna ploča, sekundarni poprečni i podužni nosači, spregovi, rebra i ukrućenja. Oprema mosta (Slika 1.6) je skup delova prvenstveno namenjenih nesmetanom, sigurnom i udobnom odvijanju saobraćaja na mostu, a to su: slojevi kolovoza, slojevi pešačkih staza, ograde za vozila, ograde za pešake, koloseci, ivičnjaci, dilatacije, elementi za odvode, rasveta i dr.

Slika 1.6 – Oprema mosta

Među nabrojanim delovima nisu navedeni oni koji pripadaju specifičnim vrstama mostova kao što su: mostovi za vodove, podvodni mostovi, natkriveni mostovi i sl.

1.4 MATERIJALI ZA GRAĐENJE MOSTOVA U početnoj fazi razvoja mostogradnje samo su priručni i raspoloživi materijali bili podloga za građenje mostova, da bi kasnije, postupno pronalazak svakog novog građevinskog materijala našao veću ili manju primenu u mostogradnji. Kada govorimo o građevinskim materijalima kod mostova, oni su i najčešći kriterijumi za njihovu podelu na materijal od koga su izgrađeni glavni noseći sklopovi u njima, a to su:  drvo: klasično, lepljeno lamelirano;  metali: liveno gvožđe, čelik, aluminijumske legure;  kamen: prirodni kamen, opeka, beton, armirani i prednapregnuti beton. Materijal za noseću konstrukciju u velikoj meri određuje noseći sistem mostova. Drveni mostovi su gredne i lučne konstrukcije. Kameni mostovi su isključivo lučni. Noseći sistemi čeličnih mostova su gredni, okvirni, lučni, viseći i sa kosim zategama. Betonskim mostovima najviše odgovaraju gredni, okvirni i lučni noseći sistemi.

2016. / II izdanje

10


Poboljšanje kvaliteta pojedinih materijala (npr. sprezanjem) kao i pronalasci novih sa boljim svojstvima preduslov su za razvoj i povećanje dometa u mostogradnji (Slika 1.7).

Slika 1.7 – Istorijski prikaz savladanih raspona mostova od različitih materijala

Za primenu građevinskih materijala u mostogradnji značajna su sledeća svojstva:  čvrstoća, obradivost, trajnost, otpornost na delovanja atmosfere i agresivnih agenasa iz okoline;  lepota, monumentalnost, izgled;  dostupnost, raspoloživost, brzina ugradnje, cena, itd. Na izbor građevinskog materijala za most najviše utiču:  veličina otvora, potrebne raspone, zahtevi u pogledu dispozicije, raspoloživa visina, konstruktivna visina;  ekonomski faktori, dostupnost i raspoloživost materijala, brzina građenja, mogućnosti dopreme, transporta i organizacije gradilišta;  zahtevi eksploatacije i zaštita okoline;  očekivane potrebe iznenadnim okolnostima kao i potrebe i mogućnosti prilagođavanja izmenjenim uslovima korišćenja;  estetski parametri;  zahtevi trajnosti, spoljašnja delovanja, mogućnost održavanja.

2016. / II izdanje


11

Celovitom analizom svih navedenih a i drugih parametara, može se doći do povoljnog broja elemenata o izboru materijala. Moguće je različite delove mosta graditi od različitih materijala, a raznolikost može biti prisutna i u različitim kvalitetima istog materijala. Osnovna svojstva, mogućnosti primene i dometi različitih materijala međusobno se znatno razlikuju pa ćemo ih ukratko prikazati.

1.4.1 Prirodni kamen Prirodni kamen je iskonski i najtrajniji građevinski materijal. On je svoju primenu našao u svim fazama razvoja mostogradnje. I danas se možemo diviti više hiljadu godina starim građevinama koje su izdržale sva delovanja prirode i eksploatacije, a koji dobro služe i danas. Treba naglasiti da ni u jednom drugom materijalu nije moguće postići takvu trajnost i monumentalnost. Kamen u današnjoj eri u mostogradnji nema više veliku primenu kao što je nekad imao. Međutim, javlja se stalno potreba za restauraciju, konzervaciju ili održavanje ovakvih kamenih objekata koji predstavljaju spomenike kulture, pa je to razlog zašto su neophodna osnovna znanja o kamenu u mostogradnji.

Slika 1.8 – Arslanagića most na reci Trebišnjici, kao zadužbinu za svog poginulog sina u borbi sa Mlečanima izgradio 1574. godine Veliki vezir Mehmed-paša Sokolović, ukupna dužina 92,25 m, visina 15 m

Prirodni kamen u mostogradnji znatno bolje od bilo kog drugog materijala zadovoljava parametre trajnosti i estetike. Za građenje kamenom oduvek je bilo važno pronaći upotrebljiv i kvalitetan kamen što bliže mestu ugradnje kako bi bili izbegnuti ili smanjeni potencijalni troškovi transporta. Pri tome treba voditi računa o potrebi za različitim vrstama 2016. / II izdanje

12


kvaliteta kamena u različitim delovima mosta. S današnjeg gledišta posebno o primeni kamena za: vence, ograde, oblogu pojedinih delova mosta i sl. Za primenu kamena u mostogradnji odlučujuća se sledeća svojstva:  mineraloški sastav;  struktura, zrnost, slojevitost, lomljivost;  poroznost;  obradljivost;  gustina;  postojanost na dejstvo mraza;  otpornost na habanje;  čvrstoća, elastičnost;  prianjanje uz malter;  tvrdoća. Kod građenja mostova mogu se koristiti različite vrste kamena. Najčešće se upotrebljavaju:  od sedimentnih stena: o krečnjak (vapnenac, škriljac) jer je lagan, lako obradiv, veoma rasprostranjen, relativno jeftin, ima veliku čvrstoću i trajnost. Na našim prostorima ga ima u različitim varijantama i u velikim količinama; o takođe se koriste peščari (vezana sedimentna stena, ranije se koristio za pravljenje tocila), Slika 1.9 i sedra (bigar – nastaje oko hladnih izvora, karakterističan zbog šupljikavosti, monomineralna stena izgrađena od minerala kalcita. Kada je kompaktan i trakaste građe naziva se travertin);  od eruptivnih stena: o bazalt, porfir, diorit, granit i dr. i to ređe za glavnu noseću konstrukciju mosta a više za sekundarne delove.

Slika 1.9 – Crveni peščar 2016. / II izdanje


13

1.4.2 Opeka Opeka je najstarija vrsta veštačkog kamena koja je u građevinarstvu poznata i prisutna veoma dugo. U područjima gde nema kvalitetnog građevinskog prirodnog kamena od opeke su sagrađeni brojni poznati mostovi. Velika prednost opeke je u mogućnostima proizvodnje različitih oblika i dimenzija koji se lako prilagođavaju potrebama ugradnje, estetskim efektima i jednostavnoj i brzoj ugradnji, a mana je znatno manja trajnost od prirodnog kamena. Stoga se za mostove koriste posebne vrste opeke kao što su klinker, prepečena ili tvrdo pečena opeka. U mostogradnji se opeka kombinuje sa drugim materijalima, a jedno od najboljih ostvarenja u našem okruženju je most izgrađen od prirodnog kamena i opeke preko reke Kupe u Sisku (Slika 1.10).

Slika 1.10 – Most preko Kupe u Sisku, izgrađen 1934. god., projektant Milivoj Frković

1.4.3 Drvo Drvo je jedan od najstarijih i najviše primenjivanih materijala u mostogradnji. Veliki napredak u razvoju tehnologije proizvodnje savremenih drvenih inženjerskih konstrukcija sve više dovodi do toga da drvo ima sve veću savremenu i buduću primenu kod građenja mostova. Od drveta su izgrađeni mnogi relativno veliki i zanimljivi mostovi kojima je jedna od glavnih odlika jednostavnost i brzina građenja. Jedan od osnovnih i u prošlosti najčešćih prigovora drvetu kao materijalu za mostove bio je usmeren na njegovu malu trajnost. Sa današnjeg gledišta ovo nema opravdanja jer 2016. / II izdanje

14


se izvode drvene konstrukcije znatno trajnije od nekih na izgled trajnijih materijala. Primera radi za mostove se u sklopu autoputeva (SAD) koristi drvo jer mu so u cilju zaštite od poledice uopšte ne smanjuje trajnost. Uz to brojni postojeći, više stotina godina stari mostovi, svedoče o dosezima ovog materijala u pogledu trajnosti. Drvo je materijal od koga se mogu graditi svi delovi mostova. Veliku primenu nalazi i u gradnji provizornih i privremenih mostova, a takođe i za izradu pomoćnih naprava, skela, oplata i sl. Toplina, velika arhitektonska izražajnost i estetske vrednosti drveta kao materijala (Slika 1.11) ukazuju na njegove nesumnjive prednosti kod građenja pešačkih mostova i pasarela. Za glavni noseći sistem se koriste sledeće botaničke vrste drveta: jela, smreka, hrast, ariš, bor i dr. Pored estetskih i funkcionalnih vrednosti drvena građa, zbog relativno male težine, nudi mogućnost brze gradnje, bez složene i dodatne mehanizacije potrebne za montažu. Veliki delovi nosivih struktura i elemenata od lepljenog lameliranog drveta proizvode se danas u fabrikama, jednostavno se transportuju i ugrađuju.

Slika 1.11 –Xuhong most, drveni lučni most u Kini

1.4.4 Metali U građenju mostova tokom poslednjih nekoliko vekova metali imaju veliku primenu. Upravo su oni omogućili ostvarivanje građevina najvećih dometa u pogledu savladanih raspona u svim tipovima nosećih struktura, a posebno kod visećih mostova i mostova sa kosim kablovima. Oni imaju povoljnija svojstva od ostalih materijala koja se prvenstveno

2016. / II izdanje


15

ogledaju kroz manji udeo sopstvene težine i veću čvrstoću. Maksimalni ostvareni rasponi u mostogradnji savladani su upravo čelikom. Početak primene metala u mostogradnji vezan je za primenu livenog gvožđa, da bi kasnije, postepeno u upotrebi ulazio čelik i aluminijumske legure. Danas je u primeni veliki broj vrsta čelika kao što su: nelegirani, niskougljenični, sitnozrnasti čelici, čelici sa povećanom otpornošću na dejstvo atmosferske korozije (CORTEN), čelici visoke čvrstoće (Histar čelici) itd. Za čelične konstrukcije u mostogradnji najčešće se koriste limovi debljine od 8 mm pa naviše, vruće valjani profili kao i neki hladno oblikovani profili. Od čelika se zahteva da bude umiren, zavarljiv, bez pojave dvoplasnosti i lamilarnog cepanja, kao i garantovanom otpornošću na žilavost. Glavne prednosti čelika ogledaju se u njegovoj:  velikoj prilagodljivosti formiranju najrazličitijih tipova i vrsta nosivih sklopova;  relativno jednostavnoj ugradnji;  relativno maloj sopstvenoj težini i  velikoj nosivosti (Slika 1.12). Usled povoljnog odnosa sopstvene težine i korisnog opterećenja, za velike raspone mostova čelik je kao materijal u izrazitoj prednosti. Ako se ovome dodaju i vremenski parazitni uticaji od skupljanja i tečenja u betonskim konstrukcijama velikih raspona, jasno je da će i u budućnosti čelik biti u prednosti za izgradnju mostova velikih raspona. Sve je veća primena i aluminijumskih legura za mostove većih raspona, gde dolazi do izražaja mala zapreminska težina, postojanost na dejstvo korozije kao i primena u sredinama sa niskim temperaturama.

Slika 1.12 – Vijadukt Milo, Francuska, 2004. god., visine 343 m 2016. / II izdanje

16


1.4.5 Beton Beton je najčešće upotrebljavani savremeni materijal u građenju mostova. Ekonomičnost, laka ugradnja uz mogućnost ostvarivanja različitih oblika i struktura doprinela je da u kratkom vremenskom roku beton širom sveta postane dominantan građevinski materijal. Klasično armiran ili prethodno napregnut beton omogućuje dostizanje relativno velikih dometa i vrlo racionalnih sklopova dobrih dinamičkih i drugih karakteristika. Teškoće i ograničenja u razvoju primene betona proizilazile su iz ekonomičnosti izgradnje pomoćnih uređaja i skela, koje su uspešno prevaziđene postupcima slobodnog građenja bez o tlo oslonjenih fiksnih skela. Za različite delove mosta mogu se koristiti betoni različitih karakteristika, tako da u istom mostu susrećemo nearmiran, klasično armiran i prethodno napregnut beton, a sve u zavisnosti od uslova i zahteva za posmatrani deo mosta. Treba istaći da je zabluda da betonske (armirano betonske, prethodno napregnute) mostove nije potrebno održavati, jer se radi o trajnim materijalima. Danas je prevaziđeno mišljenje da je betonskim mostovima vek trajanja ograničen na 100 godina, a čeličnim na 80 godina. Na saobraćajnicama je znatno više čeličnih mostova starih preko 80 godina i betonskih mostova koji su mlađi od 50 godina a koji se moraju rekonstruisati i ojačati, stoga se mora naglasiti da je:  čelik odličan materijal za mostove jer se, pored ostalog, može pouzdano i sigurno zaštititi od korozije i vremenskih uticaja;  beton je dobar materijal za mostove, ali se još uvek ne može garantovati njegova potpuna zaštita od korozije i vremenskih uticaja. Više od 200 godina čelik je bio osnovni materijal za mostove. Od tridesetih godina prošlog veka beton preuzima primat za mostove manjih i srednjih raspona.

1.4.6 Kombinacije materijala Treba odmah naglasiti da su vrlo retki mostovi koji su sagrađeni od samo jednog materijala. To nisu čak ni drveni mostovi jer u njima postoje metalni elementi za spajanje, nisu ni kameni jer u njima postoji malter itd. Kada nije reč o materijalima kod kojih je jedan osnovni materijal a drugi služi samo spajanju ili ojačanju, treba istaknuti da ponekad za materijal za nosive konstrukcije mostova koristimo sprezanje dva ili više materijala pri čemu se optimalno koriste dobra svojstva svakoga od njih. Klasičan primer je sprezanje čelika i betona koji u mostovima nalazi svoju najširu primenu. Kod njih su rebra glavnih nosača čelična a kolovozna ploča betonska. Pored ovog moguće je sprezanje drveta i betona, drveta i čelika, ali i isti materijal različitih kvaliteta (čvrstoća, starosti), što se najčešće susreće kod sanacija betonskih sklopova.

2016. / II izdanje


17

1.4.7 Plastika ojačana vlaknima Nov materijal za mostove i inženjerske konstrukcije je plastika ojačana vlaknima FRP (Fibre Reinforced Plastics). Materijal se isporučuje u vidu lamela i kablova. Tri najčešća tipa FRP lamela i kablova su:  plastika ojačana karbonskim vlaknima (CFRP);  plastika ojačana vlaknima od stakla (GFRP);  plastika ojačana aramidnim vlaknima (AFRP – specijalna poliamidna vlakna). U Winterthuru u Švajcarskoj, 1996. godine izgrađen je prvi most sa kosim zategama od karbonskih vlakana (CFRP), Slika 1.13. Kod temeljenja pilona sa kosim zategama u Dubrovniku upotrebljena su geotehnička sidra sa kablovima od karbonskih vlakana.

Slika 1.13 – Stork Bridge in Winterthur, 1996.

1.4.8 Vek trajanja mostova Vek trajanja mostova definisan je po sastavnim delovima mostova:  oprema mosta: ležišta, dilatacione naprave, oprema za odvodnjavanje, ograde, hidroizolacija, kolovoz: 20 – 30 godina;  noseća konstrukcija mosta (bez kolovozne ploče): 80 – 100 godina;  stubovi i temelji: 130 – 150 godina.

2016. / II izdanje

18


2. VRSTE MOSTOVA Podela mostova nije jednoznačna niti jedinstvena, a u prvom redu zavisi od izbora kriterijuma po kojima se sprovodi, pa otud isti most zavisno od kriterijuma podele može se svrstati u više grupa.

2.1 OPŠTA PODELA MOSTOVA 2.1.1 Vrste mostova prema nameni      

Pešački mostovi; Drumski mostovi (za lokalne, regionalne, magistralne i autoputeve); Železnički mostovi (jednokolosečni, dvokolosečni); Akvadukti – mostovi za prevođenje tekućina; Kombinovani mostovi – za više vrsta saobraćaja istovremeno; Industrijski mostovi – za kranove, prenosnice, cevovode, pokretne trake itd.

2.1.2 Vrste mostova prema položaju u prostoru         

Mostovi iznad voda – reka, kanala, jezera, mora; Dolinski vijadukti – mostovi nad suvim dolinama; Padinski vijadukti – vijadukti duž (ivica, podnožja) padina, prateći morfologiju terena; Nadvožnjaci – mostovi iznad saobraćajnica (autoputa); Podvožnjaci – za saobraćaj ispod saobraćajnice (autoputa); Visoke ulice – vijadukti u gradskim, urbanizovanim prostorima; Mostovi utvrđenja; Mostovi na rampama, prilazima ili inundacijama; Podvodni mostovi.

Osim ove podele koja je proizašla iz vrste prepreke koju premošćujemo, možemo napraviti i podelu mostova na:  Gradske mostove;  Van gradske mostove. 2.1.3 Vrste mostova prema dimenzijama      

Propusti – mostovi sa rasponom manjim od 5 m (Slika 2.1); Mali mostovi – otvora do 20 m; Srednji mostovi – otvora 20 do 100 m; Veći mostovi – otvora 100 do 300 m; Veliki mostovi – otvora preko 300 m; Vanredne građevine – objekti vrlo velikih dimenzija ili nestandardnih obeležja.

2016. / II izdanje


19

Slika 2.2 – Propust, mali most raspona do 5 m

2.1.4 Vrste mostova prema projektovanoj trajnosti   

Provizorni mostovi – s namerom osiguranja nužnog i kratkotrajnog prelaženja; Privremeni mostovi – s namerom osiguranja prelaska dok traje neka vremenska ograničena potreba; Stalni mostovi – s namerom da potraju što duže.

2.1.5 Vrste mostova prema pokretljivosti glavnih delova   

Fiksni (nepokretni) mostovi; Pokretni mostovi (Slika 2.2); Plutajući (pontonski) mostovi.

2016. / II izdanje

20


Slika 2.2 – Tower Bridge, 1894., London

2.2 POSEBNA PODELA MOSTOVA 2.2.1 Vrste mostova prema materijalu 



 

Masivni mostovi: o Mostovi od prirodnog kamena; o Mostovi od opeke; o Mostovi od betona; o Mostovi od armiranog betona. Metalni mostovi: o Mostovi od livenog gvožđa; o Mostovi od čelika; o Mostovi od aluminijumskih legura. Drveni mostovi: o Mostovi od klasične drvene građe; o Mostovi od lameliranih nosača. Spregnuti mostovi.

2.2.2 Vrste mostova prema uzdužnom rasporedu Prva podela mostova na:  Simetrične mostove i  Nesimetrične mostove.

2016. / II izdanje


Zatim, podela mostova prema broju otvora:  Mostovi s jednim otvorom;  Mostovi sa dva otvora;  Mostovi sa tri otvora;  Mostovi sa više otvora. Zanimljiva je i jednakost odnosno ujednačenost otvora:  Mostovi sa jednakim otvorima;  Mostovi sa različitim otvorima;  Mostovi sa ritmičkim različitim otvorima. Takođe, imamo i:  Mostove sa jednom nosivom strukturom;  Mostove sa više nosivih sistema u uzdužnoj dispoziciji.

2.2.3 Vrste mostova prema statičkom sistemu Ova podela se odnosi na statički sistem glavnih nosača:  Gredni mostovi: o Proste grede; o Kontinualni nosači;  Lučni mostovi;  Razupirni mostovi (ili upete grede ili sistemi podupirala, Slika 2.3);  Okvirni mostovi;  Mostovi sa kosim kablovima;  Viseći mostovi:  Mostovi sa kombinovanim statičkim sistemima;  Integralni mostovi.

Slika 2.3 – Nadvožnjak Baden-Vurtemberg, 1992., raspona 80 m (18-45-17 m) 2016. / II izdanje

21

22


2.2.4 Vrste mostova prema tipu glavnog nosača Ova se podela odnosi se prvenstveno na gredne, a samo donekle na okvirne, razupirne i lučne konstrukcije, dok ostali mogu imati svoju, specifičnu podelu.      

Pločasti mostovi; Rebrasti mostovi; Mostovi sa punozidnim konstrukcijama; Rešetkasti mostovi: Sandučasti mostovi; Mostovi sa složenim sistemima glavnih nosača.

2.2.5 Vrste mostova prema prostornom obliku  

Mostovi u pravcu; Mostovi u krivini.

Pored ove podele, u zavisnosti od položaja ose mosta u odnosu na liniju ose stuba upornjaka, mostove delimo na:  Mostove pod pravim uglom;  Kose mostove.

2.2.6 Vrste mostova prema položaju kolovoza      

Mostovi sa kolovozom gore (Slika 2.4 a)); Mostovi sa kolovozom dole (Slika 2.4 c)); Mostovi sa upuštenim kolovozom (Slika 2.4 b)); Mostovi sa promenjivim položajem kolovoza; Dvospratni ili višespratni mostovi; Natkriveni mostovi.

Slika 2.4 – Slučajevi položaja kolovoza mosta u odnosu na glavne nosače, ℎ𝐺 je građevinska visina

2016. / II izdanje


23

3. SAOBRAĆAJNI USLOVI I OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH MOSTOVA PREMA EVROKODU U ovom poglavlju definisaće se parametri koji se odnose na karakteristike saobraćajnih i slobodnih prostora na mostu i ispod njega kao i dejstva na čelične mostove prema SRPS EN. Mostovi se grade da služe prometu – saobraćaju. Jedna od važnih karakteristika saobraćaja jeste njegova velika promenljivost i neprestana evolucija. Razvoj saobraćaja karakterističan je po pojavi novih sistema vozila (dva veka su prošla od pojave zaprežnih kola do savremenih vozila na magnetnim jastucima), porastom ukupnih i osovinskih opterećenja vozila, kao i porastu brzine kretanja (prelaženja). Sve se ovo odražava ne samo kao veliko kvantitativno povećanje dejstava na mostove nego i u kvalitativnom pogledu. U tome leži potreba za neprestanim i sve učestalijim inovacijama tehničke regulative koje tretiraju ovu problematiku. Poslednjih godina svedoci smo evidentnih nastojanja i uspeha institucija EU na ujednačavanju i uvođenju propisa (Evrokodova) ka usvajanju zajedničkih podloga u svim zemljama članicama. U tom smislu i u našoj zemlji je učinjen zavidan napredak.

3.1 SLOBODNI PROFILI Slobodni profili su minimalno raspoloživi prostori potrebni za nesmetano odvijanje saobraćaja na mostu ili ispod njega. Predstavljeni su kroz površinske dimenzije i definisane oblike u karakterističnom preseku. Radi se dakle, o prostoru u kome se ne smeju naći nikakvi delovi mosta, reljefa, drugog saobraćajnog toka niti bilo čega drugog što bi ometalo saobraćaj, kako bi čitav prostor bio raspoloživ za odvijanje saobraćaja. Ovi prostori moraju biti tako koncipirani da ostanu potpuno slobodni i nezavisni od vremenskih uslova, kao na primer usled deformacija, ugiba, varijacije vodostaja i sl. Slobodni profili zavise od:  gabarita vozila – normirani su propisima (Evropskim normama), koje određuju između ostalog i najveće širine i visine vozila koja se bez posebnih dozvola smeju naći na putu u prometu;  potrebnim kapacitetima, propusnosti i protočnosti saobraćaja u preseku saobraćajnice;  propisanoj i maksimalnoj dopuštenoj brzini saobraćaja;  činiocima sigurnosti i udobnosti. Svi javni putevi u skladu sa EN, moraju da obezbede uslove za saobraćaj vozila najvećih gabarita: širine 2,50 m, visine 4,00 m i dužine 18,00 m.

2016. / II izdanje

24


3.1.1 Slobodni profili za pešake 

Za pešačke mostove ili pešačke prolaze ispod mostova kod kojih ne postoje mogućnosti kontakata sa drugim prometom, potrebno je osigurati širinu od 80 cm za jednu očekivanu i projektovanu kolonu pešaka/biciklista. Ovome treba dodati posebne prostore za planirana zadržavanja pešaka, čvorišta i sl.



Kod mostova na kojima se pored odvijanja dominantnog saobraćaja nalaze i prostori za odvijanje pešačkog saobraćaja (Slike 3.1 i 3.2), potrebno je na prethodnu širinu dodati zaštitni prostor koji će onemogućiti kontakte pešaka i vozila, i to: o 25 cm, kod odvajanja drumskog od pešačkog saobraćaja ivičnjacima ili horizontalnom signalizacijom; o 50 cm, za odbojne ograde; o kombinaciju železničkog i intenzivnog pešačkog saobraćaja treba izbegavati, a ako to nije moguće potrebno je između njih projektovati odgovarajuću zaštitnu ogradu.

Pored spomenutih širina slobodnih profila propisana je i visina od 250 cm koja je dovoljna ne samo za pešake već i za bicikliste. Minimalna širina pešačkih mostova/pasarela iznosi 2,0 m.

Slika 3.1 – Slobodni profil za bicikliste i pešake sa zaštitnom ogradom

2016. / II izdanje


25

Slika 3.2 – Slobodni profil za bicikliste i pešake, bez zaštitne ograde

3.1.2 Slobodni profili za drumski saobraćaj ispod mosta 



Visina slobodnog profila za nesmetano odvijanje drumskog saobraćaja ispod mosta iznosi najmanje 4,8 m, uz tendenciju povećanja ove visine zbog povećanja dimenzija novih savremenih vozila. Ovo ograničenje obavezuje da ni jedan deo strukture mosta ne sme zadirati u slobodan profil ispod mosta, pa čak ni uz najnepovoljniju deformaciju nekog od konstrukcijskog dela mosta. Minimalna potrebna širina slobodnog profila ispod mosta ne može biti manja od odgovarajuće širine saobraćajnog profila na delu saobraćajnice izvan mosta, uz dodatak ivičnih i zaštitnih traka i sl. (Slika 3.3).

Slika 3.3 – Slobodni profil za drumski saobraćaj ispod mosta 2016. / II izdanje

26


3.1.3 Slobodni profili železničkih mostova Železnička vozila imaju znatno određenije i manje međusobno različite karakteristike poprečnih dimenzija od drumskih, pa ih je stoga moguće precizno definisati u obliku slobodnih profila. Drugi sistemi šinskih vozila: tramvaji, metroi i dr. takođe imaju svoje specifičnosti u pogledu slobodnih profila koji zavise od karakteristika tih vozila. Za železničku prugu normalnog koloseka (1435 mm unutrašnje rastojanje između šina, Slike 3.4 i 3.5), usvaja se slobodni profil širine 4,40 m, sa širinom vagona od 3,20 m, a iz sigurnosnih razloga kao i potrebe minimalnog pešačkog kretanja (jedan radnik na nadzoru i pregledu građevine) usvaja se širina između ograda na mostu 5,00 m. Za potrebe nadzora na mostu ponekad je opravdano izvesti i odgovarajuća proširenja radi zadržavanja i odlaganja alata ili materijala. Maksimalna visina slobodnih profila za železnicu normalnog koloseka, koja prema ivicama može biti zakošena, iznosi 4,80 m što se kod električne vuče povećava na 5,80 m a kod dužih zatvorenih mostova ili dužih podvožnjaka i na 6,00 m.

Slika 3.4 – Slobodni profil za železnicu normalnog koloseka 2016. / II izdanje


27

Slika 3.5 – Slobodni profil za železnički saobraćaj normalnog koloseka

Važno je uočiti podelu mostova na otvorene i zatvorene mostove (Slika 3.6). Otvoreni most se definiše kao most koji je otvoren sa gornje strane, tako da visina profila nije ograničena mostovskom konstrukcijom. Zatvoreni most je most zatvoren sa gornje strane, pri čemu treba voditi računa da glavni nosači imaju dovoljnu visinu kako bi se postavio gornji podužni spreg za vetar.

Slika 3.6 – Slobodni profil za: a) otvoreni most, b) zatvoreni most 2016. / II izdanje

28


3.1.4 Slobodni profili za vodotoke i plovidbu Mostovi nad vodenim površinama moraju biti tako projektovani da svojim delovima i slobodnim prostorima koje ostavljaju, omoguće slobodan tok vode bez većih poremećaja odnosno odvijanju plovidbe sa odgovarajućim zahtevima, karakteristikama i mogućnostima plovila. Kod vodotoka bez plovidbe polazište je u maksimalnom protoku u koritu vodotoka na mestu mosta, koji se određuje i mora biti omogućen za najnepovoljnije uslove visokog vodostaja. Uopšte, zbog mogućnosti da se u koritu nađu određeni plovni predmeti, preporuka je da se iznad kote velike vode (KVV) ostavi slobodna visina od:  0,5 m kod malih vodotoka i kanala;  1,0 m kod većih vodotoka bez plovidbe. Pri tome uspor vode, turbulencije pa i moguća podlokavanja, treba uzeti u obzir prilikom usvajanja poprečnih preseka stubova. Kod plovnih vodotoka potrebno je osigurati slobodne profile za plovidbu i to iznad najvišeg plovnog vodostaja (NPV), a u zavisnosti od intenziteta plovidbe i dimenzija plovnih objekata. Na našim rekama sa većom plovidbom (Dunav i Sava) propisuju se potrebni profili za plovidbu širine 60 do 100 m, a visine do 6,5 m. Slobodna visina za morske brodove (Slika 3.7) je znatno veća i iznosi od 25 do 55 m. Treba voditi računa na prostorne odnose mosta i vodotoka (npr. u krivini) pa u konkretnim slučajevima slobodne profile treba dodatno uvećati.

Slika 3.7 – Slobodni profil za plovidbu, most Xiamen-Zhangzhou, 2008.

2016. / II izdanje


29

3.2 NIVELETA MOSTOVA Sigurnost i udobnost odvijanja saobraćaja na mostu zavisi od oblika nivelete na mostu i njegovim prilazima. Ta linija obično ima neposredan uticaj na oblikovne karakteristike mosta ali takođe i na funkcionalna svojstva mosta. Osnovni parametri za definisanje nivelete na mostu zavise od:  opšteg vođenja trase saobraćajnice;  uslovima i ograničenjima u pogledu slobodnih profila;  reljefu i karakteristikama okoline mosta;  funkcionalnim i estetskim činiocima;  zahtevima preglednosti na putu. U zavisnosti od uslova trase, saobraćajnih zahteva i konkretnih uslova u konkretnom slučaju moguće su različite varijante izbora linije nivelete. Ona može, vodeći računa o osnovnom pravilu da se saobraćajna površina vodi kontinualno, bez lomova i naglih promena zakonitosti pružanju linije, biti:  Ravna niveleta – horizontalna ili u usponu/padu. Kod horizontalne nivelete javlja se problem otežanog odvodnjavanja i pojavi ugiba (različitih uzroka) koje je teško izbeći a estetski su neprihvatljivi. Opravdana je samo kod kraćih drumskih ili železničkih mostova sa otvorenim kolosecima. Niveleta u usponu/padu nalazi najčešće primenu kod mostova sa upornjacima na različitim kotama, u ovom slučaju se ne javlja problem sa odvodnjavanjem.  Konveksno zaobljena niveleta je linija ispupčena prema gore, predstavlja najbolje rešenje za mostove. Njenim izbor otklonjeni su spomenuti problemi sa odvodnjavanjem i nadvišenjem. Posebno je zahvalna za velike mostove, daje najbolji estetski efekat kod velikih lučnih struktura.  Konkavno zaobljena niveleta je linija udubljena na mostu. Oblikovno je diskutabilna sa estetske strane, kod nje se javljaju još veći problemi sa odvodnjavanjem, prednost joj je u preglednosti na putu.  Složena niveleta (Slika 3.9) koja je kombinacija više različitih linija. Treba naglasiti da se dopušteni usponi/padovi na drumskim mostovima kreću od 0,5% do 4%. Kod železničkog saobraćaja maksimalni nagib nivelete na otvorenoj pruzi za glavne pruge iznosi 12,5‰ i svega 2,5‰ u stanicama.

Slika 3.9 – Horizontalna niveleta mosta 2016. / II izdanje

30


Slika 3.9 – Složena niveleta, Coronado Bridge, San Diego

3.3 OSNOVE PRORAČUNA ČELIČNIH KONSTRUKCIJA I DEJSTVA U MOSTOGRADNJI 3.3.1 Osnove proračuna čeličnih konstrukcija Dosadašnji proračuni čeličnih konstrukcija u našem građevinarstvu zasnovani na konceptu dopuštenih napona zamenjeni 1 su savremenim evropskim standardima – evrokodovima. Tako su 2012. godine prestali da važe, dugo korišćeni standardi u našoj praksi:  SRPS U.E7.081:1987 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Centrično pritisnuti štapovi konstantnog jednodelnog preseka;  SRPS U.E7.086:1987 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Određivanje dužine izvijanja štapova;  SRPS U.E7.091:1999 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Centrično pritisnuti štapovi konstantnog višedelnog preseka;  SRPS U.E7.096:1987 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Štapovi izloženi pritisku i savijanju;  SRPS U.E7.101:1991 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Bočno izvijanje nosača;  SRPS U.E7.111:1987 – Provera stabilnosti nosećih čeličnih konstrukcija – Stabilnost okvirnih nosača;

1

Pogledati „Informator Instituta za standardizaciju Srbije (ISS)“ broj 8 od 31. 8. 2012. god.

2016. / II izdanje


31

 SRPS U.E7.116:1980 – Stabilnost nosećih čeličnih konstrukcija – Stabilnost lučnih nosača. Oni su zamenjeni odgovarajućim SRPS EN objavljeni na srpskom ili engleskom jeziku (en). Evrkodovi predstavljaju grupu evropskih standarda za projektovanje (proračun) građevinskih konstrukcija kojima su obuhvaćena osnove projektovanja konstrukcija, dejstva na konstrukcije kao i projektovanje konstrukcija od različitih materijala. Sastoje se iz deset delova (Slika 3.10):  Evrokod 0 (SRPS EN 1990): Osnove projektovanja konstrukcija,  Evrokod 1 (SRPS EN 1991): Dejstva na konstrukcije,  Evrokod 2 (SRPS EN 1992): Projektovanje betonskih konstrukcija,  Evrokod 3 (SRPS EN 1993): Projektovanje čeličnih konstrukcija,  Evrokod 4 (SRPS EN 1994): Projektovanje spregnutih konstrukcija od čelika i betona,  Evrokod 5 (SRPS EN 1995): Projektovanje drvenih konstrukcija,  Evrokod 6 (SRPS EN 1996): Projektovanje zidanih konstrukcija,  Evrokod 7 (SRPS EN 1997): Geotehničko projektovanje,  Evrokod 8 (SRPS EN 1998): Projektovanje seizmički otpornih konstrukcija,  Evrokod 9 (SRPS EN 1999): Projektovanje aluminijumskih konstrukcija.

Slika 3.10 – Povezanost Evrokodova za proračun konstrukcija 2016. / II izdanje

32


U svakoj zemlji članici EU postoji ustanova koja je nadležna za povlačenje, donošenje i usaglašavanje standarda i srodnih dokumenata i dr. a koja se naziva NSB (National Standard Body). U Srbiji je to Institut za standardizaciju Srbije (ISS), u Nemačkoj je to DIN, u Velikoj Britaniji to je BSI, u Francuskoj je to AFNOR, u Hrvatskoj je Hrvatski zavod za norme (HZN), itd.

Slika 3.11 – Struktura standarda SRPS EN

Važnu ulogu za uvođenje Evrokodova kao nacionalnog standarda (u našoj zemlji SRPS EN) ima Nacionalni prilog (dodatak) (National Annex – NA), Slika 3.11. Njime se uzimaju u obzir razlike u geografskim i klimatskim uslovima, načinu života, različitim stepenima razvoja i sl. zemalja članica evropske unije. NA daje izbor pojedinih vrednosti, klasa ili alternativnih metoda. Oni se određuju na nacionalnom nivou i zovu nacionalno određeni parametri (Nationally Determined Parameters – NDP). NDP služe za:  izbor različitih vrednosti koje se razlikuju od preporučenih,  izbor klasa, na primer “klasa pouzdanosti” i sl.,  izradu “karte snegova”, “karte vetrova”, “temperaturne karte” i sl.,  izbor procedure ili metode proračuna,  donošenje odluka o važenju i primeni “informativnih dodataka”,  predlaganje postupaka koji daju dopunske informacije o postupku proračuna i td. Potrebno je uočiti sledeće. Ukoliko se primenjuje Evrokod za projektovanje objekata u Srbiji koristi se Srpski nacionalni prilog. Međutim ukoliko se projektuje na prostoru Francuske onda se koristi nacionalni prilog za Francusku. Evrokod za razliku od koncepta dopuštenih napona omogućuje da se u potpunosti iskoriste elasto-plastična svojstva čelika kao materijala i precizno utvrde nosivost poprečnih preseka i elementa, uzimajući u obzir i post-elastično ponašanje, odnosno plastične rezerve

2016. / II izdanje


33

nosivosti. Ponašanje konstrukcije se više ne ograničava na elastičnu oblast, već se analizira njeno ponašanje sve do dostizanja nekog graničnog stanja. Primena ovakvih metoda proračuna omogućava projektovanje racionalnijih čeličnih konstrukcija što je i bio jedan od osnovnih razloga za uvođenje novih metoda proračuna. Komisija Evropske Zajednice (EZ) je 1975. godine pokrenula akcioni program u oblasti građevinarstva, čiji je cilj bio uklanjanje tehničkih prepreka za trgovinu i harmonizacija tehničkih propisa i specifikacija u okviru zemalja članica EU. Granično stanje (Limit State) je ono stanje pri kojem je konstrukcija izgubila sposobnost da se suprotstavlja spoljašnjim uticajima ili je postala neupotrebljiva. Granična stanja čine:  granična stanja nosivosti (Ultimate Limit State – ULS) i  granična stanja upotrebljivosti (Serviceability Limit State – SLS).

3.3.2 Metoda parcijalnih koeficijenata sigurnosti Evrokod se zasniva na polu-probablističkom konceptu proračuna, uz primenu teorije graničnih stanja a pouzdanost konstrukcije se dokazuje na osnovu metode parcijalnih koeficijenata. Osnovna odlika polu-probablističkih metoda je u pojednostavljenju problema koji se sastoji u tome da se za sve promenljive stohastičke veličine koje figurišu u proračunu konstrukcija (opterećenja, svojstva materijala, geometrijske karakteristike), usvaja da podležu istom zakonu verovatnoće odnosno da za sve promenljive važi isti zakon raspodele – standardizovana (Gausova) normalna raspodela. Pri dokazima graničnih stanja nosivosti za osnovne promenljive veličine usvajaju se:  dejstva – spoljašnja opterećenja i prinudne deformacije;  svojstva materijala – mehaničke karakteristike, i  geometrijski podaci – dimenzije poprečnih preseka i elemenata konstrukcije. Sve ove promenljive veličine su predstavljene takozvanim proračunskim vrednostima koje se dobijaju pomoću parcijalnih koeficijenata. Oni obuhvataju sledeće nepouzdanosti (neizvesnosti):  neizvesnost reprezentativnih vrednosti dejstava 𝛾𝑓 ;  nepouzdanost modela dejstva i uticaja od dejstva 𝛾𝑆𝑑 ;  neizvesnost karakterističnih vrednosti svojstva materijala 𝛾𝑚 i  nepouzdanost modela nosivosti 𝛾𝑅𝑑 . Glavni zadatak projektovanja je da konstrukcija bude pouzdana odnosno projektovana i izvedena tako da sa zadovoljavajućim stepenom sigurnosti i ekonomično ispunjava sve zahtevane uslove tokom čitavog eksploatacionog (životnog) veka. Pouzdanost konstrukcija obuhvata tri pojma:  sigurnost,  funkcionalnost i  trajnost.

2016. / II izdanje

34


Sigurnost konstrukcije je tesno povezana sa njenom nosivosti, odnosno stabilnosti da se odupre svim dejstvima za koje se očekuje da će se javiti tokom njene izgradnje i eksploatacije. Konstrukcija treba da ispuni sve kriterijume funkcionalnosti, odnosno upotrebljivosti koji se od nje zahtevaju. Ovi uslovi zavise od vrste objekata i od tipa elementa konstrukcije. Najčešće se odnose na deformacije i/ili vibracije konstrukcije kao celine i njenih pojedinačnih elemenata. Uslovi sigurnosti i funkcionalnosti ostvaruju se proračunskim metodama. Na trajnost konstrukcija, pored projektovanja kojim se obezbeđuje pravilan i kvalitetan izbor materijala i konstrukcijsko oblikovanje detalja, utiču i kvalitet izvođačkih radova, nadzor pri izgradnji, uslovi sredine i program održavanja. Kod čeličnih konstrukcija najveći problemi u pogledu trajnosti javljaju se usled fenomena korozije i zamora materijala2.

3.3.3 Proračunske vrednosti uticaja usled dejstava Proračun dejstava na konstrukcije obrađen je u SRPS EN 1991:2012, gde su data detaljna pravila za određivanje svih dejstava koja se mogu javiti kod konstrukcija u zgradarstvu i mostogradnji. Određena dejstva kao što su: sneg, vetar i temperatura zavise od klimatskih uslova lokacije pa pojedini parametri, kao što su osnovna brzina vetra ili osnovno dejstvo snega definisani su u Nacionalnom prilogu zemlje u kojoj se objekat gradi. Slična situacija je i sa seizmičkim dejstvima, čiji intenzitet zavisi od lokacije odnosno regiona u kome se objekat nalazi. Evrokod pod pojmom dejstva podrazumeva spoljašnju prinudu koja izaziva uticaje u konstrukciji. Ona mogu biti:  direktna dejstva tj. opterećenja koja direktno deluju na konstrukciju: o sopstvena težina, o stalno opterećenje, o korisno opterećenje, o klimatska opterećenja: sneg, vetar, itd., o hidrauličko opterećenje, o opterećenje koje se sa tla prenosi na konstrukciju, i dr.  indirektna dejstva su prinudne deformacije koje mogu da nastanu usled termičkih uticaja, neravnomernog sleganja i dr. Prema promenljivosti u toku vremena dejstva mogu biti:  stalna dejstva (G) koja deluju na konstrukciju tokom čitavog njenog životnog veka ili njegovog značajnog dela i koja su po pravilu statičkog karaktera. U stalna dejstva spadaju direktna dejstva kao što su: sopstvena težina, stalno opterećenje usled opreme ili ne konstrukcijskih elemenata, kao i sile prednaprezanja i indirektna dejstva kao što su: skupljanje, tečenje i nejednako sleganje temelja;  promenljiva dejstva (Q) koja deluju na konstrukciju tokom određenog vremenskog perioda i podložna su promenama, kako u prostoru tako i u vremenu. U ova dejstva spadaju korisna opterećenja, saobraćajna opterećenja, dejstva vetra, snega i termički uticaji; 2

Zamor materijala predstavlja oštećenje konstrukcijskog elementa u konstrukciji postepenim širenjem pukotine usled učestalog ponavlja naprezanja.

2016. / II izdanje


35



incidentna dejstva (A) čija je verovatnoća pojave relativno mala i koja se mogu i ne moraju javiti tokom životnog veka konstrukcije. U ovu grupu spadaju: eksplozije, udari vozila/brodova, iskliznuća vozova iz šina, kao i seizmički uticaji (𝑨𝑬 ). U zavisnosti od promenljivosti položaja u prostoru dejstva se mogu podeliti na:  nepokretna (fiksna) dejstva koja ne menjaju položaj, pravac i smer delovanja i  slobodna dejstva koja menjaju mesto delovanja i intenzitet. Prema odgovoru konstrukcije na njihova delovanja, dejstva mogu da budu:  statička i  dinamička. Sva dejstva se u proračunu prema graničnim stanjima tretiraju kao slučajne promenljive, pa kao takva moraju da budu predstavljena odgovarajućim reprezentativnim vrednostima odnosno karakterističnom vrednošću 𝐹𝑘 . Stalna dejstva u većini slučajeva mogu da se predstave sa jednom karakterističnom vrednošću 𝐺𝑘 . U suprotnom kada su varijacije značajne (>5%) ili kada je konstrukcija veoma osetljiva na promenu stalnog opterećenja, neophodno je razmatrati dve karakteristične vrednosti stalnog dejstva: gornju 𝐺𝑘,𝑠𝑢𝑝 (nepovoljna) i donju 𝐺𝑘,𝑖𝑛𝑓 (povoljna). Za razliku od stalnih dejstava promenljiva dejstva se ne mogu predstaviti jednom reprezentativnom vrednošću. Zato se pored karakteristične vrednosti 𝑸𝒌 za potrebe proračuna koriste još tri reprezentativne vrednosti: vrednost za kombinacije, česta vrednost, kvazi-stalna vrednost. Dejstva se kombinuju tako da daju najnepovoljniji uticaj na konstrukciju za granično stanje koje se razmatra. Dejstva, koja se fizički ne mogu pojaviti istovremeno ne uzimaju se istovremeno u kombinacijama. Evrokod SRPS EN 1990 propisuje kombinacije za različita granična stanja i proračunske situacije.

3.3.4 Dejstva na mostove Mostovi su usled svog položaja i namene na određenoj lokaciji tokom vremena izgradnje i eksploatacije izloženi različitim dejstvima koja izazivaju uticaje u njima. Izborom noseće konstrukcije za savladavanje prepreke i ostvarenje namene mosta dakle izborom materijala od koga će most biti izgrađen određuje se i osnovno opterećenje mosta – sopstvena težina kao i opterećenje usled svojstava materijala (npr. tečenje i skupljanje betona, prednaprezanje). Izborom načina izgradnje noseće konstrukcije određuje se i opterećenje od faza građenja i neophodne opreme pri građenju. Jednako važna su dejstva na mostu koja proizilaze iz njegove osnovne namene (prevođenje puta, pruge i/ili pešaka sa jedne na drugu stranu prepreke) – korisna saobraćajna opterećenja kao i opterećenja usled odgovarajuće opreme na mostu (hidroizolacija, asfaltni slojevi, pešačke staze, ograde, sistemi za odvodnjavanje i vođenje instalacija, rasvetni stubovi i sl.) – dodatna stalna opterećenja od ne konstruktivnih elemenata mosta. Saobraćajna opterećenja izazivaju osim vertikalnih i horizontalna opterećenja – horizontalne sile od kočenja ili zaustavljanja i centrifugalne sile kod mostova u krivinama. Zbog svoje pokretljivosti izazivaju još i dinamičke uticaje usled interakcije 2016. / II izdanje

36


korisnika (vozila ili pešaka) i samog mosta, a na koje utiču činioci kao što su hrapavost puta ili karakteristike “vešanja” vozila. Zbog svog položaja u određenoj sredini mostovi su izloženi klimatskim uticajima (dejstvo vetra, temperaturna delovanja, opterećenje napadalim snegom i sl.), prirodnim pojavama (strujanje vode koje deluje na donji stroj, zaleđivanje vode na mostu ili u vodotoku, pomeranje ili sleganje tla, dejstvo zemljotresa u seizmički aktivnim područjima). Na mostu ili ispod mosta moguća su incidentna dejstva od sudara, udara vozila u ograde, ivičnjake, iskakanja voza iz šina, udara u nosive elemente mosta (udar vozila koje se kreće ispod mosta u stub nadvožnjaka, udar broda u delove mosta u vodotoku ili udar vozila u pilon mosta). Verovatnoću pojave ovih delovanja moguće je smanjiti adekvatnom zaštitom (odbojna ograda, plutajući zaštitni elementi) ili ih potpuno onemogućiti odabirom drugačije dispozicije mosta (npr. upeti nadvožnjak preko saobraćajnice). Noseću konstrukciju mosta treba projektovati i graditi tako da bez oštećenja ili neprihvatljivih deformacija može primiti sva dejstva koja se pojavljuju tokom izgradnje i prilikom eksploatacije i životnog veka mosta. Međutim ovaj problem kod mostova je veoma složen zbog:  velikog broja različitih dejstava na mostove;  njihove raznolikosti u delovanju i u svojstvima (stalna, promenljiva ili incidentna, statička ili dinamička, nepomerljiva ili slobodna);  njihove promenljivosti za vreme delovanja (npr. brzina vetra);  njihove promenljivosti za vreme životnog veka mosta (povećanje prometa na mostu, razvoj novih tipova vozila, veće brzine vozila i sl.);  vrlo velike mogućnosti pojava u različitim kombinacijama (npr. dejstvo vetra na most pod saobraćajnim opterećenjem i kada je most bez prometa i sl.). U Tabeli 3.1 prikazana su osnovna svojstva i odgovarajući SRPS EN standardi (Slika 3.12) na osnovu kojih se mogu odrediti karakteristične vrednosti navedenih dejstava u mostogradnji.

Tabela 3.1 – Pregled i klasifikacija dejstava u mostogradnji Dejstvo sopstvena težina i stalno opterećenje saobraćajno opterećenje na mostovima sneg vetar temperatura tokom izvođenja radova incidentna dejstva seizmika

Klasifikacija

Vrsta

Priroda

stalno – G

direktno

statičko

promenljivo – Q

direktno

dinamičko

direktno

statičko

promenljivo – Q ili incidentno – A promenljivo – Q promenljivo – Q promenljivo – Q ili incidentno – A incidentno – A ili promenljivo – Q seizmičko – 𝐴𝐸

Referentni standard SRPS EN 1991-1-1 SRPS EN 1991-2 (en) SRPS EN 1991-1-3

direktno statičko/dinamičko SRPS EN 1991-1-4 indirektno statičko SRPS EN 1991-1-5 direktno statičko/dinamičko SRPS EN 1991-1-6 (en) indirektno direktno statičko/dinamičko SRPS EN 1991-1-7 (en) indirektno indirektno dinamičko SRPS EN 1998-1

2016. / II izdanje


37

Slika 3.12 – Povezanost Evrokodova za proračun mostova

3.3.5 Dinamički uticaji na mostove usled korisnog opterećenja Korisna – saobraćajna opterećenja na mostovima imaju danas sve veći izrazito dinamički karakter. Stalni porast brzine u saobraćaju, znatno veća učestalost prelazaka, veće ukupne težine vozila i osovinskih pritisaka kao i sve intenzivnije promene drugih saobraćajnih karakteristika doveli su do potrebe celovite analize dinamičkih pojava. Pokretno opterećenje deluje na most kao celinu, a posebno na noseću konstrukciju izazivajući veće uticaje u poređenju sa statičkim opterećenjem istog intenziteta. Danas se kod uobičajenih konstrukcija mostova primenjuje pristup da se dinamička opterećenja jednostavno svode na statička, tako što se statička opterećenja uvećavaju dinamičkim faktorom. Veličina dinamičkog faktora varira u zavisnosti od velikog broj parametara kako od sklopa i vrste saobraćajnog sredstva tako i od nosive konstrukcije mosta. U većini slučajeva kreće se u granicama od 1,0 do 2,0.

2016. / II izdanje

38


4. ŽELEZNIČKI MOSTOVI 4.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE Glavni elementi noseće konstrukcije tipičnog čeličnog železničkog mosta su:  kolovoz;  kolovozno nosači – podužni i poprečni;  glavni nosači;  spregovi za prijem dejstva vetra;  spreg za prijem bočnih udara;  spreg za prijem sile kočenja;  poprečna ukrućenja;  ležišta. Osnovni elementi noseće čelične konstrukcije jednokolosečnog železničkog mosta sa normalnim kolosekom, prikazani su na Slici 4.1, na primeru zatvorenog mosta sa rešetkastim glavnim nosačima i otvorenim kolovozom.

Slika 4.1 – Elementi noseće čelične konstrukcije železničkog mosta 2016. / II izdanje


Legenda uz Sliku 4.1: 1. gornji pojas glavnog nosača; 2. donji pojas glavnog nosača; 3. dijagonala glavnog nosača; 4. vertikala glavnog nosača; 5. vertikala kosog portala; 6. rigla portala; 7. poprečni nosač; 8. krajnji poprečni nosač; 9. podužni nosač; 10. konzola; 11. dijagonala sprega za prijem bočnih udara;

39

12. vertikala sprega za prijem bočnih udara; 13. dijagonala donjeg sprega za prijem dejstva vetra; 14. dijagonala gornjeg sprega za prijem dejstva vetra; 15. vertikala gornjeg sprega za prijem dejstva vetra; 16. dijagonala sprega za prijem sile kočenja; 17. vertikala sprega za prijem sile kočenja.

4.2 ŠIRINA ŽELEZNIČKIH MOSTOVA Širina železničkih mostova zavisi od položaja kolovoza, širine slobodnog profila šinskog saobraćajnog sredstva, broja koloseka, ispunjenja uslova za stabilnost protiv preturanja mostovske konstrukcije usled dejstva vetra i kod mostova u krivini od poluprečnika krivine. Najmanja potrebna širina mosta, na primeru sa kolovozom na donjem pojasu, određuje se tako da od glavnog nosača do slobodnog profila ostane minimalno rastojanje od 5 cm. Tako se za most poprečnog preseka na Slici 4.2 širina mosta b sračunava prema izrazu: 𝑏 = 𝐵 + 2𝑎 + 𝑐.

Slika 4.2 – Određivanje širine železničkog mosta sa kolovozom na donjem pojasu 2016. / II izdanje

40


4.3 KOLOVOZ I KOLOVOZNI NOSAČI 4.3.1 Otvoreni kolovoz Otvoreni kolovoz se sastoji od šina i pragova, pratećih elemenata za vezu šina i pragova, perforiranog rebrastog lima, odbojnih (zaštitnih) šina, zaštitne grede i dr. Kod otvorenog kolovoza šine su pričvršćene za pragove koji naležu na podužne nosače a oni su oslonjeni na poprečne nosače koji su vezani za glavne nosače Slika 4.3. Treba naglasiti da se šine na mostovima postavljaju kao kontinualne, sa zavarenim nastavcima.

Slika 4.3 – Otvoreni kolovoz

Prednost otvorenog kolovoza je u relativno maloj sopstvenoj težini i jednostavnoj izradi i montaži u odnosu na zatvoreni kolovoz. Nedostaci otvorenog kolovoza su: bučnost, „tvrdoća“ u vožnji, slabija korozivna otpornost i neprimenljivost u prelazu preko drugih saobraćajnica. Pragovi su najčešće od impregniranog hrastovog ili bukovog drveta ili od prethodno napregnutog betona. Dimenzije poprečnog preseka praga zavise od njihovog raspona-osnog razmaka podužnih nosača. Tipski pragovi h/b=26/24 cm, primenjuju se za uobičajene raspone od 1,80 m. Čisti razmak između pragova je ograničen na maksimum 400 mm, iz razloga obezbeđenja oslanjanja točkova voza pri iskliznuću. Za ovaj slučaj iskliznuća predviđa se unutar koloseka i par zaštitnih šina, koje se nalaze još i po 10 m izvan mosta gde su na krajevima povijene ka sredini koloseka. Postavljanje zaštitnih šina obavezno je za mostove raspona većeg od 20 m i za mostove u krivini sa radijusom krivine 𝑅 ≤ 500 𝑚. Rešenje otvorenog kolovoza sa pratećim elementima prikazano je na Slici 4.4.

2016. / II izdanje


41

Slika 4.4 – Otvoreni kolovoz sa pratećim elementima

Za normalan kolosek uobičajena je upotreba pragova dužine 2,7-4,0 m. Međutim kada na mostu ne postoje posebne pešačke revizione staze (za službeno osoblje), tada se koriste pragovi većih dužina od 4,0m da bi se na njih postavio patos sa obe strane izvan koloseka. Dve moguće dispozicije rasporeda pragova prikazane su na Slici 4.5.

Slika 4.5 – Varijante raspored pragova za postavljanje patosa sa obe strane koloseka

Pragovi se za podužne nosače mogu vezati fiksno (Slika 4.6) ili pokretno u odnosu na podužni pravac mosta.

2016. / II izdanje

42


Slika 4.6 – Fiksno oslanjanje pragova na podužne nosače

4.3.2 Zatvoreni kolovoz Savremeni železnički mostovi se sve više izvode sa zatvorenim kolovozom, koji se može ostvariti sa ili bez zastora. Zatvoreni kolovoz se inače gotovo redovno primenjuje na mostovima iznad puteva i ulica, pošto neposredno štiti saobraćajnice ispod mosta od otpadaka iz voza. Zbog krutosti kolovozne ploče u svojoj ravni kod ovih tipova mostova otpada potreba za posebnim konstrukcijama spregova: za prijem dejstava vetra u nivou kolovoza, protiv kočenja i protiv bočnih udara. Zatvorenim kolovozom sa zastorom postiže se veći komfor vožnje: „mekoća“ u vožnji, smanjena bučnost, manji dinamički udari. Zatvorenim kolovozom sa zastorom vrlo se pogodno rešava poprečni nagib koloseka u krivini ili nagib, kao i prelom nivelete na mostu. Nedostaci zatvorenog koloseka sa zastorom su povećana građevinska visina i veća sopstvena težina, naime:  zatvoreni kolovoz sa zastorom 55 kN/m;  zatvoreni kolovoz bez zastora 8 kN/m;  otvoreni kolovoz 12 kN/m. Zastor se polaže u koritu od armiranog betona ili u koritu od zavarenih čeličnih limova tj. neposredno ga nosi armirano betonska ploča ili čelični kolovozni lim. Tucanički zastor u armirano betonskom koritu racionalno se može koristiti kod mostova gde je armirano betonska kolovozna ploča spregnuta sa čeličnim glavnim nosačima (Slika 4.7).

2016. / II izdanje


43

Slika 4.7 – Spregnuta armirano betonska ploča sa sandučastim čeličnim glavnim nosačem, most raspona 35,0 m na pruzi Beograd-Bar

Zatvoreni kolovoz sa zastorom u koritu od zavarenih čeličnih limova se u poslednje vreme najviše primenjuje. Pri tome kolovozni lim (normalne debljine 12 mm) se izvodi u sklopu ortotropne ploče, koju pored kolovoznog lima mogu da formiraju:  samo poprečna rebra (poprečni nosači na razmaku 500-900 mm) Slika 4.8, ili i  podužna rebra (podužna ukrućenja na razmaku 300-600 mm) i poprečna rebra (razmak poprečnih nosača 1500-3000 mm), Slika 4.9.

Slika 4.8 – Zatvoreni kolovoz sa kolovoznim limom na poprečnim nosačima (ortotropna ploča kolovoza bez podužnih ukrućenja) 2016. / II izdanje

44


Slika 4.9 – Zatvoreni kolovoz sa kolovoznim limom ukurćenim podužnim i poprečnim rebrima (svi zajedno formiraju ortotropnu ploču) u sklopu limenog glavnog nosača sandučastog preseka

Podužna ukrućenja ortotropne ploče su kontinualno postavljena kroz odgovarajuće proreze u poprečnim nosačima i rade zajedno sa ravnim kolovoznom limom u sklopu glavnog nosača. Poprečni nosači, odnosno poprečna rebra sa delom kolovoznog lima kao pojasom su sastavni deo poprečnog konstrukcijskog sistema. Dakle ravni kolovozni lim treba da se posmatra kao noseći element napregnut delom na savijanje a delom membranski, uzimajući u obzir i dejstvo vertikalnog opterećenja između podužnih i poprečnih rebara. Kolovozna tabla (ravni kolovozni lim) se proračunava sa svojom sadejstvujućom širinom i u sklopu podužnih, poprečnih i glavnih nosača. Posebnu pažnju treba posvetiti odgovarajućoj antikorozivnoj zaštiti čeličnih limova „korita“ koji nosi zastor, što se izvodi višeslojnim premazima na bazi bitumena i epoksi smola. Uslov je takođe da se efikasno odstranjuje atmosferska voda sa kolovoznog lima. Kod jednokolosečnih mostova kolovozni lim ima obično dvostrani poprečni nagib ka sredini min 2% (Slika 4.8). Kolovozna tabla sa bočnim limovima „korita“ treba da se zaštiti slojem livenog asfalta (debljine oko 25 mm) zbog mehaničkih oštećenja prilikom nanošenja tucaničkog zastora.

4.3.3 Kolovozni nosači otvorenog koloseka Kolovozni nosači otvorenog kolovoza sastoje se od podužnih i poprečnih nosača. Pokretno opterećenje se preko šina i pragova prenosi na podužne nosače koji ga predaju poprečnim nosačima (na koje se oslanjaju), a sa kojih se dalje ono prihvata glavnim nosačima. Dakle, kolovozni nosači prvenstveno imaju ulogu da prihvate vertikalno opterećenje, kako stalno (od sopstvene težine kolovoza i od njih samih), tako i pokretno (od voza). Međutim, oni su takođe opterećeni i horizontalnim silama: u poprečnom pravcu deluju bočni udari voza, kao i opterećenje od vetra na voz i na kolovoz; a u podužnom pravcu

2016. / II izdanje


45

deluju sile usled kočenja i pokretanja voza. Da bi se ublažilo sekundarno naprezanje kolovoznih nosača usled ovih dodatnih horizontalnih uticaja, po pravilu se na mostovima sa otvorenim kolovozom, u nivou kolovoza (ili njegovoj neposrednoj blizini) postavljaju horizontalni spregovi: za prijem bočnih udara, za prijem sile kočenja i za prijem dejstva vetra, Slika 4.10.

Slika 4.10 – Šematski prikaz položaja kolovoznih i glavnih nosača (sa spregom za prijem bočnih udara) u osnovi za jednokolosečni železnički most sa otvorenim kolovozom

Podužni nosači U statičkom pogledu podužni nosači su kontinualni nosači na elastičnim osloncima pošto se njihovo kontinuiranje vrši preko poprečnih nosača (elastičnih oslonaca). Podužni nosači mogu biti valjani (I, IPE, IPB) ili limeni. Razmak poprečnih nosača 𝜆 odgovara rasponu podužnih nosača i on obično iznosi 4,0 – 7,0 m. Visina podužnih nosača obično iznosi 𝜆/10 - 𝜆/7. U pogledu visinskog položaja podužni nosači mogu da leže preko poprečnih, da su gornje ivice podužnih i poprečnih nosača u istom nivou (Slika 4.11), ili da su podužni nosači ograničeno upušteni u odnosu na poprečne.

Slika 4.11 – Veza podužnih nosača sa poprečnim u slučaju poklapanja njihovih gornjih ivica 2016. / II izdanje

46


Krajnji prag otvorenog kolovoza postavlja se na konzolnim prepustima podužnih nosača, Slika 4.12.

Slika 4.12 – Rešenje prelaznice za otvoreni kolovoz železničkog mosta

Poprečni nosači Poprečni nosači su opterećeni vertikalnim koncentrisanim silama na mestima priključaka podužnih nosača, kao i sopstvenom težinom. U slučaju da na mostu sa otvorenim kolovozom ne postoji poseban spreg za prijem sila kočenja, tada su poprečni nosači opterećeni i dodatnim podužnim silama od kočenja (i pokretanja) voza. U statičkom pogledu poprečni nosači su proste grede raspona b, koji je jednak osnom razmaku glavnih nosača. Visina poprečnih nosača kod jednokolosečnih mostova iznosi okvirno 𝑏/7 - 𝑏/5,5. Poprečni nosači u sklopu podužnog sprega za prijem dejstva vetra uz kolovoz predstavljaju vertikale sprega. Takođe poprečni nosači obezbeđuju poprečnu krutost mosta u sklopu poluokvira, poprečnih ukrućenja, zatvorenih portala i sl. Poprečni nosači se uobičajeno računaju kao proste grede. Položaj montažnih veza poprečnog nosača za glavne nosače može se izvesti na dva načina, prikazana na slikama 4.13 i 4.14.

2016. / II izdanje


47

Slika 4.13 – Dva moguća položaja montažnih veza poprečnih i glavnih nosača

Slika 4.14 – Različita rešenja veze poprečnog nosača za donji pojas rešetkastog glavnog nosača (c ), d) sa vertikalama i a), b) bez vertikala)

4.4 SPREGOVI I POPREČNA UKRUĆENJA 4.4.1 Uvod Glavni nosači mostovskih konstrukcija, ukoliko nisu koncipirani kao prostorni (već kao linijski – ravanski), primaju i nose opterećenje samo u svojoj – vertikalnoj ravni. S toga se prihvatanje horizontalnog opterećenja, upravnog na ravan glavnih nosača, poverava spregovima za prijem dejstva vetra i poprečnim ukrućenjima (spregovima). Pored ove osnovne funkcije ovi spregovi imaju ulogu u smanjivanju dužine izvijanja pritisnutih pojaseva glavnih nosača. Horizontalno opterećenje upravno na osu kolovoza usled bočnih udara železničkih vozila poverava se spregu za prijem bočnih udara. Podužne horizonatlne sile usled kočenja (ili 2016. / II izdanje

48


pokretanja) voza prihvataju spregovi za prijem sile kočenja. U slučaju zatvorenih kolovoza otpadaju spregovi protiv bočnih udara i za prijem sile kočenja. Broj, tip, položaj i raspored spregova definisan je opštim dispozicijskim rešenjem mosta, zavisno od njegove namene (jednokolosečni, dvokolosečni, drumski, železnički i dr.), tipu glavnih nosača (limeni nosači I preseka ili sandučastog preseka; spregnuti, sa ortotropnom pločom, rešetkasti nosači sa kolovozom na donjem ili gornjem pojasu), kao i od konstruktivnog sistema mosta. Kruta kolovozna ploča (čelična-otrtotropna ili armirano betonska-spregnuta) zamenjuje spregove u ravni kolovoza, odnosno predstavlja spreg za prijem dejstva vetra u ravni kolovoza.

4.4.2 Spregovi za prijem dejstva vetra Spreg za prijem dejstva vetra izvodi se obično kao rešetkasti nosač sa paralelnim pojasevima. Pojasevi su definisani položajem glavnih nosača, a vertikale (po pravilu) položajem poprečnih nosača. Spreg za prijem dejstva vetra svoje reakcije predaje mostovskim ležištima bilo neposredno (donji spreg), bilo posredno (gornji spreg) preko oslonačkih ukrućenja. Statički sistem sprega za prijem dejstva vetra u većini slučajeva je prosta greda. Na Slici 4.15 prikazani su sistemi spregova za prijem dejstva vetra sa različitom konfiguracijom ispune.

Slika 4.15 – Različite konfiguracije ispune spregova za prijem dejstva vetra 2016. / II izdanje


49

Sistem sa prostom trougaonom ispunom (Slika 4.15 a)) primenjuje se za uske i male mostove, dok se spreg sa ukrštenim dijagonalama (Slika 4.15 b)) najčešće upotrebljava za srednje i veće mostove u vidu sprega za prijem dejstva vetra u ravni kolovoza. Za gornji spreg, iz estetskih razloga, obično se upotrebljava sistem sa rombičnom ispunom sa (Slika 4.15 e)) ili bez vertikala pod f). Sistem sa vertikalama omogućava smanjivanje dužine izvijanja pritisnutog pojasa glavnog nosača na polovinu za izvijanje u ravni sprega. Pri dimenzionisanju spregova za prijem dejstva vetra treba analizirati dva slučaja:  pritisak vetra na opterećen most i  neopterećen most. Za štapove ispune ovog sprega koriste se valjani profili L, U ili u kombinaciji 2L, 4L, 2U i sl. Veza štapova ispune sprega za pojasne štapove ostvaruje se preko čvornih limova. Moguća rešenja veze čvornog lima za donji pojas glavnog nosača prikazane su na Slici 4.16.

Slika 4.16 – Rešenja veza čvornog lima sprega za prijem dejstva vetra za donji pojas glavnog vezača

4.4.3 Poprečna ukrućenja Poprečna ukrućenja se po pravilu postavljaju upravno na osu mosta u vertikalnoj ravni. Mogu se realizovati kao:  rešetkasta poprečna ukrućenja;  polu okviri i  portali. Kod mostova sa sandučastim (zatvorenim) presekom glavnog nosača nisu potrebni spregovi za prihvatanje uticaja od vetra, kočenja i bočnih udara voza, pošto njihovu ulogu obavlja sam glavni nosač sa svojim torziono krutim zatvorenim poprečnim presekom. Rešetkasta poprečna ukrućenja primenjuju se, samo u slučaju kada je kolovoz na gornjem pojasu, Slika 4.17. 2016. / II izdanje

50


Slika 4.17 – Najčešće primenjivana rešenja za rešetkasta poprečna ukrućenja

Poprečna ukrućenja oblika polu okvira se predviđaju najčešće kod otvorenih mostova (mostova bez gornjeg sprega za prijem dejstva vetra), gde on treba da obezbedi određenu krutost pritisnutom pojasu (punog limenog ili rešetkastog nosača) na izvijanje izvan ravni glavnog nosača (Slika 4.18). U ovom slučaju poprečni nosači, zajedno sa vertikalama kod rešetkastih glavnih nosača, odnosno sa dijafragmama (limovima) kod limenih glavnih nosača, obrazuju poprečna ukrućenja mosta u obliku polu okvira koji služe da ukrute slobodne pojaseve nosača, tako što ih dovode u vezu sa donjim spregom za prijem dejstva vetra i time obezbeđuju njihovu stabilnost na uzvijanje u horizontalnoj ravni. Ova ukrućenja pogodna su i za mostove sa kolovozom na gornjem pojasu koji imaju pune limene glavne nosače.

Slika 4.18 – Poprečna ukrućenja oblika polu okvira

Treći tip poprečna ukrućenja u vidu okvira ili portala primenjuje se kod zatvorenih mostova sa kolovozom na donjem pojasu, tj. kod takvih mostova gde konstruktivna visina glavnih nosača mosta omogućava da se mogu obrazovati kako gornji spreg, tako i sama portalna ukrućenja. Ovakvi portali služe da prenesu reakcije gornjeg sprega za prijem dejstva vetra na ležište mosta. Po svom položaju mogu biti vertikalni ili kosi. Mogući položaji portala 2016. / II izdanje


51

kod rešetkastih glavnih nosača statičkih sistema proste grede i kontinualne grede prikazani su na slici 4.19.

Slika 4.19 – Položaj portala kod rešetkastih glavnih nosača sistema proste i kontinualne grede

Portal formiraju: poprečni nosač, vertikala ili dijagonala glavnog nosača i rigla. Rigla portala može biti puna ili rešetkasta (Slika 4.20). S obzirom da je njihov položaj na mostu vrlo uočljiv potrebno je posebno obratiti pažnju na njihovo estetsko oblikovanje (Slika 4.21).

Slika 4.20 – Oblici rešetkastih rigli portala

2016. / II izdanje

52


Slika 4.21 – Rešenja krute veze rigle portala sa glavnim nosačem

4.4.4 Raspored spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja Najveći uticaj na raspored spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja je položaj kolovoza na mostu (kolovoz na gornjem pojasu, donjem pojasu ili polu upušten kolovoz), kao i konstruktivni sistem glavnih nosača.

Puni glavni nosači sistema proste grede Moguća rešenja međusobnog položaja spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod punih glavnih nosača sistema proste grede data su na Slici 4.22. Rešenje pod a) kod kolovoza na gornjem pojasu sa gornjim i donjim spregom za prijem vetra i rešetkastim poprečnim ukrućenjima na krajevima mosta (kod oslonca). Gornji spreg za prijem vetra svoje reakcije predaje ležištima preko poprečnih ukrućenja a donji spreg direktno. Rešenje pod b) kod kolovoza na gornjem pojasu, jednim gornjim spregom za prijem vetra i poprečnim rešetkastim ukrućenjima na međusobnom rastojanju od 2,0 do 3,0 m. Srednja poprečna ukrućenja su slabija od krajnjih jer prihvataju samo odgovarajući deo pritiska vetra koji pripada donjem pojasu. Jača krajnja (oslonačka) poprečna ukrućenja imaju funkciju da prenesu reakcije gornjeg sprega protiv vetra na ležišta.

2016. / II izdanje


53

Rešenje pod c) kod polu upuštenog kolovoza sa jednim spregom za prijem vetra u ravni gornjih pojaseva poprečnih nosača. Primenjuje se kada gornji i donji pojasevi glavnih nosača nisu daleko od horizontalnog sprega za prijem vetra. Rešenje pod d) kod polu upouštenog kolovoza sa jednim spregom za prijem vetra u ravni donjih pojaseva poprečnih nosača. Pošto rastojanje između horizontalnog sprega za prijem vetra i donjih pojaseva glavnih nosača nije malo, primenjuje se rešetkasta poprečna ukrućenja. Prijem reakcije sprega za prijem vetra je istovetno kao i u prethodnom slučaju. Rešenje pod e) kod upuštenog kolovoza sa donjim spregom za prijem vetra koji je formiran od donjih pojaseva glavnih nosača – pojasevi sprega, vertikala-poprečni nosači i dijagonala. Pritisnuti pojasevi glavnog nosača dovode se u vezu sa donjim spregom za prijem dejstva vetra preko poprečnih ukrućenja, koja su u ovom slučaju polu okviri obrazovani od poprečnih nosača i ukrućenja vertikalnog lima glavnog nosača, zajedno sa konzolnim limovima u uglovima između poprečnih i glavnih nosača.

Slika 4.22 – Različiti položaji spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod punih glavnih nosača sistema proste grede, sa otvorenim kolovozom 2016. / II izdanje

54


Rešetkasti glavni nosači sistema proste grede

Slika 4.23 – Različiti položaji spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod rešetkastih glavnih nosača sistema proste grede

2016. / II izdanje


55

Moguća rešenja međusobnog položaja spregova za prijem dejstva vetra i poprečnih ukrućenja kod rešetkastih glavnih nosača sistema proste grede data su na Slici 4.23. a) Kod rešetkastih glavnih nosača mostova sa kolovozom na gornjem pojasu postavljaju se dva horizontalna sprega za prijem vetra (u nivoima gornjeg i donjeg pojasa) i poprečna ukrućenja na krajevima mosta. Kada su u pitanju mostovi sa trapeznim rešetkastim glavnim nosačima, koji se oslanjaju pri gornjem pojasu, postavljaju se kosa krajnja poprečna ukrućenja i eventualno nekoliko srednjih poprečnih među ukrućenja. b) Kod polu upuštenog kolovoza kada poprečni nosači leže neposredno ispod gornjih pojaseva glavnih nosača, a podužni nosači su preko poprečnih, gornji spreg za pijem vetra postavlja se u ravni gornjih pojaseva poprečnih nosača. U ravni donjih pojaseva glavnih nosača leži donji spreg za prijem vetra. c) U slučaju polu upuštenog kolovoza, kada poprečni nosači leže dalje od gornjih pojaseva glavnih nosača, tada gore ne može da se obrazuje spreg za prijem dejstva vetra, te se ovaj postavlja samo u nivou donjih pojaseva glavnih nosača. Horizontalne sile sa kolovoza prenose se preko srednjih poprečnih ukrućenja (kod svakog poprečnog nosača) na donji spreg za prijem vetra. d) Kod kolovoza na donjem pojasu (otvoren most) postavlja se samo jedan horizontalan spreg za prijem vetra, i to u ravni donjih pojaseva glavnih nosača. Horizontalne sile sa čvorova gornjih pojaseva glavnih nosača prenose se na horizontalni spreg za vetar preko polu okvira koje formiraju: poprečni nosači, vertikale glavnih nosača i ukrućenja u uglovima između njih. Rešenja međusobnih položaja spregova za prijem dejstva vetra i portala kod zatvorenih mostova sa kolovozom na donjim pojasevima rešetkastih glavnih nosača prikazana su na Slici 4.24.

Slika 4.24 – Različiti međusobni položaji spregova za prijem dejstva vetra i portala kod zatvorenih mostova 2016. / II izdanje

56


Razlikuje se tri sledeća slučaja: a) Reakcije gornjeg sprega za prijem vetra prenose se na ležišta preko portala statičkog sistema zatvorenog okvira. b) Kod rešetkastih glavnih nosača trapeznog oblika mogu se takođe primeniti vertikalni portali (sistema zatvorenog okvira) koji se formiraju u poprečnom preseku gde leže prve vertikale glavnih nosača. U ovom slučaju horizontalne reakcije portala prihvata donji spreg za prijem vetra, a vertikalne reakcije dodatno opterećuju rešetkaste glavne nosače. c) Drugo rešenje kod rešetkastih glavnih nosača trapeznog oblika podrazumeva prijem reakcija gornjeg sprega za prijem vetra preko kosih portala, statičkog sistema okvira na dva zgloba.

4.4.5 Spreg za prijem bočnih udara Spreg za prijem bočnih udara povezuje podužne kolovozne nosače u vidu horizontalnog rešetkastog nosača sa paralelnim pojasevima čiji su oslonci poprečni nosači (Slika 4.25). Ovaj spreg prihvata sile usled bočnih udara točkova vozila, dejstva vetra na saobraćajnu traku i centrifugalne sile kod mostova u krivini. Ovaj spreg takođe, osigurava stabilnost pritisnutih pojaseva podužnih kolovoznih nosača na bočno torziono izvijanje.

Slika 4.25 – Varijantna rešenja sprega za prijem bočnih udara

2016. / II izdanje


57

Spreg za prijem bočnih udara najbolje je postaviti u gornjoj trećini visine podužnih nosača. Ugao koji zaklapaju dijagonale sprega treba da iznose oko 45°, jer se u protivnom dobijaju veći čvorni limovi. Bočni udari točkova vozila deluju u visini gornje ivice šine (GIŠ), a uvode se u proračun kao koncentrisane horizontalne sile koje deluju poprečno na kolosek. Na Slici 4.26 dato je konstruktivno rešenje veza štapova ispune sprega za prijem bočnih udara za podužne nosače, koje su izvedene visokovrednim zavrtnjevima (VVZ), koji spajaju štapove ispune za čvorne limove zavarene za podužne nosače.

Slika 4.26 – Ispuna sprega za prijem bočnih udara vezana VVZ za zavarene čvorne limove

4.4.6 Spreg za prijem sile kočenja Spregovi za prijem sile kočenja prihvataju podužne horizontalne sile 𝐻𝑘 koje se javljaju pri kočenju ili pokretanju vozila koji prelazi preko mosta. U slučaju savremenog zatvorenog kolovoza, sile od kočenja/pokretanja voza prenose se preko kolovozne table direktno na glavne nosače, pa tada nema sprega za prijem sila kočenja. Podužne horizontalne sile nastaju trenjem na kontaktu točkova i šine, te se preko šina, pragova i podužnih nosača prenose na poprečne nosače, koji se pri tome dodatno nepovoljno naprežu i to savijanjem oko svoje slabije glavne centralne ose inercije. Spregovi za prijem sila kočenja prihvataju ove podužne horizontalne sile od podužnih nosača i predaju ih glavnim nosačima (Slika 4.27)., rasterećujući pri tome poprečne nosače od nepovoljnog dejstva sila kočenja/pokretanja železničkih vozila. Kod železničkih mostova sa otvorenim kolovozom stoga treba postaviti bar jedan spreg za kočenje kod jednokolosečnih mostova raspona preko 25,0 m, a kod dvokolosečnih mostova za raspone veće od 15,0 m. Najpovoljnije rešenje je ove spregove postaviti u sredini raspona mosta. Najbolje je da se jednom spregu za kočenje poveri da pokrije sekciju koloseka dužine do 60,0 m, pri čemu se spreg za prijem sila kočenja postavlja u sredini te sekcije (Slika 4.27). 2016. / II izdanje

58


Slika 4.27 – Prijem sila od kočenja/pokretanja voza kod jednokolosečnog mosta sa otvorenim kolovozom, sistema proste grede

Spreg za prijem sila kočenja je rešetkaste konstrukcije koja obično leži u ravni donjeg sprega za prijem dejstva vetra. Tada se štapovi sprega za prijem dejstva vetra ujedno koriste i za spreg za prijem sila kočenja. Na slici 4.28 prikazano je nekoliko uobičajenih oblika spregova kod jednokolosečnih mostova.

Slika 4.28 – Različiti oblici sprega za prijem sila kočenja kod jednokolosečnih mostova

Statičke šeme za proračun sprega za prijem sila kočenja prikazane su na Slici 4.29. Oslonci ovog sprega su glavni nosači. Kako sile kočenja/pokretanja imaju alternativni smer, to je za štapove ovog sprega merodavno dimenzionisanje za sile pritiska.

Slika 4.29 – Statičke šeme sprega za prijem sila kočenja 2016. / II izdanje


59

4.5 GLAVNI NOSAČI Statički sistem i tip glavnih nosača određuje konstruktivni sistem mosta, pregled konstruktivnih sistema savremenih mostova (uključujući i železničke) je dat u narednom poglavlju. U cilju lakšeg razumevanja ove složene tematike, ovde će biti izložena dva osnovna tipa glavnih nosača železničkih mostova: puni i rešetkasti glavni nosači.

4.5.1 Puni glavni nosači Postoje dva osnovna tipa čeličnih punih glavnih nosača železničkih mostova:  Jednozidni (sa jednim zidom/vertikalnim limom) puni glavni nosači I poprečnog preseka, kojih na jednom mostu ima obično dva ili ponekad tri kod nekih dvokolosečnih ili drumsko-železničkih mostova.  Dvozidni (sa dva rebra/vertikalna lima) puni glavni nosači zatvorenog sandučastog poprečnog preseka. Pored ova dva osnovna tipa punih glavnih nosača kod železničkih mostova sa zatvorenim kolovozom razlikuju se još dva specifična tipa glavnih nosača:  Puni glavni nosači otvorenog preseka sa dva lima i odvojenim donjim pojasnim lamelama, a sa jedinstvenim gornjim pojasem u sklopu ortotropne ploče (Slika 4.30).  Puni glavni čelični nosači otvorenog I preseka ili gore otvorenog U preseka spregnuti sa armirano betonskom kolovoznom pločom.

Slika 4.30 – Glavni nosači sa dva vertikalna lima i dve donje pojasne lamele, sa jedinstvenim gornjim pojasem u sklopu ortotropne ploče kolovoza

2016. / II izdanje

60


Puni glavni nosači savremenih železničkih mostova rade se isključivo kao zavareni limeni nosači, dok se puni limeni nosači u zakovanoj izradi mogu sresti samo na starim izvedenim mostovima. U pogledu maksimalnih raspona racionalne primene punih glavnih nosača železničkih mostova, može se usvojiti da je za:  proste grede max 40,0 m;  kontinualne grede max 100,0 m. Visine jednozidnih punih glavnih nosača kod jednokolosečnih železničkih mostova iznose: 𝑙 𝑙  za proste grede: ℎ = 16 − 10, 

𝑙

𝑙

za kontinualne grede: ℎ = 18 − 12.

Na Slici 4.31 prikazani su najčešće primenjivani statički sistemi sa punim glavnim nosačima. Treba napomenuti da pored grednih nosača svoju primenu nalaze i okvrni sistemi i to pogotovo u gradskim uslovima za prelazak preko ulica ili železničkih pruga.

Slika 4.31 – Statički sistemi punih limenih glavnih nosača

U pogledu dimenzija poprečnih preseka punih glavnih nosača, treba voditi računa o sledećim parametrima:  debljine pojasnih lamela: min 𝑡 = 15 𝑚𝑚, max 𝑡 = 50 𝑚𝑚;  širine pojasnih lamela: max 𝑏 = 26𝑡 za čelik S235, max 𝑏 = 22𝑡 za čelik S275, ℎ ℎ uobičajeno se kreću u granicama 𝑏 = 5,5 − 4 ; 

debljina rebra: min 𝑡 = 10 𝑚𝑚, obično se za visine glavnih nosača ℎ = 1000 − 1500 𝑚𝑚 usvaja 𝑡 = 12 𝑚𝑚, a za visine glavnih nosača veće od ℎ = 2500 𝑚𝑚 usvaja se 𝑡 = 14 𝑚𝑚 ili max 𝑡 = 15 𝑚𝑚.

2016. / II izdanje


61

Za mostove većih raspona, kao i za mostove sa ograničenom građevinskom visinom, kao i posebno za mostove sa nesimetričnim pokretnim opterećenjem – mostovi u krivini, dvokolosečni ili drumsko-železnički mostovi, odnosno za mostove sa zatvorenim kolosekom (veće stalno opterećenje i jednostavno obrazovanje zatvorenog koloseka), pogodno je primeniti sandučaste glavne nosače zbog širih pojaseva, manjih visina, a i zbog veće torzione krutosti poprečnog preseka (Slika 4.32.).

Slika 4.32 – Glavni nosači sandučastog preseka železničkog mosta u krivini

Visine sandučastih glavnih nosača železničkih mostova iznose: 𝑙 𝑙  za proste grede: ℎ = 18 − 12 ; 

𝑙

𝑙


Neprohodni sandučasti glavni nosači treba do su dobro „dihtovani“, a ukoliko to ne može da se kvalitetno obezbedi, treba da se dobro provetravaju i efikasno odvodnjavaju. Prohodni sandučasti glavni nosači treba da imaju obezbeđen ulaz za radnika u unutrašnjost sanduka, kao i omogućenu minimalnu prohodnost, posebno kroz poprečna ukrućenja.

4.5.2 Rešetkasti glavni nosači Rešetkasti glavni nosači su za srednje i nešto veće raspone izuzetno podesni kako za jednokolosečne (Slika 4.33), tako za dvokolosečne i drumsko-železničke mostove (slika 4.34). Rešetkasti glavni nosači sa kolovozom na donjem pojasu su takoreći nezamenljivi kada se većim rasponima premošćuju prepreke sa ograničenom ili malom građevinskom visinom. Rešetkasti glavni nosači nalaze racionalnu primenu za raspone preko 30,0 m za proste grede, odnosno raspone veće od 40,0 m za kontinualne nosače. Danas se, iz estetskih razloga i zbog unifikacije i jednostavnosti izrade, najviše primenjuju geometrijski oblici rešetkastih nosača sa paralelnim pojasevima (pravougaone ili trapezne rešetke). 2016. / II izdanje

62


Slika 4.33 – Železnički most preko Male Rijeke, najveći na pruzi Beograd-Bar a) dispozicija mosta sa rešetkastim kontinualnim glavnim nosačima sa rombičnom ispunom i sekundarnim vertikalama, b) poprečni presek mosta za kolosek u pravcu (otvoren kolovoz), c) poprečni presek mosta za kolosek u krivini (zatvoren kolovoz)

2016. / II izdanje


63

Slika 4.34 – Drumsko železnički most preko Save kod Slavonskog Broda a) dispozicija mosta sa kontinualnim rešetkastim glavnim nosačima ispune sa dijagonalama, b) poprečni presek mosta Ispuna rešetkastih nosača može se realizovati dijagonalama i vertikalama, ili samo dijagonalama (Slika 4.34). Za velike raspone rešetkastih glavnih nosača pribegava se primeni i sekundarne ispune, koja ima za cilj da smanji dužinu izvijanja pojasnih štapova u ravni rešetke (Slika 4.33).

Slika 4.35 – Konstrukcija železničkog mosta sa rešetkastim glavnim nosačima 2016. / II izdanje

64


Visine rešetkastih glavnih nosača iznose: 𝑙 𝑙  za proste grede: ℎ = 9 − 7 ; 

𝑙

𝑙


Kod primene ispune sa dijagonalama i vertikalama optimalni ugao nagiba dijagonala je 45°, a kod ispune samo od dijagonala ugao nagiba je 60° − 65°. Razmak čvorova glavnog nosača obično iznosi od 4,0 – 6,0 m. Štapovi rešetkastih nosača mogu biti: jednozidni i dvozidni. Danas se za mostovske konstrukcije isključivo koriste dvozidni štapovi rešetkastih nosača. Oblik poprečnog preseka štapa bitno zavisi od toga da li štap pripada pojasu ili ispuni, kao i od toga da li je zategnut ili pritisnut ili može biti alternativnog znaka (i zategnut i pritisnut). Na primer kod pritisnutih štapova treba težiti da se sa što manje materijala dobiju što veći momenti inercije oko obe glavne centralne ose inercije tj. da imaju što veće poluprečnike inercije oko obe ose. Stoga je za pritisnute štapove optimalan poprečni presek sandučastog oblika. Mogućnosti oblikovanja pojasnih štapova prikazani su na slici 4.36. Dva osnovna oblika su sandučasti i šeširasti poprečni preseci. Šeširasti poprečni preseci su otvoreni i imaju prednosti pri ostvarivanju vijačnih veza, ali imaju nepovoljnosti zbog umanjene stabilnosti (kada se primenjuju za pritisnute elemente) i veće površine za zaštitu od korozije.

Slika 4.36 – Najčešće primenjivani oblici poprečnih preseka pojasnih štapova

2016. / II izdanje


65

Dimenzije poprečnih preseka pojasnih štapova zavise od raspona mosta 𝑙 i mogu se odrediti na osnovu sledećih empirijskih obrazaca: 𝑙2 (𝑚)



ℎ(𝑐𝑚) = 𝑙(𝑚) −



𝑏(𝑐𝑚) = ℎ(𝑐𝑚) − 0,1 ∙ 𝑙(𝑚) – za nosače srednjih raspona; 𝑏(𝑐𝑚) = ℎ(𝑐𝑚) − 0,2 ∙ 𝑙(𝑚) – za nosače velikih raspona.

400

;

Minimalne unutrašnje dimenzije pojasnog štapa sandučastog preseka, da bi se smatrao prohodnim, treba da iznose: 650 mm širina i 900 mm visina. Visine štapova ispune (dijagonala i vertikala) treba da odgovaraju širini 𝑏 pojasnih štapova (Slika 4.36), kako bi se „pasent“ uvukli između čvornih limova i zatim vezali spojnim sredstvima za iste. Širina štapa ispune (dimenzija u ravni rešetke) preporučuje se da ne prelazi 1/20 njegove sistemne dužine u cilju ograničenja sekundarnih napona (od lokalnih savijanja na krajevima štapa) koji su veći kod širih štapova. Takođe rešetke sa štapovima ispune manjih širina od pojasnih štapova deluju estetski povoljnije. Štapovi ispune se najčešće konstruišu kao I ili H profili ili zavareni I preseci, zatim kao sandučasti preseci a ređe kao višedelni preseci (Slika 4.37). Pritisnuti štapovi ispune rešetkastih glavnih nosača mostova su obično sandučasti preseci formirani zavarivanjem (a ranije višedelni, danas se više ne koriste), a zategnuti štapovi kao I preseci.

Slika 4.37 – Oblici poprečnih preseka štapova ispune

Veze štapova ispune za čvorne limove obično se ostvaruju VVZ sa punom silom pritezanja (Slika 4.38) a u nekim slučajevima i zavarivanjem. U cilju obezbeđenja boljeg naleganja 2016. / II izdanje

66


kontaktnih ravni između limova, krajevi štapa ispune treba da se posebno obrade, kao što je to prikazano na Slici 4.38.

Slika 4.38 – Veza štapova ispune za čvorne limove a) zategnuti štap ispune I preseka; b) pritisnuti štap ispune sandučastog preseka

U čvornim limovima se uravnotežuju sile iz štapova ispune sa silama iz pojasnih štapova. U njima vlada složeno – dvoosno stanje napona. Pored toga treba uzeti u obzir da su čvorni limovi oslabljeni rupama za spojna sredstva, kao i da sile koje na njih deluju su dinamičkog karaktera. Stoga se kod konstrukcijskog oblikovanja čvornih limova treba pridržavati određenih principa:  čvorni limovi se obično postavljaju u nivoima vertikalnih limova pojasnih štapova, tako da im se unutrašnje ravni poklapaju. Pri tome se čvorni limovi i vertikalni limovi pojasnih štapova međusobno spajaju sučeonim šavovima;  čvorni limovi se konstruišu sa 20% do 30% većim debljinama u odnosu na debljinu vertikalnih limova pojasnih štapova za koje se vezuju;  oblik čvornog lima treba da je što pravilniji i da ima bar dve paralelne ivice. Oštri prelomi u uglovima čvornih limova bila bi mesta izuzetnih koncentracija napona (na primer pod c) Slika 4.39) te se stoga svi prelomni uglovi zaobljuju kružnim ili eliptičnim krivinama (a, b, f; Slika 4.39). Centrisanje štapova kod rešetkastih glavnih nosača mostova vrši se prema tzv. konstrukcionom obliku rešetke, koji se dobija kada se računskom obliku doda izvesno nadvišenje. Za železničke mostove nadvišenje se izvodi za vrednost ugiba od stalnog opterećenja i četvrtine pokretnog.

2016. / II izdanje


67

Slika 4.39 – Različiti oblici čvornih limova; ne preporučuje se oblikovanje pod c)

Pojasni štapovi mostovskih rešetki se ne prekidaju u čvoru, već se njihovo montažno nastavljanje vrši van čvora, na strani manje napregnutog pojasnog štapa. Dimenzije i težine rešetkastih nosača su po pravilu takve da se njihov transport i montaža ne mogu izvršiti iz jednog komada (jedne montažne celine), te je neophodno da se predvide montažni nastavci. Broj i raspored montažnih nastavaka zavise od dimenzija i oblika rešetkastih glavnih nosača, vrste transporta i načina izvođenja montaže (Slika 4.40). Montažni nastavci se dimenzionišu kao statički pokriveni nastavci. Štapovi ispune se obično rade iz jednog montažnog elementa tj. bez montažnog nastavka i po pravilu vezuju se za pojasne štapove tj. čvorne limove na montaži. Na slikama 4.41, 4.42 i 4.4.3 prikazano je više različitih rešenja čvorova rešetkastih glavnih nosača u mostogradnji.

Slika 4.40 – Načini izvođenja montaže (iz sredine, sa oba kraja i sa jednog kraja) 2016. / II izdanje

68


Slika 4.41 – Montažni čvor donjeg pojasa rešetke glavnog nosača

Slika 4.42 – Montažni čvor gornjeg pojasa rešetke glavnog nosača 2016. / II izdanje


Slika 4.43 – Konstrukcijsko oblikovanje u potpunoj zavarenoj izradi donjeg čvora rešetke glavnog nosača

2016. / II izdanje

69

70


5. DRUMSKI MOSTOVI 5.1 GLAVNI ELEMENTI NOSEĆE KONSTRUKCIJE DRUMSKIH MOSTOVA Sa razvojem odnosno povećanjem obima i brzina kretanja vozila u drumskom saobraćaju tj. intenziviranjem gradnji autoputeva i drugih saobraćajnica, poslednjih nekoliko decenija znatno se unapredila izgradnja drumskih mostova. Glavni elementi noseće konstrukcije tipičnog čeličnog drumskog mosta su:  kolovoz,  kolovozni nosači (podužni i poprečni),  glavni nosači (jedan, dva ili više),  horizontalni spreg (pretežno montažni),  poprečna ukrućenja,  ležišta. Kod drumskih mostova kolovozi su uvek zatvoreni sa njihovom nosećom konstrukcijom od armiranobetonskih ploča (sa ili bez kolovoznih nosača) ili sa čeličnom nosećom konstrukcijom kolovoza u vidu ortotropne ploče. Ovakve savremene konstrukcije su u svojoj ravni krute te imaju ulogu horizontalnih spregova u ravni kolovoza. Ako je na mostu armiranobetonska kolovozna ploča tada se ona može oslanjati:  na podužne i na poprečne (i eventualno na glavne) nosače;  na poprečne i na glavne nosače, ili samo na poprečne nosače (time otpadaju podužni nosači);  samo na glavne nosače (time otpadaju podužni i poprečni nosači Slika 5.1).

Slika 5.1 – Poprečni presek drumskog mosta sa armiranobetonskom kolovoznom pločom sa zavarenim čeličnim glavnim nosačima spregnuti sa AB kolovoznom pločom

2016. / II izdanje


71

Kod mostova sa kolovoznom tablom u vidu ortotropne ploče podužni nosači formiraju se iz podužnih ukrućenja (tzv. podužna rebra) kolovozne table i sadejstvujućih delova kolovoznog lima kao gornjih pojaseva. Širina drumskog mosta najviše zavisi od tipa tj. kategorije saobraćajnog puta koji treba da se mostom prevede preko date prepreke, a s time su u neposrednoj vezi i: širina i broj saobraćajnih traka, širina ivičnih traka, širina bankina, širina pešačkih staza i dr. Kod mostova u krivini obično se vrši i proširenje kolovoza.

5.2 KOLOVOZNI ZASTOR I HIDROIZOLACIJA Hidroziolacija i kolovozni zastor (vezni-zaštitni i habajući sloj) čine funkcionalnu celinu. Njihov vek trajanja je 20-25 godina, pa je potrebna njihova pravovremena zamena. Hidroizolacija je primarna zaštita mosta od prodiranja vode, posebno slane u konstrukcije mostova. Danas se koriste bitumenske trake koju čini nosivi uložak (tkanina od staklenih vlakana ili poliestarski filc) koji je obostrano prekriven bitumenskom masom. Trake se lepe (zavaruju) na unapred pripremljenu podlogu. Zaštitni ili vezni sloj (debljine 3 do 4 cm) štiti hidroizolaciju na kolovozu mostova. Najčešće se upotrebljavaju asfalt beton, bitumenski mastiks ili liveni asfalt. Habajući sloj (debljine 2,5 do 3 cm) je od asfalt betona kao na putu van mosta. Na Slici 5.2 dati su tipični poprečni preseci kolovoznog zastora na: a) armirano betonskoj ploči i na čeličnoj ortotropnoj ploči pod b). Odvodnjavanje (površinskih voda, kondenzovane vode, procedne vode i dr.) sa mosta znatno olakšava njegovo održavanje i produžava vek trajanja konstrukcije. U cilju odvodnjavanja niveleta na mostu treba da ima dovoljne (minimalne) podužne i poprečne padove. Pravilo je da se prikupljena voda neophodnim instalacijama, što pre odvede sa mosta.

Slika 5.2 – Poprečni preseci kolovoznih zastora a) na AB ploči, b) na čeličnoj ortotropnoj ploči 2016. / II izdanje

72


5.3 OGRADE I ODBOJNICI Konstruktivno rešenje ograda i odbojnika na mostu zavise od: karaktera mosta (gradski ili na otvorenoj van gradskoj trasi), stepena zaštite, estetskih zahteva i dr. Na Slici 5.3 prikazan su neka karakteristična rešenja ograda, koja se primenjuju kod drumskih mostova. Na slici su prikazane ograde za mostove na autoputevima e) i f) gde ne postoje pešačke staze pa se ove ograde rade jače (AB ili čelične) da mogu da prihvate silu od udara vozila i da istu zadrže na kolovozu. Pod c) i d) prikazana su rešenja sa elastičnim odbojnicima, širine od 20 do 50 cm, gde se njihovim primenom visina ivičnjaka može smanjiti na samo 5 cm.

Slika 5.3 – Različita rešenja ograda drumskih mostova

2016. / II izdanje


73

5.4 NOSEĆA KONSTRUKCIJA KOLOVOZA Noseću konstrukciju kolovoza u širem smislu sačinjavaju: kolovozna tabla i kolovozni nosači. Kolovozne table mogu da se izvedu od:  armiranog betona i  čelika.

Kolovozne table od armiranog betona Kolovozne table od armiranog betona danas se izvode po pravilu kao AB (u nekim slučajevima i prednapregnute) ploče spregnute sa nosećom čeličnom konstrukcijom mosta te kao takve predstavljaju sastavni deo poprečnog preseka spregnutih nosača. Izvode se kao:  ploče livene na licu mesta ili  prefabrikovane betonske ploče. Kolovozne table od AB, kao spregnute AB ploče, najčešće se izvode oslonjene (sa sprezanjem) samo na glavne nosače, sa oslonačkim vutama i sa bočnim konzolnim prepustima (Slika 5.4).

Slika 5.4 – Kolovozna tabla kao AB ploča spregnuta sa: a) 2 glavna nosača; b) sa tri glavna nosača; c) sa 4 glavna nosača

2016. / II izdanje

74


Kolovozne table od čelika Kolovozne table od čelika danas se primenjuju isključivo kao lake kolovozne table u vidu tzv. ortotropne ploče, preko koje se preko kolovoznog zastora (vezni sloj i habajući sloj, 4+3 cm) direktno odvija drumski saobraćaj. Za drumske mostove većih raspona, kao i za široke mostove srednjih i većih raspona, od znatnog uticaja je sopstvena težina kolovozne konstrukcije. Imajući ovo u vidu, može se konstatovati da je:  za manje i srednje raspone mostova, racionalno rešenje je spregnuti most, a;  za veće raspone mostovi sa ortotropnom kolovoznom pločom su praktično nezamenljivi – laka kolovozna tabla. Okvirno se može konstatovati da ortotropne ploče, u današnjim uslovima razvoja, imaju svoju racionalnu primenu za mostove raspona od 40 m sistema proste grede pa do raspona od 300 m sistema kontinualnih nosača. Ortotropna ploča (Slika 5.5) sastoji se od ravnog kolovoznog (nosećeg) lima KL, podužnih rebara PR i poprečnih nosača PN.

Slika 5.5 – Ortotropna kolovozna ploča: KL – kolovozni lim, debljine d; PR – podužna rebra, na razmaku e; PN – poprečni nosač, na razmaku ; GN – glavni nosač, razmak vertikalnih limova B

2016. / II izdanje


75

Podužna rebra i poprečni nosači su zavareni za kolovozni lim, ukrućuju ga i zajedno sa njim nose kolovozno opterećenje. Treba napomenuti da se kolovozni lim sa podužnim rebrima nalazi i u sklopu pojasa (obično gornjeg) glavnih nosača (GN). Pošto kolovozna ploča u ovoj koncepciji ima ortogonalno-anizotropnu krutost to je ona dobila skraćeni naziv ortotropna kolovozna ploča, a zove se još i laka kolovozna tabla, zbog svoje male težine. Kolovozni lim može imati debljinu 𝑑 = 12 − 20 𝑚𝑚 (minimalna debljina za pešačke i biciklističke staze iznosi 𝑑 = 10 𝑚𝑚). Takođe treba imati u vidu da odnos razmaka podužnih rebara 𝑒 prema debljini kolovoznog lima 𝑑 treba da iznosi 𝑒⁄𝑑 ≤ 25 (odnosno 𝑒⁄𝑑 ≤ 40 za pešačke i biciklističke staze). Za ortotropne ploče drumskih mostova najčešće se usvaja (uz adekvatan računski dokaz) da je 𝑑 = 12 𝑚𝑚 𝑎 𝑒 = 300 𝑚𝑚.

Slika 5.6 – Različiti oblici poprečnih preseka podužnih rebara PR ortotropne ploče (otvoreni a-f, zatvoreni g-l); PR prolaze kroz rebra PN (a-g, k-l) ili se prekidaju i zavaruju po obimu PN (h-j) 2016. / II izdanje

76


Podužna rebra ortotropne ploče izvode se na ekvidistantnim razmacima 𝑒 tako što prolaze kroz rebra poprečnih nosača i za isti se zavaruju. Pri tome, iz razloga veće nosivosti na zamor, obično se donji pojas podužnih rebara ne zavaruje. Prema obliku poprečnih preseka podužna rebra ortotropne ploče mogu se razvrstati u dve grupe:  torziono meka podužna rebra – otvorenog preseka, jednozidna;  torziono kruta podužna rebra – zatvorenog preseka, dvozidna. Na Slici 5.6 prikazani su različiti oblici poprečnih preseka podužnih rebara koji su u primeni za ortotropne ploče. Dvozidna rebra su minimalne debljine 𝑡 ≥ 6 𝑚𝑚, a jednozidna rebra 𝑡 ≥ 8 𝑚𝑚.

Slika 5.7 – Poprečni presek mosta sa ortotropnom kolovoznom pločom

Prednosti torziono krutih (zatvorenih) podužnih rebara (Slika 5.7) u odnosu na torziono meke (otvorene) su:  povljnije poprečno rasprostiranje kolovoznog opterećenja zbog torzione krutosti PR;  veća stabilnost pri pritisku zatvorenih preseka PR;  poprečni nosači su na većem razmaku zbog veće krutosti na savijanje zatvorenih preseka PR;  manji ukupni utrošak čelika za ortotropnu ploču sa zatvorenim presecima PR. Stoga su danas za mostove većih raspona više u primeni torziono kruti (zatvoreni) preseci PR. Otvoreni preseci PR su pogodni za primenu kod pešačkih i biciklističkih mostova i staza (pošto je manje kolovozno opterećenje), a i ortotropne ploče sa ovakvim PR se lakše izvode u radionici i na montaži. 2016. / II izdanje


77

Posebnu pažnju kod mosta sa kolovoznim ortotropnim pločama treba posvetiti dobrom i adekvatnom izvođenju kolovoznog zastora, kako zbog jako napregnutog i relativno deformabilnog kolovoznog lima pod uticajem saobraćajnog opterećenja, tako i u pogledu ostavrivanja dobre veze (prianjanja) zastora za ravan kolovozni lim. U pogledu analize nosivosti ortotropne kolovozne ploče treba podvući njenu funkciju da prihvata opterećenje sa kolovoza i da ga prenosi na glavne nosače mosta. Zatim, nalazi se u sklopu glavnog nosača kao pojas i zamenjuje horizontalne spregove u blizini kolovoza, te u poprečnom smislu je i u sklopu poprečnih spregova. Analiza nosivosti ortotropne ploče može se raščlaniti u četiri noseća sistema: 1) kolovozni lim kao izotropna ploča oslonjena na podužna i poprečna rebra; 2) kolovozni lim i podužna rebra kao ortotropna ploča oslonjena na poprečne i glavne nosače; 3) roštiljno dejstvo – uticaj ugibanja poprečnih nosača na ortotropnu ploču; 4) rad kolovoznog lima sa podužnim rebrima u okviru (pojasa) preseka glavnih nosača. Po izvršenom proračunu se ukupna naprezanja  i  dobijaju superpozicijom iz pojedinih nosećih sistema. Za svaki element ponaosob:  kolovozni lim – sistemi: 1, 2, 3 i 4;  podužna rebra – sistemi: 2, 3 i 4;  poprečni nosači – sistemi: 2 i 3;  glavni nosači – sistemi 4. Savremen postupak proračuna ortotropnih ploča u mostogradnji, baziran je na teoriji graničnih stanja, pa je i u našoj zemlji ova problematika tretirana važećim propisima SRPS EN 1993-2 (en) – Projektovanje čeličnih konstrukcija – Čelični mostovi, iz 2012. godine i Nacionalnim prilogom SRPS EN1993-2/NA iz 2013. godine. Treba takođe, istaći da je proračun ortotropnih ploča moguć i primenom MKE.

5.5 GLAVNI NOSAČI DRUMSKIH MOSTOVA Pregled konstruktivnih sistema savremenih mostova dat je u narednom poglavlju. U ovom poglavlju analiziraće se samo puni i rešetkasti, glavni nosači drumskih mostova.

5.5.1 Puni glavni nosači Drumski mostovi se danas najčešće izvode sa punim glavnim nosačima (otvorenog ili zatvorenog poprečnog preseka) i kolovozom na gornjem pojasu. Kolovozne table se pri tome gotovo isključivo primenjuju kao:  armiranobetonske spregnute (pretežno za manje i srednje raspone glavnih nosača) i  čelične ortotropne ploče (pretežno za srednje i veće raspone glavnih nosača), Slika 5.8. Shodno tome, glavni nosači savremenih drumskih mostova su po pravilu širokopojasni mostovi, te pri njihovom proračunu i dimenzionisanju treba uzeti u obzir sadejstvujuću efektivnu širinu pojasa koga čini kolovozna tabla. 2016. / II izdanje

78


Slika 5.8 – Poprečni presek drumskog mosta sa jednim sandučastim glavnim nosačem

5.5.2 Rešetkasti glavni nosači Rešetkasti glavni nosači su pogodni za drumsko-železničke mostove (Slika 5.9). Savremeni mostovi izvode se i sa ortotropnom kolovoznim tablama zajedničkim i za drumski i za železnički saobraćaj.

Slika 5.9 – Drumsko-železnički most sa ortotropnom kolovoznom pločom i rešetkastim kontinualnim glavnim nosačima

2016. / II izdanje


79

5.6 SPREGNUTE MOSTOVSKE KONSTRUKCIJE Sadejstvo odnosno zajednički rad armirano betonske kolovozne ploče i čelične konstrukcije (ispod AB ploče) postiže se sprezanjem pomoću moždanika, koji prenose smičuće sile na spoju betonske kolovozne ploče i čelične pod konstrukcije. Ovim se postiže da betonska kolovozna ploča prima najveći deo normalnog napona pritiska spregnutog preseka mostovskog nosača, dok se čeliku poveravaju normalni naponi zatezanja, a što odgovara dobrim svojstvima i betona i čelika. Sprezanjem se postiže ušteda u čeličnom materijalu i do 20%. Spregnute mostovske konstrukcije su u prednosti za pojedinačne drumske mostove srednjih raspona od 20 do 150 m, dok su za raspone preko 150 m racionalniji mostovi sa čeličnom nosećom konstrukcijom. Spregnuti mostovi se brže grade bez angažovanja veće opreme i rada na gradilištu, lakše rekonstruišu, zamenjuju i recikliraju. Spregnuti preseci čelik – beton (Slika 5.10), koriste se za noseće konstrukcije grednih i okvirnih sistema (takođe i kod integralnih mostova), za nadlučne konstrukcije lučnih mostova i za grede za ukrućenje visećih i mostova sa kosim zategama.

Slika 5.10 – Poprečni preseci spregnutih nosača

2016. / II izdanje

80


6. KONSTRUKTIVNI SISTEMI ČELIČNIH MOSTOVA Konstruktivni sistemi čeličnih mostova, zbog svojih specifičnosti, mogu se razvrstati prema statičkom sistemu i tipu glavnih nosača na:  rešetkasti glavni nosači sistema proste grede;  rešetkasti glavni nosači sistema kontinualne grede;  puni glavni nosači sistema proste grede;  puni glavni nosači sistema kontinualne grede;  puni glavni nosači sistema podupirala (tj. okvirnog sistema);  puni lučni glavni nosači;  rešetkasti lučni glavni nosači;  mostovi sa kosim kablovima;  viseći mostovi. Takođe pored nabrojanih grupa mostova danas su aktuelni i:  mostovi u vidu visokih ulica;  integralni mostovi;  pešački mostovi (pasarele);  mostovi za plovne puteve;  mostovi za instalacije;  mostovi – parkinzi;  mostovi za vazduhoplove;  privremeni (montažno-demontažni) mostovi;  pontonski mostovi.

6.1 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE Mostovi sa rešetkastim glavnim nosačima sistema proste grede sadrže podelu na:  rešetkaste mostove sa paralelnim pojasevima (Slika 6.2 a));  rešetkaste mostove sa zakrivljenim pojasom (Slika 6.2 b)). Kolovoz može biti na donjem ili na gornjem pojasu. Ovaj konstruktivni sistem je pogodan za čelične mostove raspona 30 do 100 m.

Slika 6.1 – Čelični železnički rešetkasti most sa paralelnim pojasevima 2016. / II izdanje


Slika 6.2 – Rešetkasti glavni nosači sistema proste grede a) sa paralelnim pojasevima, b) sa zakrivljenim pojasom

2016. / II izdanje

81

82


6.2 REŠETKASTI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE Ovaj konstruktivni sistem se takođe može podeliti na rešetkaste mostove sa paralelnim pojasevima (Slika 6.3 a)) i na rešetkaste mostove sa zakrivljenim pojasom (Slika 6.3 b)). Kolovoz može biti na donjem ili na gornjem pojasu. Ovaj konstruktivni sistem je pogodan za čelične mostove raspona 50 do 200 m za rešetkaste mostove sa paralelnim pojasevima, a maksimum 550 m za rešetkaste mostove sa zakrivljenim pojasom.

Slika 6.3 – Rešetkasti glavni nosači sistema kontinualne grede a) sa paralelnim pojasevima, b) sa zakrivljenim pojasom

2016. / II izdanje


83

6.3 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PROSTE GREDE Puni glavni nosači sistema proste grede (Slika 6.4) mogu biti sa kolovozom na gornjem i donjem pojasu ili sa upuštenim kolovozom. Ovaj konstruktvini sistem može se primeniti za raspone 40-50 m kod železničkih mostova, odnosno za raspone do 60 m kod drumskih mostova.

Slika 6.4 – Puni glavni nosači sistema proste grede

6.4 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA KONTINUALNE GREDE Puni glavni nosači sistema kontinualne grede (Slika 6.5) mogu se primeniti za raspone 40 do 300 m zavisno od oblika preseka glavnih nosača, tipa kolovozne ploče (ortotropna, AB, spregnuta), kao i namene (drumski, železnički, mešoviti saobraćaj). Visina grede može biti promenljiva ili konstantna.

Slika 6.5 – Puni glavni nosači sistema kontinualne grede 2016. / II izdanje

84


6.5 PUNI GLAVNI NOSAČI SISTEMA PODUPIRALA (OKVIRNOG SISTEMA) Puni glavni nosači sistema podupirala tj. okvirnog sistema (Slika 6.6) mogu se primeniti za raspone maksimum 250 m, zavisno od tipa glavnog nosača i nagiba podupirala. Za ovaj konstruktivni sistem su pogodni preseci grede sa dva odvojena sanduka.

Slika 6.6 – Puni glavni nosači sistema podupirala

6.6 PUNI LUČNI GLAVNI NOSAČI Ovaj konstruktivni sistem može se primeniti za raspone mostova do 350 m. Više različitih rešenja mostova sa punim lučnim glavnim nosačima je prikazano na Slici 6.7.

Slika 6.7 – Puni lučni glavni nosači

2016. / II izdanje


85

6.7 REŠETKASTI LUČNI GLAVNI NOSAČI Ovaj konstruktivni sistem može se primeniti za raspone mostova do 550 m. Više različitih rešenja mostova sa punim lučnim glavnim nosačima je prikazano na slikama 6.8 i 6.9.

Slika 6.8 – Rešetkasti lučni glavni nosači

Slika 6.9 a) – Most u Sidneju, raspon luka 503 m, 134 m iznad vode, 49 m širina kolovoza

2016. / II izdanje

86


Slika 6.9 b) – Most u Sidneju

Slika 6.9 c) – Sydney Harbour Bridge

2016. / II izdanje


87

6.8 MOSTOVI SA KOSIM KABLOVIMA Upotrebom visoko vrednog čelika za kablove počinje nagli razvoj mostova sa kosim kablovima (Slika 6.10). Primenjuju se za raspone od 200 do 550 m. 𝑙 𝑙 Visina grede im je znatno manja u odnosu na gredne mostove: ℎ = 120 − 50 a u odnosu na viseće mostove istih raspona imaju veću aerodinamičku stabilnost i potrebna im je manja količina čelika za kablove. Pogodni su za mostove sa ograničenom građevinskom visinom.

Slika 6.10 – Mostovi sa kosim kablovima

2016. / II izdanje

88


U odnosu na broj pilona, mogu se podeliti na grupu mostova sa jednim pilonom tj. sa dva otvora (Slika 6.10 b, d, g, h) i na grupu mostova sa dva pilona tj. sa tri otvora (a, c, e, f). Kosi kablovi mogu da se postave u jednoj ili u dve vertikalne ravni ili u dve nagnute vitoperene ravni. Položaj i broj ravni definisan je položajem tačaka vezivanja kablova za pilon i gredu. S obzirom na međusobni položaj kosih kablova u podužnom pravcu mosta, razlikuju se sledeći karakteristični slučajevi: mostovi sa zrakastim rasporedom kablova, mostovi sa međusobno paralelnim kablovima – „Harfa“ raspored, „lepezast“ raspored kablova, „zvezdast“ raspored kablova i dr. Kosi kablovi mogu biti izvedeni kao kablovi sa zatvorenim spiralnim užadima ili kablovi od paralelnih žica (Slika 6.12). Grede mostova sa kosim kablovima su puni pretežno zatvoreni limeni nosači ili rešetkasti nosači (Slika 6.11). Kolovozne table su čelične ortotropne ili armirano betonske ploče.

Slika 6.11 – Poprečni preseci mostova sa kosim kablovima

Piloni ili pilon čeličnog mosta sa kosim kablovima može biti čelični ili armirano betonski. Odnos visine pilona prema glavnom rasponu mosta kreće se obično od 1/3 do 1/6. Prema obliku piloni mogu biti: okvirni (portalni, A-ramovski, delta stubovi i dr.), piloni samci ili dvostubni piloni (Slika 6.13).

Slika 6.12 – Kosi kablovi – zatvorena spiralna užad 2016. / II izdanje


89

Slika 6.12 – Različiti oblici pilona – okvirni piloni (a,b,e); piloni samci (d); dvostubni piloni (c); Različiti položaji ravni u kojoj leže kablovi: jedna vertikalna ravan (d); dve vertikalne ravni (a,c); dve nagnute ravni (b); dve nagnute vitoperene ravni (e)

6.9 VISEĆI MOSTOVI Viseći mostovi (Slika 6.13 a,b) mogu se racionalno primeniti za raspone 250 do 1500 m. Glavni elementi noseće konstrukcije visećeg mosta su:  noseći kablovi, koji se rade pretežno od zatvorenih spiralnih užadi;  greda za ukrućenje: puni limeni ili rešetkasti čelični nosač konstantne visine (slobodno oslonjen na krajevima ili kontinualan). Oblik poprečnog preseka zavisi od: raspona, širine mosta i razmaka vešaljki (Slika 6.14);  piloni služe kao oslonac: gredi za ukrućenje i nosećim kablovima na prevoju (sedlu), a mogu biti od čelika (puni limeni ili rešetkasti portali) ili od armiranog betona (Slika 6.15);  vešaljke su od okruglog čelika ili čeličnog užeta i na njima je greda za ukrućenje ovešana o noseći kabl;  ankerni blokovi su armirano betonski blokovi u koje se sidre noseći kablovi, a mogu da se nalaze u tlu ili u gredi za ukrućenje;  noseća konstrukcija kolovoza;  spregovi za prijem dejstva vetra.

Slika 6.13 a) – Viseći most sa nosećim kablovima ankerovanim u oporce 2016. / II izdanje

90


Slika 6.13 b) – Viseći most sa nosećim kablovima ankerovanim u gredu za ukrućenje (prividni viseći most)

Viseći mostovi se dele u dve grupe (Slike 6.13, a i b):  viseći mostovi sa nosećim kablovima ankerovanim u oporce (ankerni blokovi u tlu);  viseći mostovi sa nosećim kablovima ankerovanim u gredu za ukrućenjem.

Slika 6.14 – Poprečni presek grede za ukrućenje: rešetkasta greda a,b,c; puni limeni nosači sandučastog aerodinamičkog preseka d,e,f 2016. / II izdanje


91

Slika 6.15 – Različiti oblici pilona visećih mostova

Jedan od najvećih problema u projektovanju mostova ovog konstruktivnog sistema je aerodinamička stabilnost, te se kod većih raspona javlja potreba za rešetkastom gredom za ukrućene ili primena savremenih sandučastih preseka za ukrućenje aerodinamičkog oblika.

Slika 6.16 – Akashi Kaikyo Bridge, Japan, ukupne dužine 3.911 m 2016. / II izdanje

92


6.10

MOSTOVI – VISOKE ULICE

Poslednjih decenija sa razvojem automobilskog i šinskog saobraćaja u gradovima, u ograničenim prostornim uslovima treba izvršiti ukrštanje dva ili više saobraćajna puta. Tada je najjeftinije rešiti ukrštanje saobraćajnih puteva u dva različita nivoa. U tom cilju su se razvile posebne mostovske konstrukcije tzv. visoke ulice kojima se premošćavaju ulice, raskrsnice i druge prepreke u gradu. Ponekad most – visoka ulica ide iznad/paralelno sa postojećim saobraćajnim putem – ulice ili tramvajskog puta. Sa arhitektonskog aspekta potrebno je ove mostove harmonično uklopiti u postojeće gradsko tkivo uz što manje ometanja postojećeg saobraćaja, kako stubovima (koji nose visoke ulice) tako i tokom montaže i kasnije održavanjem istih. S obzirom na dužine i uz što manje ometanja saobraćaja ispod njih stubovima koji ih nose, najpodesniji konstruktivni sistem su puni kontinualni glavni nosači (Slika 6.17 a), b)).

Slika 6.17 a) – Različito oblikovani poprečni preseci i stubova mostova – visokih ulica

2016. / II izdanje


93

Slika 6.17 b) – Primer širokog mosta tipa visokih ulica

6.11

INTEGRALNI MOSTOVI

Integralni mostovi su savremeni mostovi, okvirnih sistema: betonskih, spregnutih i čeličnih mostova, bez dilatacija i ležišta. Oštećenja takvih mostova su manja jer su uklonjeni glavni izvori oštećenja, područja nepovezanosti, dilatacija i zona ležišta. Izgradnja integralnih mostova je monolitna ili polu montažna. Troškovi izgradnje i održavanja su manji, a saobraćaj komforniji i sigurniji. Zasnivaju se na interakciji most – temeljno tlo/nasip. Kod konvencionalnih mostova horizontalne deformacije su slobodne, dok kod integralnih mostova delimično su sprečene kontaktom sa tlom i nasipom. Integralni mostovi su veoma aktuelni u savremenoj praksi građenja mostova, primenjuju za raspone do 80,0 m.

2016. / II izdanje

94


6.12

PEŠAČKI MOSTOVI

Čelični pešački mostovi su vrlo pogodni za primenu kako u urbanim tako i u prirodnim predelima, pošto zbog svog elegantnog izgleda i raznovrsnosti konstruktivnih sistema mogu da se adekvatno konstrukterski i arhitektonski oblikuju. Racionalni rasponi za pešačke čelične mostove su:  do 20 m nosači mosta na dva oslonca;  do 30 m kontinualni nosači;  do 40 m ramovski nosači (podupirala);  za veće raspone su pešački mostovi sa kosim kablovima ili lučni mostovi, a  za najveće raspone su viseći mostovi. Širina pešačkog mosta (koji ima prilazne rampe ili stepenice) zavisi od očekivane gustine pešačkog saobraćaja, s tim što je min 2,0 m, a ako most služi i za biciklistički saobraćaj tada je optimum 6,0 m (Slika 6.18). Kao kolovozne table mogu se primeniti: čelična – ortotropna ploča, betonska (spregnuta ili ne spregnuta) ili drvena. Visina ograde je min 1,0 m.

Slika 6.18 – Prilazi pešačkim mostovima i konstruktivni sistemi pešačkih mostova 2016. / II izdanje


95

7. UPORNJACI I LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA 7.1 UPORNJACI Upornjaci ili oporci su krajnji stubovi mosta. Njihova konstruktivna rešenja bitno zavise od: veličine mosta, položaja mosta (gradska ili otvorena saobraćajnica), tipu mosta, pa i o vrsti saobraćaja na mostu. Kod velikih mostova upornjaci sami za sebe predstavljaju impozantne i zahtevne konstrukcije. Kod mostova u gradskim sredinama upornjaci moraju zadovoljiti i estetske zahteve, a često u njima mogu biti smešteni i razni sadržaji. Upornjaci imaju tri funkcije: da sa čeone strane mosta zadrže nasip, sa bočnih strana prihvataju nasip i za oslanjanje noseće konstrukcije mosta. Upornajci grednih mostova preuzimaju i prenose na tlo sopstvenu težinu, aktivni pritisak tla, kao i sopstvenu težinu konstrukcije i korisno opterećenje na mostu. Zavisno od konstruktivnog rešenja mosta mogu preuzeti i sile usled promene temperature, sile kočenja, kao i uticaje puzanja, skupljanja, popuštanja ležajeva i dr. Upornjaci lučnih mostova preuzimaju i velike horizontalne potiske. Upornjaci mogu da budu direktno fundirani ako je nosivo tlo na dubini do 4 (6 m) ili indirektno na bušenim šipovima ili bunarima za dubine fundiranja veće od 4 (6 m). Osnovni konstruktivni delovi upornjaka su (Slika 7.1):  temelj;  trup, koji može biti puni zid ili u vidu stubova sa propuštenim nasipom;  ležajne grede;  ležajni kvaderi;  parapetni zid (zidić);  krila upornjaka;  prelazna ploča.

Slika 7.1 – Aksonometrijski prikaz upornjaka 2016. / II izdanje

96


U podužnom izgledu mosta upornjak može biti oblikovan tako da se ležajevi vide ili da su skriveni (Slika 7.2).

Slika 7.2 – Vidljivi i skriveni ležajevi na upornjaku

Krila upornjaka su zidovi koji s bočnih strana prihvataju nasip uz most. Prema obliku mogu biti (Slika 7.3):  paralelana kad su njihove ose međusobno paralelne i paralelne sa osom mosta a upravne na osu zida upornjaka;  kosa u odnosu na osu zida i osu mosta;  upravna u istom pravcu sa osom zida i međusobno a upravna na osu mosta;  zaobljena, različitih zakrivljenih oblika.

Slika 7.3 – Vrste krilnih zidova

2016. / II izdanje


97

Tipovi upornjaka Upornjaci malih mostova su obično jednostavne konstrukcije a često su direktno vezani sa nosećom konstrukcijom. Zavisno od izrade trupa upornjaka, upornjaci mogu biti masivni (puni, klasični), upornjaci sa propuštenim nasipom (minimalni utopljeni), laki upornjaci i upornjaci lučnih mostova. Kod velikih mostova upornjaci mogu biti specijalne građevine. Masivni ili klasični upornjaci (Slika 7.4) se sastoje od masivnog tela i krila koja zadržavaju nasip. Krila se najčešće rade paralelno, ali se za manje mostove, propuste ili u specijalnim okolnostima krila mogu postaviti koso ili upravno, a mogu biti i specijalnog oblika. Često se izrađuju i viseća krila koja su vrlo ekeonomična zbog male potrebne količine materijala. Kada su paralelna krila dugačka potrebno ih je dilatirati od trupa.

Slika 7.4 – Masivni upornjak

Upornjaci sa propuštenim nasipom su znatno jednostavniji i jeftiniji za izvođenje od klasičnih. Izvode se u slučajevima kada nije potrebno zaustavljati nasip tj. u slučajevima plitkih udolina, kao i u slučajevima kada je potrebno osigurati dobre saobraćajne uslove, kao na primer kod nadvožnjaka iznad auto puteva. Nedostatak im je da se noseća konstrukcija produžuje za onoliko koliko je upornjak uvučen u nasip (Slika 7.5). Propušteni nasip izvodi se od šljunkovitih ili kamenitih materijala u slojevima do 30 cm koji se dobro zbijaju i manjim vibratorima. Dno propuštenog nasipa poduhvata se betonskim pragom. Kosina nasipa se oblaže betonskim prizmama, posebno deo ispod mosta jer tu ne može da raste vegetacija. Vrh krajnjeg stuba može biti konstruisan sa ili bez komore za montažu, pregled i servisiranje dilatacija. 2016. / II izdanje

98


Slika 7.5 – Upornjak sa propuštenim nasipom

Kod pojedinih mostova a posebno kod velikih mostova potrebno je smanjiti težinu samih upornjaka da bi ukupno opterećenje na tlo bilo manje. Ovo se može postići gradnjom upornjaka sa propuštenim nasipom, što nije baš uvek pogodno rešenje ili olakšanjem zidova upornjaka, tako da se u sklopu samog upornjaka ostavljaju prazni prostori. Time se smanjuje i količina materijala za izradu upornjaka (Slika 7.6).

Slik 7.6 – Primeri lakih upornjaka sa kontraforima 2016. / II izdanje


99

Upornjaci lučnih mostova osim vertikalnih sila na tlo predaju i velike horizontalne potiske. U peti luka deluje rezultantna sila koja je usmerena koso. Stoga je petu luka potrebno modelirati tako da prati liniju pritisaka. Osnovna ideja je da dno temelja treba proširiti dovoljno da pritisak na tlo ostane u dozvoljenim granicama. (Slika 7.6 a,b,c).

Slika 7.6 a) – Tokovi sila u peti luka

Slika 7.6 b) – Peta luka

Slika 7.6 c) – Različiti oblici pete lukova 2016. / II izdanje

100


7.2 PRELAZNICE NA KRAJNJIM STUBOVIMA Da bi prelaz sa mosta (kruta konstrukcija) na nasip (fleksibilna konstrukcija jer je podložan sleganju) bio što neprimetniji, potrebno je na nasipu iza upornjaka, izraditi prelazne ploče koje ublažavaju posledice sleganja nasipa na prelazu sa trupa puta na most. Sleganje nasipa na trupu puteva iza krajnjih stubova stvara ulegnuća, koja su uzrok udara vozila kod nailaska na most i smanjuju bezbednost i udobnost u saobraćaju. Prelazne ploče se betoniraju na zbijenom nasipu (𝑀𝑆 > 80 𝑀𝑃𝑎) na koji se prvo ugradi sloj mršavog betona debljine 8 do 10 cm pod nagibom 10%. Prelazne ploče oslanjaju se linijski na konstrukciju upornjaka bez sidrenja, obično preko neoprenske trake, koji omogućuje da se deformacije sa noseće konstrukcije ne prenesu na prelaznu ploču. Primer savremene prelazne ploče prikazan je na slici 7.7.

Slika 7.7 – Prelazna ploča mosta

Kolovozne prelaznice ili dilatacione spojnice Na prelasku sa mosta na trup puta javljaju se podužna pomeranja u nivou kolovoza usled temperaturne promene i usled obrtanja preseka. U cilju očuvanja kontinuiteta kolovoza treba predvideti kolovozne prelaznice ukoliko podužna pomeranja u nivou kolovoza iznose više od 10 mm. Kolovozna prelaznica treba i da prihvati i apsorbuje sva udarna opterećenja od saobraćaja. Treba predvideti sistem prelaznice sa mogućnošću jednostavne i brze zamene ili popravku uz minimalno remećenje saobraćaja na mostu. Na slikama 7.8, 7.9 i 7.10 i 7.11.

2016. / II izdanje


Slika 7.8 – Kolovozna prelaznica konstrukcije sa češljevima sa dilatiranjem ±150 mm

Slika 7.9 – Rešenje prelaznice za zatvoreni kolovoz železničkog mosta

2016. / II izdanje

101

102


Slika 7.10 – Rešenje prelaznice za otvoreni kolovoz železničkog mosta

7.3 LEŽIŠTA MOSTOVSKIH KONSTRUKCIJA Ležišta su oprema i konstruktivni elementi koji uticaje (sile, momente, pomeranja i deformacije) sa noseće konstrukcije prenose na stubove i temelje mostova. Mostovska ležišta treba da ispune sledeće funkcionalne zahteve:  prihvatanje reakcija glavnih nosača i njihov prenos do stubova mosta odnosno upornjaka;  obezbeđenje obrtanja oslonačkih preseka glavnih nosača, a kod širokih mostova i obezbeđenje obrtanja oslonačkih preseka poprečnih nosača;  obezbeđenje dilatiranja mostovske konstrukcije u podužnom pravcu (usled temperaturnih promena, zbog rotacije oslonačkih preseka, prednaprezanja, skupljanja i tečenja betona i sl.), a kod širokih mostova i u poprečnom pravcu u odnosu na osu mosta;  fiksiranje položaja i pravca dejstva reakcija u skladu sa projektnom koncepcijom i proračunom;  prilagođavanje pomeranjima (razmicanje, sleganja, obrtanja) pod konstrukcije (stubova, oporaca, fundamenta). Pravilan izbor mostovskih ležišta utiče na sile i deformacije konstrukcije a samim tim i na cenu, trajnost i upotrebljivost mosta. Ležišta se uvek postavljaju u horizontalni položaj bez obzira na poprečni nagib noseće konstrukcije. Na jednom mostu treba izbegavati više tipova ležišta.

2016. / II izdanje


103

Konstruisanje, proizvodnja, montaža, pregledi i održavanje mostovskih ležišta regulisani su evropskom normom SRPS EN 1337 iz 2012. godine. Savremena ležišta za mostove prikazana su u Tabeli 7.1. Teorijski, sile se prenose preko kontaktnih tačka, linija ili površina.

Tabela 7.1 – Osnovne grupe ležišta

Podela ležišta prema materijalu od koga su napravljeni njihovi glavni elementi:  čelična ležišta od topljenog livenog ili kovanog čelika, koja se najčešće izvode kao „klasična“ čelična ležišta ili kao nova, savremena čelična ležišta sa specijalnim čelicima (Slika 7.11);

2016. / II izdanje

104


 

ležišta sa sintetičkim materijalom: neopren, teflon tj. PTFE politetrafluoretilen i dr. (Slika 7.12); ležišta od gume – elastomera koja se armiraju sa tankim čeličnim limovima.

Slika 7.11 – Pokretno ležište sa jednim valjkom od specijalnog čelika (valjak i kontaktne ploče) pojačane tvrdoće odnsono povećanog dozvoljenog kontaktnog pritiska po Herzu

Slika 7.12 – Kalotna ležišta a) pokretno u horizontalnoj ravni; b) pokretno u jednom pravcu; c) nepokretno

Podela ležišta u zavisnosti od pomeranja koja se oslanjanjem konstrukcije na njih mogu da ostvare:  nepokretna ležišta, koja prihvataju i vertikalne i horizontalne reakcije (Slika 7.13 a));  pokretna ležišta koja mogu da se klasifikuju kao:

2016. / II izdanje


105

o pokretna ležišta samo u jednom pravcu, koja prihvataju pored vertikalnih i horizontalne reakcije upravno na pravac pomeranja (Slika 7.13 b)); o pokretna ležišta u jednoj ravni, koja prihvataju samo reakcije upravne na ravan pomeranja (Slika 7.13 c)).

Slika 7.13 – Klasično čelično ležište sa prekretanjem u tački a) nepokretno sferno ležište; b) pokretno u jednom pravcu (ležište sa dva valjka); c) pokretno u horizontalnoj ravni (ležište sa po dva valjka u oba pravca)

Podela ležišta prema načinu funkcionisanja:  klizajuća ležišta;  ležišta sa prekretanjem, tj. sa obrtanjem oslonačkog preseka (dodir ravanski, linijski ili tačkasti);  kotrljajuća ležišta (ležišta sa valjcima).

Postavljanje ležišta Ležišta se postavljaju na pripremljene ležišne kvadere koji se nalaze u nivou ležišnih greda, a izliveni su od betona visokih marki (najmanje MB 30), koji su jako armirani i u vertikalnom i u horizontalnom smislu. 2016. / II izdanje

106


Između donje ležišne ploče i ležišnog kavadera postavlja se podlivka od cementnog ili epoksi maltera debljine 2-5 cm. U kvaderima su ostavljeni otvori-anker kanali, gde se postavljaju ankeri za prihvatanje horizontalnih reakcija od donje ležišne ploče. Gornja ležišna ploča se vezuje za mostovsku konstrukciju zavrtnjevima ili zavarivanjem. Nepokretna ležišta se postavljaju na nižoj, a pokretna na višoj strani mosta sa niveletom u nagibu. Osa ležišta se centriše u odnosu na vertikalnu osu stubova.

Slika 7.14 – Raspored ležišta u osnovi za gredni most, statičkog sistema prosta greda a) za uži most (širine do 6 m); b) za široki most

2016. / II izdanje


107

8. MONTAŽA ČELIČNIH MOSTOVA Još u fazi koncipiranja dispozicionih rešenja mostova potrebno je sagledati i načine kako će se most graditi odnosno izvršiti montaža kod čeličnih mostova. Čelični mostovi (polumontažni, montažni) se montažnim nastavcima raščlanjuju na pojedine delove, montažne jedinice ili montažne segmente, koji se mogu raspoloživim transportnim sredstvima prevoziti od radionice do gradilišta, kao i da se ugrade pomoću opreme i uređaje koje izvođač radova u konkretnom slučaju ima na raspolaganju. Montažni segmenti se na montaži spajaju na mestima montažnih nastavaka koji se izvode visokovrednim zavrtnjevima i/ili zavarivanjem. Tehnologija montaže mosta treba da se razradi za svaki konkretni tip mosta u vidu Projekta montaže. Razlikujemo tri osnovna tipa montaže:  montaža na skeli ili na jarmovima;  montaža navlačenjem sa čela;  slobodna montaža (montaža konzolnim postupkom);  montaža podužnim ili poprečnim prevlačenjem (pomeranjem) mosta. Prilikom montaže konkretnog mosta česta je primena najpovoljnijih kombinacija ovih osnovnih tipova montaže, npr. montaža na jarmovima za bočne raspone, a slobodna montaža za glavni raspon mosta. U pogledu upotrebe uređaja i opreme za montažu, razlikuju se:  montaža auto-dizalicama (ili vagon-dizalicama);  montaža derik-kranom ili portalnim kranom;  montaža pomoću plovila ili plovnih dizalica;  montaža kabl-kranom;  montaža pomoću drugih posebnih uređaja i opreme, kao što su vitla, anker-užad, kotrljajući ležajevi, koturi, jarboli, čelični konzol-kljunovi, hidraulične prese, portalliftovi i dr. Veoma su česte kombinacije različitih uređaja i opreme prilikom montaže jednog istog mosta.

Slika 8.1 – Montaža lučnog mosta na skeli/jarmovima 2016. / II izdanje

108


Slika 8.2 - Slobodna montaža, montaža konzolnim postupkom

Slika 8.3 - Slobodna montaža, montaža konzolnim postupkom

2016. / II izdanje


Slika 8.4 – Montaža podužnim prevlačenjem (pomeranjem) mosta

2016. / II izdanje

109

110


9. UPRAVLJANJE MOSTOVIMA – Bridge Management System 9.1 TRAJNOST MOSTOVA Životne i privredne aktivnosti zasnivaju se, između ostalog, i na razvoju saobraćaja. Okosnica savremenog saobraćaja u razvijenim zemljama su autoputevi i brze železnice. Na autoputevima i brzim železnicama nalazi se veliki broj mostova, koji moraju biti pouzdani, kako bi obezbedili sigurnost i nesmetano odvijanje saobraćaja. Osnovni principi i zahtevi za proveru pouzdanosti (sigurnosti, upotrebljivosti i trajnosti) građevinskih konstrukcija/mostova definisani su u Evrokodu 0 – Osnove projektovanja konstrukcija, u našoj zemlji su na snazi od 2012. godine (SRPS EN 1990 i SRPS EN 1990/NA ). Pouzdanost mostova čine sigurnost i trajnost. Sigurnost čine nosivost, upotrebljivost (i otpornost na zamor), o kojima je bilo govora u poglavlju 3.3. Trajnost je vreme u kome konstrukcija mosta mora da zadrži svoja projektovana svojstva. Trajnost mostova opada tokom vremena kao posledica:  svojstava noseće konstrukcije (strukturni nedostaci);  kvalitet ugrađenih materijala;  tehnologija i kvalitet izgradnje;  oprema i odvodnjavanje mosta;  uticaj održavanja;  uticaj saobraćajnog opterećenja;  uticaj okoline;  uticaj očekivanih i stohastičkih pojava u toku eksploatacije. Svojstva noseće konstrukcije su prvenstveno rezultat primene pravilnih dispozicijskih rešenja mosta prilagođene morfološko-geološkim karakteristikama prepreke. Mostove dužine do 80 m treba koncipirati kao integralne konstrukcije bez ležišta i dilatacija. Svi delovi konstrukcije moraju biti pristupačni za preglede i održavanje. Savremene tehnologije izgradnje bez prekida u konstrukciji i sa minimum radnih spojnica omogućuju trajnije konstrukcije mostova. Postupci izgradnje mostova (metoda potiskivanja i dr.) smanjuju negativan uticaj ljudskog faktora. Oprema i odvodnjavanje mostova ima znatno kraću trajnost od noseće konstrukcije i mora se obnavljati svakih 25-30 godina. Oštećenja i nefunkcionisanje opreme, posebno sistema odvodnjavanja prouzrokuje oštećenja noseće konstrukcije i smanjuje trajnost mostova. Oštećena izolacija na kolovozu mosta propušta slanu vodu u konstrukciju, što izaziva koroziju armature, čelika i destrukciju betona. Nefunkcionisanje ležišta može da ugrozi stabilnost noseće konstrukcije i stubova. Loše rešenje dilatacija povećava dinamičke uticaje pri prelazu teških vozila i omogućava prodor vode u zonu ležišta. Održavanje mostova je kombinacija svih tehničkih i administrativnih postupaka i aktivnosti u toku životnog veka mostova sa ciljem da se objekat održi u projektovanom funkcionalnom stanju. Osnovni uslov za kvalitetno održavanje je da država osigura sredstva i službu za održavanje. Održavanje mostova čine pregledi, redovno održavanje, manje sanacije i pravovremene obnove koji presudno utiču na trajnost i sigurnost mostova. Saobraćajno opterećenje regulisano je važećim propisima u trenutku projektovanja mostova i menja se, odnosno stalno povećava u toku životnog veka mosta. Sadašnje

2016. / II izdanje


111

saobraćajno opterećenje kao i druga opterećenja na mostovima (obuhvaćena Evrokodom 1) značajno su veća od saobraćajnih opterećenja za mostove izgrađenih pre 20 i više godina. Stalni razvoj i unapređenje konstrukcije mostova, dovodi do značajnog smanjenja sopstvene težine uz istovremeno povećanje korisnog opterećenja. Odnos korisnog opterećenja i sopstvene težine menjao se od 1/10 do 1/1. Mostovi time postaju sve lakši i vitkiji i izloženiji su sve intenzivnijem saobraćaju teških vozila i dejstvima prirodnog okruženja, pri čemu se troše, zamaraju i time smanjuju trajnost. Uticaj okoline na trajnost mostova ogleda se kroz temperaturne promene, padavine, vlažnost vazduha, hemijsku agresivnost i soljenje kolovoza u cilju odmrzavanja. Pravilnim izborom betona i anti korozivne zaštite čelične konstrukcije značajno se umanjuje uticaj okoline na trajnost. Uticaj očekivanih i stohastičkih pojava koje smanjuju trajnost, oštećuju i ruše mostove teško je potpuno predvideti. Sa Evrokodom 8 obezbeđuje se potrebna seizmička otpornost mostova prema najnovijim istraživanjima i saznanjima. Udar brodova i vozila na stubove mostova je teorijski i u propisima definisan. U nosećim konstrukcijama treba predvideti rezerve za povećanje saobraćajnog opterećenja kao i druge stohastičke pojave.

9.2 ISPITIVANJE MOSTOVA PROBNIM OPTEREĆENJEM Osnovni cilj ispitivanja mostova probnim opterećenjem je provera da li se most ponaša u skladu sa pretpostavkama u projektu i da li je siguran za saobraćaj i preuzimanje projektovanih opterećenja. U dosadašnjoj praksi ispitivanje mostova probnim opterećenjem bilo je obavezno i izvodilo se u skladu sa SRPS U.M1.046 iz 1985. godine, koji je i danas na snazi. Evropskim normama za projektovanje mostova nije predviđeno obavezno ispitivanje mostova probnim opterećenjem. Odluka je prepuštena državnim putnim upravama. Rezultati o ispitivanju se prikazuju u obliku Elaborata koji sadrži:  izveštaj sa svim podacima o mostu i toku ispitivanja mosta;  uporedni statički proračun mosta;  rezultati ispitivanja;  zaključak ispitivanja mosta. Ako se ispitivanjem probnim opterećenjem pokaže da se konstrukcija ne ponaša elastično, a to znači da se nakon rasterećenja pojavljuju nedozvoljene zaostale deformacije, potrebna je sanacija konstrukcije. Nakon izvedene sanacije treba ponoviti ispitivanje sa probnim opterećenje.

9.3 SISTEM UPRAVLJANJA MOSTOVIMA - BMS Razvoj društva zasniva se, pored ostalog, na razvijenom saobraćaju. Guste mreže modernih saobraćajnica sadrže veliki broj mostova i drugih objekata koji čine 40-50% cene 2016. / II izdanje

112


izgradnje saobraćajnica. Sa stalnim razvojem i modernizacijom saobraćaja rapidno se povećava broj i veličina mostova i opterećenja koja mostovi preuzimaju. Danas je u svetu više od dva miliona mostova od kojih je preko 80% izgrađenih od betona. U redovnom saobraćaju već učestvuju 60-to tonska teretna vozila čije opterećenje mogu preuzeti samo mostovi na autoputevima projektovani prema EC normama – Evrokodovima. Mostovi su najskuplji, najosetljiviji i najvažniji delovi puteva i železnica, a posebno savremenih autoputeva i brzih železnica. Savremeni tipovi mostova – integralni mostovi bez ležišta i dilatacija (okvirne konstrukcije), robusnih dimenzija, monolitno građeni, sadrže sistemska rezerve nosivosti, imaju manja oštećenja, niže troškove održavanja, obezbeđuju sigurniji saobraćaj i imaju duži vek trajanja. Projektovanje mostova u skladu sa propisima i standardima nije uvek dovoljna garancija za trajan most. Opšta karakteristika stanja mostova (u prvom redu betonskih) je nezadovoljavajuća i na granici je koja ugrožava pouzdanost i sigurnost eksploatacije na više od 40% objekata. Imajući u vidu da je prosečna starost mostova veća od 30 godina, visok procenat oštećenih mostova upozorava i zabrinjava. Trajnost betonskih mostova je za praksu nedovoljno istražena. Projektovanje i izgradnja mostova ima dugu tradiciju, ali je upravljanje mostovima tek u začetku. Najduže iskustvo na upravljanju mostovima ima Švedska, gde je BMS (Bridge Management System) u upotrebi od 1940. godine. Za održavanje 12.000 mostova Šveđani odvajaju 0,8% od vrednosti mostova. Nizak procenat sredstava za održavanje je posledica činjenice da redovno ulažu u održavanje objekata preko 60 godina. U prvim godinama je taj procenat bio znatno veći. U SAD su relativno kasno uspostavili BMS tako da oni danas obezbeđuju 4% od vrednosti svih objekata. Direktne posledice ograničenog ulaganja u održavanje su oštećenja i zapuštenost mostova. Neracionalno je u održavanje ulagati sredstva tek kada je konstrukcija već toliko oštećena da je potrebna njena rekonstrukcija. Služba održavanja treba da dobije odgovor na pitanje šta i kada treba raditi. Odgovor na pitanje daje Banka podataka za mostove, i na osnovu nje napravljena rejting lista mostova na mreži puteva.

9.4 OŠTEĆENJA ČELIČNIH I SPREGNUTIH MOSTOVA Najčešći uzroci oštećenja čeličnih i spregnutih mostova su:  Neodgovarajuća projektna rešenja (strukturni nedostaci) nastala kao posledica nivoa stručnosti i iskustva projektanta i investitora;  Propusti u toku građenja izraženi kroz primenu neodgovarajućih materijala, nekvalitetan rad u radionici i na montaži, slaba antikorozivna zaštita (posebno loša priprema površina za osnovni premaz), geometrijske netačnosti, nepoštovanje važećih standarda i uslova iz projekta;  Nedostatak pregleda mostova od stalne specijalizovane službe investitora, čime bi se pravovremeno uočila i otklonila mnoga inicijalna oštećenja;

2016. / II izdanje




  

  

113

Nepostojanje posebnih sredstava predviđenih samo za troškove redovnog održavanja mosta. Ova sredstva obično iznose 1,5-2% od investicione vrednosti mosta, što je praksa u mnogom državama; Neredovna antikorozivna zaštita noseće čelične konstrukcije mostova i težak pristup do pojedinih vitalnih delova konstrukcije; Izmena uslova u eksploataciji mosta pojavom saobraćaja znatno većeg intenziteta i većeg osovinskog opterećenja; Dotrajalost kolovoznih konstrukcija. Čelični mostovi izgrađeni od 1920. godine imaju kolovozne table od udubljenih i koritastih ili „Zores“ profila sa tucaničkom ispunom. Nemogućnost obnove antikorozivne zaštite, dug period eksploatacije i veća osovinska opterećenja uzrok su oštećenja pa je neophodna izrada novih kolovoznih konstrukcija; Oštećenja armirano betonskih kolovoznih ploča betonskih mostova; Mehanička oštećenja delova konstrukcije, nastala od: udara vozila, prekoračenja dozvoljenih opterećenja, udara vetra i seizmičkih uticaja; Kompletna zamena čeličnih konstrukcija usled smanjenja pouzdanosti od zamora materijala, otkazivanja nosivosti spojnih sredstava, visokog stepena oštećenja od korozije.

2016. / II izdanje

114


PRILOG A1: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA Pešački mostovi/Biciklističke staze Staze za pešake Standard SRPS EN 1991-2 (en) iz 2012. godine, daje procenu korisnih opterećenja u vezi sa drumskim saobraćajem, dejstva od pešačkog i železničkog saobraćaja, uključujući dinamičke uticaje, centrifugalne sile, sile kočenja, ubrzanja i incidentne sile, koja se koriste za projektovanje drumskih konstrukcija, železničkih i pešačkih/biciklističkih mostova. Standard daje smernice o kombinacijama sa ne-saobraćajnim opterećenjima i drugim dejstvima na drumske i železničke mostove, i opterećenjima parapeta. Pešački mostovi namenjeni su isključivo saobraćaju pešaka. Prolaz drumskih vozila preko takvih mostova mora biti onemogućen odgovarajućim konstrukcijskim merama. Vertikalna opterećenja Kontinualno opterećenje od pešaka pešake/bicikliste (Slika A1.1), uzima se u iznosu:

na:

pešačkom

mostu,

stazama

za

𝑞𝑓𝑘 = 5 𝑘𝑁/𝑚2 , a smanjuje se za mostove pojedinačnog raspona većeg od 10,0 m prema izrazu:

2,5

𝑘𝑁 120 𝑘𝑁 ≤ 𝑞𝑓𝑘 = 2,0 + ≤ 5,0 2 , 2 𝑚 𝐿𝑠𝑗 + 30 𝑚

gde je 𝐿𝑠𝑗 pojedinačni raspon u metrima. Pored ovog opterećenja potrebno je izvršiti provere na dejstva pojedinačnih 𝑘𝑁 opterećenja koncentrisanom silom 𝑄𝑓𝑘 = 10 𝑚2 , koja deluje preko kvadratne površine 10 x 10 cm. Prema zahtevu investitora pešački mostovi moraju se proveriti i na opterećenje interventnim vozilom koje može delovati na pešački most (vatrogasno vozilo, vozilo hitne pomoći).

Slika A1.1 – Karakteristično opterećenje na stazi za pešake/bicikle

2016. / II izdanje


115

Horizontalna opterećenja Uzima se karakteristična vrednost horizontalne sile 𝑄𝑓𝑙𝑘 koja deluje duž ose gornjeg stroja mosta u nivou kolovoza i jednaka je većoj od sledećih vrednosti: 10% ukupnog kontinualnog opterećenja na mostu ili 60% ukupne težine interventnog vozila. Horizontalna sila deluje istovremeno sa odgovarajućim vertikalnim opterećenjem.

Incidentna dejstva Udar vozila u stub. Preporučuje se sila od 1000 kN duž mosta, odnosno 500 kN poprečno na most, na visini od 1,25 m od površine vozne/pešačke trake. Ova opterećenja su ista kao i za drumske mostove. Međutim, pešački mostovi su mnogo osetljiviji na sile udara u odnosu na drumske mostove, pa proračun pešačkih mostova sa ovim silama može dati nerealne rezultate. Iz tog razloga je racionalnije pešačke mostove zaštiti od udara vozila postavljanjem zaštitnih ograda na određenoj udaljenosti od stuba i osiguravanjem veće visine slobodnog profila u odnosu na susedne drumske i železničke mostove. Incidentno vozilo na mostu. Mora se uzeti u obzir ukoliko ne postoji stalna prepreka koja sprečava pristup vozila na most. Ovo opterećenje sastoji se iz dva osovinska opterećenja od 40 i 80 kN sa razmakom osovina 3,0 m, razmakom točkova jedne osovine na 1,3 m i kvadratnim površinama „točka“ sa stranicama 20 cm. Horizontalna sila kočenja iznosi 60% od ovog vertikalnog opterećenja (Slika A1.2). Opterećenje iza upornjaka. Ukoliko se ne odredi drugačije, potrebno je površinu izvan kolovoza mosta, neposredno iza zida upornjaka, krilnih i bočnih zidova i drugih delova mosta koji stoje u direktnom dodiru sa nasipom/tlom, opteretiti vertikalnim kontinualnim opterećenjem u iznosu od 5 𝑘𝑁/𝑚2 .

Slika A1.2 – Dejstvo incidentnog vozila na mostu

2016. / II izdanje

116


PRILOG A2: SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE NA MOSTOVIMA Železnički mostovi Standard SRPS EN 1991-2 (en) iz 2012. godine, daje procenu korisnih opterećenja u vezi sa drumskim saobraćajem, dejstva od pešačkog i železničkog saobraćaja, uključujući dinamičke uticaje, centrifugalne sile, sile kočenja, ubrzanja i incidentne sile, koja se koriste za projektovanje drumskih konstrukcija, železničkih i pešačkih/biciklističkih mostova. Standard daje smernice o kombinacijama sa ne-saobraćajnim opterećenjima i drugim dejstvima na drumske i železničke mostove, i opterećenjima parapeta. Opterećenje od železnice kao korisno opterećenje mostova je skoro jednoznačnog karaktera, posebno kod jednokolosečnih mostova. Prisutna je znatno manja raznolikost stvarnih saobraćajnih dejstava u odnosu na drumske mostove. Razvoj železnice ogleda se u stalnom unapređenju karakteristika samih vozila, njihovih dimenzija, opterećenja, brzina, kao i uređaja preko kojih se ostvaruje dodir vozila i podloge. Tako se u poslednje vreme susrećemo sa posebnim sistemima vozila sa aerodinamičnim oblicima, na magnetnim ili vazdušnim jastucima, vrlo velikih brzina. Ova vozila i njihovo kretanje veoma su specifični i moraju se posebno definisati za svaki pojedinačni slučaj kod analize dejstava na železničke mostove. S druge strane, prisutna je sve veća težnja ka ujednačavanju propisa evropskih država, koja vodi ka standardizaciji i tipizaciji opterećenja kod uobičajenih železnica.

Vertikalna opterećenja Prema evropskim normama železnički saobraćaj se simulira posredstvom sledećih šema opterećenja (Slika A2.1):  Model LM 71 – za železnički saobraćaj na glavnim prugama normalnog koloseka;  Model SW – za pruge sa naročito teškim saobraćajem, obuhvaćen sa dva tipa opterećenja:  SW/0;  SW/2;  Model HSLM – za brze železnice tj. putničke vozove sa brzinama do 200 km/h;  Model „prazan voz“ – Koristi se samo za kontrolu stabilnosti na preturanje usled dejstva vetra. Ovo opterećenje zadaje se kao kontinualno opterećenje intenziteta 12,5 𝑘𝑁/𝑚2 , bez dinamičkog koeficijenta. Računska površina dejstva vetra je visine 4,0 m i neograničene dužine. Dužina delovanja vetra određuje se iz uslova dobijanja maksimalnih uticaja prema relevantnoj uticajnoj liniji. Povoljno dejstvo se ne uzima u obzir. Šeme opterećenja LM 71 i SW deluju simetrično u odnosu na kolosek, pri čemu se mora uzeti u obzir i ekscentričnost ovih opterećenja veličine 1/18 razmaka šina s tim da se odnos opterećenja točka jedne osovine uzme 1,25:1,0, Slika A2.1a.

2016. / II izdanje


117

Dopuštena je mogućnost prilagođavanja ovih šema opterećenja lokalnim uslovima stanja železnice, u skladu sa odredbama železničkih uprava pojedinih zemalja i to množenjem faktorom α koji može imati vrednosti: 𝛼 = 0,75 ÷ 1,33. Ovim koeficijentom se povećavaju/smanjuju i sledeća dejstva: o Model opterećenja SW/0 za mostove sistema kontinualnog nosača; o Centrifugalne sile; o Sile pokretanja i kočenja; o Incidentna dejstva.

Šema opterećenja LM 71 – glavnih pruga normalnog koloseka

Šema opterećenja SW – za teški saobraćaj Slika A2.1 – Opterećenja železničkih mostova

2016. / II izdanje

118


Slika A2.1a – Ekscentricitet vertikalnih opterećenja

Dinamički uticaji Unutrašnje sile sračunate od opterećenja primenom šema opterećenja LM 71 i SW uvećavaju se dinamičkim faktorom. Prema EN razlikuju se dinamički faktori za železničke mostove na:  pažljivo održavanim prugama 𝝓𝟐 : 1,00 ≤ 𝜙2 ≤ 1,67;  normalno održavanim prugama 𝝓𝟑 : 1,00 ≤ 𝜙3 ≤ 2,00. Železnička uprava određuje koji će se faktor koristiti. Dinamički faktor za mostove sa normalno održavanim prugama određuje se prema izrazu: 1,00 ≤ 𝜙3 =

2,16 √𝐿𝜙 − 0,2

+ 0,73 ≤ 2,00,

gde je 𝐿𝜙 odgovarajuća merodavna dužina. Merodavna dužina 𝐿𝜙 za određivanje dinamičkog faktora data je u SRPS EN 1991-1 (en) tačka 6.4.5.3, u zavisnosti od konstrukcijskog elementa, odnosno prema vrsti kolovoznih konstrukcija. Dinamičkim faktorom uzimaju se u obzir dinamička uvećanja naprezanja i uticaj vibracija mosta, ali se ne uzimaju u obzir rezonanca i prevelike vibracije gornjeg stroja mosta. Iz tog razloga je EN-om određivanje dinamičkog faktora ograničeno za brzine manje od 220 km/h i za sopstvene frekvencije mosta n0 koje se nalaze unutar područja prikazanog na Slici A2.2.

2016. / II izdanje


119

Slika A2.2 – Granične vrednosti sopstvene frekvence u zavisnosti od raspona

Horizontalna opterećenja Centrifugalna sila. Karakteristična vrednost horizontalnog dejstva od centrifugalne sile određuje se korišćenjem sledećih izraza: 𝑄𝑡𝑘 =

𝑉2 𝑓𝑄 ; 127𝑅 𝑣𝑘

𝑞𝑡𝑘 =

𝑉2 𝑓𝑞 , 127𝑅 𝑣𝑘

gde su:  𝑄𝑡𝑘 , 𝑞𝑡𝑘 – karakteristične vrednosti centrifugalne sile u kN, kN/m;  𝑄𝑣𝑘 , 𝑞𝑣𝑘 – karakteristične vrednosti vertikalnog opterećenja u kN, kN/m;  𝑉 – maksimalna brzina u km/h;  𝑅 – poluprečnik zakrivljenosti u m;  𝑓 – koeficijent umanjena, Slika A2.3. Kod proračuna za model LM 71 uzima se maksimalna moguća brzina, a za model SW/2 brzina od 80 km/h.

2016. / II izdanje

120


Slika A2.3 – Koeficijent umanjenja za model LM 71 i SW/0

Bočni udari. Karakteristično opterećenje od bočnog udara iznosi 100 kN i zadaje se na koloseku u pravcu i koloseku u krivini, kao horizontalno dejstvo upravno na osu koloseka u visini gornje ivice šine (GIŠ), uvek zajedno sa vertikalnim opterećenjem. Sile usled kočenja i pokretanja. Ova opterećenja deluju na kolosek u nivou GIŠ. Mogu se uzeti ravnomerno raspodeljene unutar opterećenog područja i uvek deluju sa vertikalnim opterećenjem. Kod modela SW sile usled kočenja i vučne sile deluju samo u području delovanja vertikalnog opterećenja. Karakteristične vrednosti određene su izrazima:  Sile pokretanja za modele LM 71 i SW: 𝑄𝑙𝑎𝑘 = 33  Sile kočenja za modele LM 71 i SW/0: 𝑄𝑙𝑎𝑘 = 20  Sile kočenja za model SW/2: 𝑄𝑙𝑎𝑘 = 35

𝑘𝑁 𝑚

𝑘𝑁

𝑚 𝑘𝑁 𝑚

∙ 𝐿𝑓 (𝑚) < 1000𝑘𝑁;

∙ 𝐿𝑓 (𝑚) < 6000𝑘𝑁;

∙ 𝐿𝑓 (𝑚).

Kod kolovoza sa zastorom standard predviđa smanjenje karakterističnih vrednosti sila kočenja i sila pokretanja, videti Tabelu A2.1.

2016. / II izdanje


Tabela A2.1 – Faktor redukcije sila kočenja i sila pokretanja prema SRPS EN 1991-2 (en)

Tabela A2.2 – Određivanje grupa saobraćajnog opterećenja železničkih mostova prema SRPS EN 1991-2 (en)

2016. / II izdanje

121

122


LITERATURA 1) Z. Marković: Granična stanja čeličnih konstrukcija prema Evrokodu, Akademska misao, 2014; 2) D. Buđevac, Z. Marković, D. Čukić, D. Tošić: Metalne konstrukcije, Građevinska knjiga, 2007; 3) The Steel Construction Institute: European Steel Education Programme; 4) B. Androić, D. Dujmović, I. Džeba: Metalne konstrukcije 1, IA Projektiranje, 2009; 5) D. Beg: Projektiranje jeklenih konstrukcij v skladu z Evrokodom 3, Kratek povzetek, Univerza v Ljubljani, 2010; 6) V. Leko: Eurocode 3-1-8, Proračun spojeva, Komentari s primjerima, Slavonski Brod, 2012; 7) B. Stipanić, D. Buđevac: Čelični mostovi, Građevinska knjiga, 1989; 8) M. Pržulj: Mostovi, Udruženje „Izgradnja“, 2014; 9) J. Radić: Uvod u mostarstvo, Sveučilište u Zagrebu – Građevinski fakultet, 2009; 10) V. Androić, M. Čaušević, D. Dujmović, I. Džeba, D. Markulak, B. Peroš: Čelični i spregnuti mostovi, IA Projektiranje, 2006; 11) EN standardi.

2016. / II izdanje

Osnove Čeličnih Mostova 2016 - II Izdanje

Recommend Documents