CZ30882U1 - Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce most - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce mostu o více polích zahrnující alespoň jeden předpínací prvek, nejméně dva podélné trámy, ve tvaru písmene „U“, monolitický příčník a spřaženou mostovku, která je montovaná za použití lehkého zavážecího zařízení.

Dosavadní stav techniky

Prefabrikované trámové nosné konstrukce jsou nej častěji tvořeny plnostěnnými betonovými nosníky a spřaženou deskou, které jsou vzájemně spojeny. Pro snížení hmotnosti nosníků z důvodu efektivní manipulace bývají prefabrikáty úzké, a proto je nutné použít jejich větší počet v příčném řezu s cílem dosáhnout požadovanou únosnost. Nevýhodou úzkých betonových nosníků větších délek je nízká stabilita při montáži, nutnost použít montážní ztužení ajejich sestavování z více dílů přímo na stavbě tzv. spínáním.

Nižším počtem podélných trámů se vyznačují monolitické trámové konstrukce, které mají trámy masivnější a těžší než nosné konstrukce tvořené nosníky. Výhoda nižšího počtu trámů v příčném řezu je eliminována vyšší vlastní tíhou nosné konstrukce.

S cílem snížit vlastní tíhu nosné konstrukce při současném zachování nízkého počtu podélných nosných prvků se používají nosné prvky s komorovými průřezy. Běžné jsou jedno či více komorové průřezy podle šířky mostu jak monolitické, tak s využitím prefabrikátů. Nosné konstrukce mostu o větším počtu polí, které mají nej častěji jednokomorový průřez, je ekonomicky výhodné montovat metodou po celých polích pomocí zavážecího zařízení, kdy každé z mostních polí je vyrobeno ambulantně v předpolí mostu a po předepnutí se transportuje pomocí tohoto zařízení po již zhotovené části mostovky do pozice v konstrukci. Hmotnost celých mostních polí nosné konstrukce výrazně překračuje 500 tun a použité zavážecí zařízení musí mít odpovídající vysokou nosnost. Pro mosty středních délek se tak většinou ekonomicky nevyplatí zavážecí zařízení nasadit.

V PUV 2016-32642 je popsán prefabrikovaný nosník pro spřažené mostní konstrukce, který je tvořen tenkostěnnou skořepinovou konstrukcí ve tvaru písmene U s přírubou nebo bez, přičemž tento nosník je vyroben z předem nebo dodatečně předpjatého betonu. Tenkostěnná skořepinová konstrukce má funkci samonosného ztraceného bednění, které staticky spolupůsobí s následnou monolitickou dobetonávkou. Tento prefabrikovaný nosník ve tvaru U působí jako ztracené bednění, které se následně celé zabetonuje. Nevýhodou tohoto řešení je vysoký objem betonu v průřezu, kvůli kterému není možné dosáhnout větších rozpětí, než je 40 m.

Podobné technické řešení nosné konstrukce a střešního nosníku je popsáno v čínském užitném vzoru č. CN 204940101 U. Tato uzavřená konstrukce zahrnuje nosníky ve tvaru U, které jsou nahoře spojeny do uzavřeného průřezu včetně homí desky.

Další známé řešení uzavřené nosné konstrukce s nosníky ve tvaru U, mající navíc tyto nosníky těsně vedle sebe popisuje patentová přihláška č. CN105155399 A.

PV 2002-419 popisuje nosník o více polích, který je zhotoven z betonu, zejména železobetonu, nebo předpjatého betonu s podporami a alespoň jedním předpínacím prvkem. Podpory jsou umístěny na každém konci jednoho pole nosníku. Nosník je vyroben alespoň z jednoho betonového prefabrikátu, takže poloha, průběh a/nebo předpínací síla předpínacího prvku udává tvarově přesné předpětí nosníku. Nevýhoda těchto nosníků ve tvaru U spočívá v tom, že jsou nahoře spojeny do uzavřeného průřezu s homí deskou. Nosník je pak těžší a složitý na výrobu.

Konstrukční uspořádání střešního nosníku typu U s koncovým uspořádáním koncového nosníku popisuje čínská přihláška užitného vzoru č. CN 205741880 U. Toto uspořádání řeší typ železničního mostu zahrnující dva nosníky ve tvaru U. Nevýhodou je, že jeden profil je vždy pro celou nosnou konstrukci.

-1 CZ 30882 Ul

Z dosavadního stavu techniky jsou dále známé různé spřažené ocelo-betonové mostovky, které mají vysoké investiční náldady a jsou popisovány v dokumentech CN 203049452 U, CN 106087739 A, CN 105937204 A.

Cílem technického řešení je snížit hmotnosti jednotlivých ambulantních prefabrikátů a tím i vlastní tíhu nosné konstrukce při současném zachování nízkého počtu podélných nosných prvků. Toho je dosaženo pomocí více vylehčených trámů namísto jednoho velkého komorového nosníku. Tyto trámy jsou vzájemně propojeny pomocí železobetonové desky. Hmotnost zavážených vylehčených prefabrikátů má být výrazně nižší než 500 tun.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu o více polích zahrnující alespoň jeden předpínací prvek, nejméně dva vylehčené podélné trámy, ve tvaru písmene „U“, monolitický příčník a spřaženou mostovku jejíž podstata spočívá v tom, že nosná konstrukce zahrnuje mostovku tvořenou žebrovanými deskami a monolitickou spřaženou desku a vylehčený trám, jenž je tvořen bočními stěnami vzájemně spojenými vodorovnou deskou, kde boční stěny a vodorovná deska jsou opatřeny prvními průchozími kanálky pro uložení předpínacího prvku, přičemž na vylehčeném trámu jsou příčně uloženy žebrované desky, na nichž je uspořádaná monolitická spřažená deska a vylehčené trámy jsou vzájemně spojeny pomocí monolitického příčníku opatřeného druhými průchozími kanálky, pro zajištění přenosu zatížení z mostovkové desky jediným ložiskem do pilíře, přičemž vodorovná deska vylehčeného trámu vykazuje na obou koncích zesílené části, kde je uspořádáno kotvení předpínacího prvku a podélný ozub pro napojení na monolitický příčník.

Trámy jsou vyrobeny z vysoko-pevnostního betonu a/nebo z ultra vysoko-pevnostního betonu.

Stabilita a nosnost trámové konstrukce je dosažena tím, že ve spodní vodorovné desce jsou vytvořeny první kanálky pro soudržné a/nebo volné kabely, které neprochází přes monolitický příčník a jsou připevněny na kotvení umístěném na zesílené části vodorovné desky na koncích trámů. V homí části vnějších stěn jsou vytvořeny druhé kanálky pro soudržné a/nebo volné kabely, které jsou v oblasti příčníku spoj kovány a vytváří tak nad vnitřními podpěrami kabely spojitosti, přičemž tyto kabely spojitosti jsou připevněny na kotvení umístěné na zesílené části stěn na koncích protějších trámů.

Pro zajištění co nejnižší hmotnosti trámové nosné konstrukce je žebrovaná spřažená deska vytvořena z prefabrikátů, alternativně může být celomonolitická.

Výhodou takto navržené vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce mostu je, že nový typ vylehčeného trámového prefabrikátu, představující hlavní nosný prvek v podélném směru, je vyráběn ambulantně v předpolí mostu. Navíc, tato konstrukce společně s částečně prefabrikovanou spřaženou deskou tvoří kompaktní vylehčený dvoutrámový a/nebo více trámový vylehčený průřez, přičemž každý z vylehčených otvorů trámů je průchozí a konstrukce revidovatelná po celé délce mostu. Dále prostorová tuhost vylehčených trámových prefabrikátů umožňuje dočasné uložení na hlavu pilíře pomocí minimálně 4 úložných zařízení bez externích stabilizačních přípravků při montáži a betonáži, a to bez nároku na montážní podepření mezi trvalými podpěrami.

Při zvoleném konstrukčním uspořádání vykazují vylehčené trámy při rozpětích do 50,00 m celkovou hmotnost do 150,00 tun a je ekonomicky výhodné jejich výrobu provádět ambulantně jako staveništní prefabrikáty v prostoru předpolí mostu a montáž vykonávat lehkým zavážecím zařízením pohybujícím se po již zhotovené části nosné konstrukce a záhlaví pilířů.

V případech, kdy je výroba betonových prefabrikátů v dosažitelné vzdálenosti stavby, je možné vylehčené trámové prefabrikáty vyrobit z 3 dílů a sepnutím lany soudržného předpětí vytvořit výsledný tvar nosníku přímo na stavbě.

-2CZ 30882 Ul

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže přiblíženo pomocí obrázků, kde obr. 1 znázorňuje prostorový model vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce mostu; obr. 2 znázorňuje příčný řez vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce vedený dvěma trámy v polovině jejich délky; obr. 3 znázorňuje příčný řez vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce mostu vedený příčníkem v ose uložení na pilíř; obr. 4 znázorňuje podélný řez vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce vedený osou vylehčeného prefabrikátu; obr. 4a znázorňuje detail podélného řezu zobrazující uložení příčníku na pilíř a napojení kabelů v řezu vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce; obr. 5 znázorňuje axonometrický pohled ze spodu na prostorový model mostu s vylehčenou trámovou částečně prefabrikovanou nosnou konstrukcí a obr. 6 znázorňuje axonometrický pohled ze shora na prostorový model mostu s vylehčenou trámovou částečně prefabrikovanou nosnou konstrukcí. Příklady uskutečnění technického řešení

Řešení bude blíže vysvětleno na příkladech jeho provedení s odkazem na příslušné výkresy. Je nasnadě, že níže uvedené popisy jsou ilustrativním vyjádřením aplikace principů tohoto technického řešení.

Na obr. 1 je znázorněn příklad prostorového modelu vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce mostu, která zahrnuje dva trámy I, ve tvaru písmene „U“, které jsou provedeny jako vylehčené a jsou vyrobeny z vysoko-pevnostního betonu tzv. HPC, případně UHPC monolitický příčník 6 a spřaženou mostovku 15.

Na obr. 2 jsou znázorněné vylehčené trámy I, které se vyznačují úzkými mírně ukloněnými vnějšími stěnami 2 vzájemně propojenými vodorovnou deskou 3. Vodorovná deska 3 vykazuje na obou koncích zesílenou část 4 pro uložení kotvení 10 předpínacích prvků 17. V zesílené části 4 vodorovné desky 3 je vytvořen podélný ozub 5 pro napojení na monolitické příčníky 6 a pro přenos sil do monolitického příčníku 6, který je znázorněn na obr. 3. Výška vylehčených trámů I je variabilní s ohledem na délku rozpětí mostu, přičemž ve všech případech délek a výšek vylehčených trámů 1 je umožněna revize této konstrukce mostu pomocí průchozích otvorů 14 vytvořených ve vylehčených trámech i, to znamená, že trámy jsou přes otvory 14 v monolitických příčnících 6 pro člověka plně průchozí a jsou revidovatelné.

Jak je patrné z obr. 4, vylehčené trámy i jsou podélně předepnuty předpínací ocelovou, a/nebo nekovovou výztuží 17. V příčném směru jsou vylehčené trámy I železobetonové. Předpínací prvek 17 je tvořen soudržnými kabely z předpínacích lan umístěných v prvních kanálcích 8 soudržného předpínacího prvku 17 trámu I, které se nacházejí jak ve vodorovné desce 3 trámu, tak ve vnějších ukloněných stěnách 2 trámů a jsou připevněné na kotvení 10 umístěném na koncích vylehčených trámů 1. Předpínací prvek 17 nacházející se ve spodní části vylehčeného trámu 1 neprochází přes příčník 6. Předpínací prvek 17 nacházející se v horní části trámu 1 prochází přes příčník 6 v druhých kanálcích 9 soudržného předpínacího prvku 17 příčníku 6, kde je spoj kován a vytváří tak kabel 11 upevněný na kotvení 10 přepínacích kabelů, které je umístěno na zesílené části 4 vodorovné desky 3 a to vždy na jednom konci vylehčeného trámu I jak je patrné z obr. 4a.

Navazující spřažená deska 12 je tvořena žebro vánými prefabrikáty na celou šířku nosné konstrukce s vykonzolováním směrem k okrajům mostovko vé desky 15, a/nebo samostatnými filigránovými deskami uspořádanými pouze mezi žebrovanými prefabrikáty v případě použití jejich většího počtu u širokých mostů. Žebrované prefabrikáty 12 mostovko vé desky 15 slouží jako ztracené bednění pro horní monolitickou spřaženou desku 13 a jejich montáž se provádí stejným lehkým zavážecím zařízením jako v případě vylehčených trámů I.

V dalším příkladném provedení vylehčené trámové částečně prefabrikované nosné konstrukce mostu, znázorněném na obr. 5 a obr. 6, kde je nutné použít větší výšku vylehčených trámů I, se použijí příčné rozpěry 7 zvyšující prostorovou tuhost vylehčených prefabrikátů v montážních stádiích.

-3CZ 30882 Ul

Průmyslová využitelnost

Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu zahrnující v příčném řezu alespoň dva trámy ve tvaru písmene „U“ nachází průmyslové využití při stavbě mostů.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu o více polích zahrnující alespoň jeden předpínací prvek (17), nejméně dva podélné trámy (1), ve tvaru písmene „U“, monolitický příčník (6) a spřaženou mostovku (15), vyznačující se tím, že nosná konstrukce zahrnuje mostovku (15) tvořenou žebrovanými deskami (12) a monolitickou spřaženou desku (13) a vylehčený trám (1), jenž je tvořen bočními stěnami (2) vzájemně spojenými vodorovnou deskou (3), kde boční stěny (2) a vodorovná deska (3) jsou opatřeny prvními průchozími kanálky (8) pro uložení předpínacího prvku (17), přičemž na vylehčeném trámu (1) jsou příčně uloženy žebrované desky (12), na nichž je uspořádaná monolitická spřažená deska (13) a vylehčené trámy (1) jsou vzájemně spojeny pomocí monolitického příčníku (6) opatřeného druhými průchozími kanálky (9), pro zajištění přenosu zatížení zmostovkové desky (15) jediným ložiskem do pilíře (16), přičemž vodorovná deska (3) vylehčeného trámu (1) vykazuje na obou koncích zesílené části (4), kde je uspořádáno kotvení (10) předpínacího prvku (17) a podélný ozub (5) pro napojení na monolitický příčník (6).
2. 2. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní deska (3) a boční stěny (2) vylehčeného trámu (1) spolu se žebrovanými deskami (12) tvoří průchozí prostor (14) po celé délce mostu.
3. 3. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že pro zvýšení stability vylehčeného trámů (1) jsou na vnějších stěnách (2) vylehčeného trámu (1) uspořádány železobetonové příčné rozpěry (7).
4. 4. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu podle nároku 1, vyznačující se tím, že předpínací prvek (17) je tvořen ocelovými a/nebo nekovovými soudržnými kabely z předpínacích lan.
5. 5. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu podle nároků 1 a 4, vyznačující se tím, že v horní části vylehčeného trámu (1) jsou první průchozími kanálky (8) vedeny předpínací prvky (17), jenž dále prochází druhými průchozími kanálky (9) příčníku (6) a jsou upevněny na kotvení (10) předpínacích prvků (17) umístěném na zesílené části (4) vodorovné desky (3) protějšího vylehčeného trámu (1).
6. 6. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu podle nároků 1, 2, 3 a 5, vyznačující se tím, že vylehčené trámy (1) jsou tvořeny vysoko-pevnostním betonem a/nebo ultra vysoko-pevnostním betonem.
7. 7. Vylehčená trámová částečně prefabrikovaná nosná konstrukce mostu podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že mostovka (15) je tvořena žebrovanými prefabrikovanými deskami (12) jakožto ztraceným bedněním pro spřaženou monolitickou desku (13) a/nebo je mostovka (15) celomonolitická.