PL179701B1 - Łukowy obiekt mostowy z betonu niezbrojonego - Google Patents

Abstract

1. Łukowy obiekt mostowy z betonu niezbrojonego, znamienny tym, że składa się z betonowego sklepienia łUkowego (1) o osi wyznaczonej przez współrzędne x-y z równania,gdzie q 1 γ oznacza obciążenie stałe łuku sklepienia, H - reakcję poziomąpodpory łuku (1), zasypki (2) ułożonej na łuku sklepienia betonowego (1), korzystnie z gruntu stabilizowanego cementem oraz z betonowej płyty podbudowy (4) pod nawierzchnię (6), wykonanej na zasypce (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest łukowy obiekt mostowy z betonu niezbrojonego o konstrukcji niosącej w postaci sklepienia łukowego.

Do końca lat 70-tych żelbet w powszechnym mniemaniu uchodził za materiał konstrukcyjny o wyjątkowej trwałości, nie wymagający prac konserwacyjnych. Tymczasem okazało się, ze po kilkudziesięciu latach eksploatacji konstrukcji żelbetowych narażonych na wpływy atmosferyczne, w wielu przypadkach ich degradacja wymusza konieczność wykonania kosztownych prac remontowych lub ich rozbiórki. Główną przyczyną degradacji żelbetu jest korozja stalowych prętów zbrojeniowych.

Przyczyną korozji stali jest przede wszystkim:

- agresywność środowiska (duże zanieczyszczenie związkami chemicznymi powietrza i wód opadowych),

- karbonatyzacja betonu niwecząca jego właściwości ochronne prętów zbrojeniowych przed korozją,

- występowanie rys w betonie “pracującym” w II fazie (przy stale wzrastającym poziomie obciążeń eksploatacyjnych obiektów),

- nieszczelności hydroizolacji.

W wyniku znacznego zwiększenia objętości skorodowanej warstwy stali zbrojeniowej, produkty korozji powodująrozsadzanie betonu, co z kolei jestprzyczynąprzyśpieszeniaprocesu niszczenia konstrukcji żelbetowych. Zmusza to do stosowania specjalnych zabiegów chroniących konstrukcje żelbetowe przed przedwczesną ich degradacją, np. powłok zabezpieczających powierzchnię betonu.

Wszystkie te zabiegi w znacznym stopniu podrażają koszt budowy i remontu konstrukcji żelbetowych.

W żelbecie, materiale złożonym z betonu i stali, przede wszystkim stal zbrojeniowa jest czynnikiem wpływającym na degradację tego tworzywa.

179 701

Wobec powyższego pojawia się potrzeba poszukiwania takiego rozwiązania konstrukcyjnego obiektu mostowego, które nie wymagałoby stosowania stali zbrojeniowej w ogóle lub w minimalnym zakresie.

Wyeliminowanie stali zbrojeniowej lub cięgien sprężających z konstrukcji betonowych jest możliwe tylko wtedy, gdy w trakcie eksploatacji w żadnym z elementów konstrukcji nie wystąpią naprężenia rozciągające.

Spełnienie tego warunku eliminuje większość dotychczas stosowanych układów konstrukcyjnych, z wyjątkiem niektórych konstrukcji łukowych.

Konstrukcjami łukowymi, które mogąspełnić powyższy warunek sąkonstrukcje sklepione.

W konstrukcjach mostów sklepionych stosowane były dotychczas rozwiązania o następujących układach statycznych:

- łuk bezprzegubowy (zamocowany),

- łuk jednoprzegubowy (przegub w kluczu),

- łuk dwuprzegubowy,

- łuk trójprzegubowy.

Zgodnie z wynalazkiem obiekt mostowy składa się z betonowego łuku sklepienia, korzystnie trójprzegubowego, o osi wyznaczonej z równania krzywej wyznaczonej przez współrzędne x-y z równania y = ^[cosh(^*x)-l] gdzie q i y oznacza obciążenie stałe łuku sklepienia, H - reakcję poziomą podpory przegubowej, zasypki ułożonej na łuku oraz z betonowej płyty wykonanej na zasypce, tworzącej podbudowę pod nawierzchnię.

Zasypkę stanowi materiał sypki zastabilizowany do uzyskania kąta stoku naturalnego 90, nie powodujący parcia bocznego, korzystnie grunt stabilizowany cementem, ułożony pomiędzy ściankami bocznymi usytuowanymi wzdłuż krawędzi łuku.

Podpory łuku sklepienia są wykonane w postaci ściany szczelinowej z usztywnieniami, która stanowi przyczółek obiektu mostu.

Obiekty wykonane według wynalazku będą charakteryzowały się korzystnymi cechami eksploatacyjnymi takimi jak:

- duża nośność przy niskim stanie naprężeń w betonie łuku,

- duża odporność na obciążenia dynamiczne,

- duża trwałość (wyeliminowanie zbrojenia),

- niewrażliwość na nierównomierne osiadanie podpór i zmiany temperatury,

- prostota w wykonaniu dzięki wyeliminowaniu zbrojenia,

- łagodne połączenie obiektu z nasypem (bez urządzeń dylatacyjnych i gwałtownej zmiany podatności podłoża).

Powierzchnia betonu narażona na oddziaływanie środowiska jest minimalna, co ma duże znaczenie dla trwałości obiektu. Rozbiórka betonowej konstrukcji łukowej nie wymaga energochłonnego przecinania prętów zbrojeniowych.

Wynalazekjest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat statyczny do określenia równania łuku, fig. 2 - model obliczeniowy sklepionego mostu łukowego, fig. 3 - most z betonu niezbrojonego w widoku z boku i przekroju podłużnym, fig. 4 - przekrój poprzeczny mostu w pobliżu podpory oraz w środku łuku, fig. 5 - rzut poziomy przyczółka mostu.

Most z niezbrojonego betonujest zaprojektowany według modelu przedstawionego na fig. 2, w postaci jednoprzęsłowej ramy dwukondygnacyjnej podpartej przegubowo. Model mostu pokazano na fig. 2. Rygiel dolny ramy stanowi łuk 1 z przegubem 7 w osi ramy. Rygiel górny stanowi betonowa płyta podłoża 4 nawierzchni 6. Słupkami ramy są wycinki zasypki 2.

179 701

Rygiel dolny i górny oraz słupki ramy mają sztywności i wymiary odpowiednio łuku 1, płyty 4 i zasypki 2. Wyjątek stanowi sztywność giętna gruntu, któraprzyjęto zbliżonądo zera, ponieważ grunt nie bierze udziału w przenoszeniu momentów zginających. Sklepienie łukowe 1 ma oś w kształcie krzywej wyznaczonej przez współrzędne x-y z równania y = ©cosh( gdzie q i y oznacza obciążenie stałe łuku sklepienia, H - reakcję poziomą podpory przegubowej 7, co przedstawiono na schemacie statycznym łuku - fig. 1.

Most zaprojektowany dla rozpiętości L równej 12 m składa się ze sklepienia betonowego 1 trójprzegubowego, wykonanego z betonu klasy B30 o grubość 0,3 m, betonowej płyty 4 z betonu klasy B30 o grubości 0,5 m, stanowiącej podłoże nawierzchni 6, zasypki 2 z gruntu stabilizowanego cementem, ułożonej na sklepieniu 11 wyrównanej na poziomie około 10 cm powyżej sklepienia w kluczu łuku 1. Na górnej powierzchni sklepienia łuku 1 ułożona jest hydroizolacja 11 i wykonany drenaż w celu usunięcia wody z izolacji poza obiekt. Zasypka 2 znajduje się pomiędzy ścianami bocznymi 8, usytuowanymi wzdłuż krawędzi bocznych sklepienia łuku 1. Zasypka 2 jest zastabilizowana cementem tak, że nie powodujący parcia na ściany boczne 8. Ściany boczne 8 mają odsadzki od strony zasypki 2, zwiększające ich sztywność w kierunku poprzecznym. Sklepienie betonowe 1 jest oparte poprzez przeguby 7 na przyczółkach 5. W słabych gruntach rozpór łuku powinien być przeniesiony przez fundament w formie ściany szczelinowej 5, zakończonej skrzydłami przyczółka 10, która będzie przenosiła również reakcję pionową. Ściany boczne 8 można wyłożyć klinkierową licówką w celu podniesienia estetyki obiektu. Na płycie podłoża 1 ułożona jest w znany sposób nawierzchnia drogowa 6, ograniczona krawężnikami 12 i wykonane są poręcze 13. Elementy konstrukcji mostu oddzielone są od konstrukcji przyczółka szczeliną dylatacyjną 9. Przeguby 7 wykonane są w znany sposób, np. przy użyciu blachy ołowianej. Most połączony jest z nasypem 3 bezpośrednio, przez nałożenie warstwy zasypki 2 na grunt nasypowy 3 a następnie warstwy podbudowy nawierzchni 6. Do wykonania łukowego obiektu mostowego według wynalazku nie ma potrzeby stosowania betonów wysokiej klasy, gdyż poziom naprężeń w konstrukcji jest niewielki.

Łukowe mosty z betonu niezbrojonego nadają się do zastosowania przy szczególnie dużym obciążeniu eksploatacyjnym tj. w ciągach autostrad lub magistrali kolejowych.

179 701

179 701 r*\

cn tai)

S

179 701

----------J---------

Fig. 4

Fig. 5

179 701

Fig- 1

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Łukowy obiekt mostowy z betonu niezbrojonego, znamienny tym, że składa się z betonowego sklepienia łukowego (1) o osi wyznaczonej przez współrzędne x-y z równania, y=^[cosh(^* x)-l] gdzie q i y oznacza obciążenie stałe łuku sklepienia, H - reakcję poziomapodpory łuku (1), zasypki (2) ułożonej na łuku sklepienia betonowego (1), korzystnie z gruntu stabilizowanego cementem oraz z betonowej płyty podbudowy (4) pod nawierzchnię (6), wykonanej na zasypce (2).
2. 2. Łukowy obiekt mostowy według zastrz. 1, znamienny tym, że sklepienie betonowe (1) wykonane jest jako konstrukcja trójprzegubowa.
3. 3. Łukowy obiekt mostowy według zastrz. 1, znamienny tym, że podpory (5) łuku sklepienia (1) są wykonane w postaci ściany szczelinowej z usztywnieniami poprzecznymi, tworzącej przyczółek obiektu mostowego.
4. 4. Łukowy obiekt mostowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zasypka (2) wykonana jest z materiału sypkiego stabilizowanego do uzyskania kąta stoku naturalnego 90, nie wywołującego parcia bocznego.