Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of the type of numerical model a prestressed concrete bridge on the determination of its internal forces and displacements

Oleszek Radosław, Radomski Wojciech, Nowak Krzysztof

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

155--167

EN

Static analyses of bridge structures are currently performed using the finite element method (FEM). Depending on the geometry of the structure and the technically required accuracy of calculations, different levels of discretization of these structures are used in their design. In the design process, beam grillage models (denoted e1, p2), shell models (denoted e2, p2) or shell-beam models (denoted e1+ e2, p3) are often used. Solid models (denoted e3+ p3) are mostly used in advanced analyses, having frequently a scientific character. It is shown that there is an impact of the applied types of the numerical model (i.e., degree of complexity, degree of discretization, accuracy of the model) of the road bridge on the calculated values of bending moments and displacements, which indirectly affects the global safety coefficient of the designed bridge structure. The main purpose of the calculations is to examine the discrepancies of analyzed internal forces and displacements depending of the type of numerical model used. The calculated values are referred to the results taken from the field tests of the existing bridge denoted MS 03, which is a continuous beam structure with the three spans 37:50 + 46:75 + 37:50 m made of prestressed concrete and with variable beam depth. On the basis of numerical simulations, the paper provides author’s recommendations for computer modeling of similar bridges.

PL

Analizy statyczne konstrukcji mostowych są obecnie wykonywane metodą elementów skończonych (MES). W zależności od geometrii konstrukcji i wymaganej technicznie dokładności obliczeń, w projektowaniu i analizie statycznej obiektów mostowych stosuje się różne poziomy dyskretyzacji tych struktur. W projektowaniu często stosowane bywają modele rusztowe (klasy e1, p2), powłokowo-belkowe (klasy e1 + e2, p3) ewentualnie powłokowe (klasy e2, p2). Modele bryłowe stosuje się przeważnie w zaawansowanych analizach, także o charakterze naukowym. W pracy wykazano, że istnieje wpływ przyjętej klasy modelu numerycznego wiaduktu drogowego (stopień skomplikowania, dyskretyzacji, dokładność modelu) na otrzymywane wartości momentów zginających i przemieszczeń oraz ich różnice, co pośrednio wpływa na współczynnik globalnej rezerwy bezpieczeństwa projektowanej konstrukcji mostowej. Głównym celem obliczeń było zbadanie rozbieżności oszacowanych wielkości statycznych między modelami o różnej dokładności, a przeprowadzone symulacje komputerowe mają charakter eksperymentu numerycznego. Wykonane obliczenia nawiązywały do wyników uzyskanych podczas badan odbiorczych obiektu pod próbnym obciążeniem. Przedmiotem analiz porównawczych był most MS-03, który jest konstrukcją płytowo-belkową z betonu sprężonego o schemacie belki ciągłej trójprzęsłowej o rozpiętościach przęseł37,50 + 48,75 + 37,50 m i zmiennej wysokości belek. W pracy wykonano trzy modele obiektu w środowisku MES SOFiSTiK: rusztowy w dwóch wariantach (R-1 i R-2 klasy e1, p2) i mieszany powłokowo-belkowy (PB, klasy e1+e2, p2). Obliczenia porównawcze badanego obiektu przeprowadzono w celu określenia wpływu klasy modelu numerycznego (rusztowy, mieszany belkowo-powłokowy) na rozdział poprzeczny obciążenia użytego podczas badan odbiorczych (część obciążenia przypadająca na pojedynczy dźwigar) i wygenerowane wielkości statyczne (momenty zginające, przemieszczenia) oraz oszacowania wpływu sposobu modelowania odcinka utwierdzenia płyty pomostowej w środnikach dźwigarów, pełniącej rolę elementu stężającego belki nośne na rozdział poprzeczny obciążenia. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń porównawczych mostu, za pomocą trzech modeli numerycznych (rusztowych R-1 i R-2 oraz powłokowo-belkowego PB) należy stwierdzić, że wpływ klasy modelu MES (stopnia dyskretyzacji) jest średnio znaczący, tj. rozbieżności oszacowanych wielkości statycznych zawierają się w przedziale 15-25%. W przypadku momentów zginających My od obciążeń ruchomych przy jednostronnym przeciążeniu przęsła, z uwagi na rozdział poprzeczny obciążenia, rozbieżności wyników między odwzorowaniami osiągają maksymalnie 19,1%. Zastosowanie modeli o różnym stopniu dyskretyzacji powoduje, że różnice wyników od obciążeń ruchomych ustawionych niesymetrycznie w przekroju przęsła przekraczaj ą 15%, a więc wartość zwyczajowo uznawaną w obliczeniach inżynierskich za akceptowaną granicę błędu. W przypadku odwzorowań rusztowych R-1 i R-2 efekt uwzględnienia lub nieuwzględnienia szerokości środników belek trapezowych (tzw. odcinek utwierdzenia płyty pomostu) na efektywną rozpiętość płyty pomostu oraz rozdział poprzeczny obciążenia jednostronnego (niesymetrycznego) wiąże się z rozbieżnościami momentów zginających w zakresie 7,6-10,9%. Różnice wartości My od obciążeń ruchomych nie przekraczaj ą 15%, co oznacza, że wpływ sposobu modelowania szerokości środników (lub pominięcie odwzorowania ich szerokości) jest w omawianej konstrukcji mało znaczący. Wpływ tego aspektu modelowania przęseł o szerokich środnikach na ostateczne wyniki (np. obwiednie Myº będzie jeszcze mniejszy po uwzględnieniu pozostałych obciążeń obiektu. Na podstawie przeprowadzonych symulacji numerycznych w pracy podano rekomendacje autorskie dotyczące komputerowego modelowania podobnych obiektów.

2

Wpływ wybranych czynników na trwałość betonowych mostów sprężonych

Madaj Arkadiusz

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 10

61--64

3

Analiza lokalnej pracy zarysowanego naroża płyty sprężonego obiektu mostowego w dużym skosie w aspekcie wpływu obciążeń eksploatacyjnych

Betlej Michał, Ciurej Henryk, Gwoździewicz Piotr

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 10

104--109

PL

Przedmiotem analizy jest nietypowy rzeczywisty obiekt mostowy płytowo-belkowy sprężony w skosie ok. 40°. Po sprężeniu dźwigarów zauważono istnienie pęknięcia w obrębie kątów ostrych na górnej i dolnej powierzchni płyty pomostu. W artykule przedstawiono wyniki analizy lokalnej pracy zarysowanych naroży w rejonie kąta ostrego płyty w aspekcie wpływu obciążeń użytkowych na istniejący stan zarysowań. Opracowano model przestrzenny MES, bazujący w całości na elementach objętościowych. Siatki zbrojenia odwzorowano w postaci płaskich membran o zastępczych właściwościach anizotropowych. Zastosowano obliczenia nieliniowe fizycznie i geometrycznie z modelem pękania betonu. Odtworzono proces i sekwencję sprężania kablami oraz przykładanie pozostałych obciążeń: stałych i użytkowych w trzech ustawieniach. Na każdym etapie obserwowano stan naprężeń i pękania w płycie. Sformułowano wniosek, że rysy powstałe wskutek niewłaściwego wprowadzenia sprężenia zamykają się pod wpływem obciążeń stałych i użytkowych.

EN

The subject of the analysis is a real bridge deck composed of beams and slab with an unusual geometry, where support angle is at approx. 40°. After the girders were prestressed, the cracks within the sharp angles were noticed on the upper and lower surfaces of the deck. The aim of this article is to present the result of a local analysis of the sharp angle of the deck in the aspect of the impact of operating loads on the existing state of cracks. A FEM model was developed, based entirely on volume elements. Nonlinear analysis were used with the concrete crack model. The process and sequence of prestressing and the application of the remaining loads is considered. On each of them, a state of stress and cracking in the deck was observed. It was concluded that cracks resulting from improper introduction of prestress are closing under the influence of permanent and service loads.

4

Odkształcenia reologiczne dużego mostu sprężonego i ich wpływ na dobór urządzeń dylatacyjnych i łożysk

Germaniuk Krzysztof

Materiały Budowlane

|

2021

|

nr 9

62--65

5

Trwałość i nośność sprężonych, betonowych przęseł mostów z rysami

Madaj Arkadiusz, Mossor Katarzyna

Materiały Budowlane

|

2020

|

nr 9

26--29

PL

Istotnym elementem określania nośności i trwałości konstrukcji sprężonych jest ocena ich ewentualnego zarysowania. Bardzo często można spotkać się z opinią, że obiekty zarysowane są w stanie przed awaryjnym, a nawet awaryjnym i to z nieodwracalnymi skutkami [12, 13].W artykule starano się wykazać, że pogląd ten jest nieuprawniony. Mostowe konstrukcje sprężone, które mają rysy, mogą być na ogół bezpiecznie eksploatowane, jakkolwiek należy je traktować jako obiekty z wadą. Ponadto wada ta jest bardzo często możliwa do usunięcia, a obiektom można przywrócić wymagane parametry: nośność; sztywność i trwałość. Zawsze konieczna jest indywidualna ocena przyczyn i skutków zarysowania.

EN

Cracking is a relevant factor when it comes to estimating load-bearing capacity and durability of prestressed concrete structures. It is commonly assumed, that structures with cracks are just before a state of failure or even have already reached it with irreversible effects [12, 13]. The authors attempt to prove that this view is too far-reaching. Prestressed concrete bridges with cracks can be usually safely used, however with a shortcoming. Moreover, this fault is often possible to repair so that the structures perform original parameters again: load-bearing capacity, stiffness and durability. An individual evaluation of possible causes and effects of cracking is always crucial.

6

Zastosowanie splotów dużej nośności w prefabrykowanych elementach strunobetonowych

Seruga Andrzej, Midro Marcin

Inżynieria i Budownictwo

|

2020

|

R. 76, nr 8

378--384

PL

Pierwszy most z betonu sprężonego splotami dużej nośności (7Φ6 mm) zbudowano w USA w roku 2009. Na podstawie analizy literatury i zrealizowanych konstrukcji przedstawiono korzyści zastosowania tego rodzaju splotów. Zaprezentowano również wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych w USA. Na podstawie tych wyników określono wymaganą minimalną wytrzymałość betonu na ściskanie w chwili zwolnienia naciągu, warunkującą uzyskanie odpowiedniej przyczepności betonu i długości transmisji.

EN

In 2009, the first bridge prestressed with 7Φ6 mm strands was constructed in the USA. In the article, the implementation conditions and the main advantages resulting from the use of high-strength strands (HCSs) are presented. On the basis of previous experimental studies carried out in the USA, the minimum concrete compressive strength requirements at the moment of tendon release (conditioning the adequate concrete-strand bond and transmission length) were given.

7

Prace remontowe Mostu Cłowego w Szczecinie

Żółtowski K., Binczyk M., Kalitowski P., Żółtowski P., Rosiak M., Mróz M.

Mosty

|

2017

|

nr 6

16--20

PL

W artykule przedstawiono historię budowy i eksploatacji Mostu Cłowego w Szczecinie. W ciągu 56 lat wykonywano kilka prac eksperckich i napraw. Most został zamknięty po poważnej awarii konstrukcji zewnętrznego kabla sprężającego. Przedstawiono główne przyczyny degradacji oraz koncepcję demontażu. Opisano także prace konstruktorskie dotyczące remontu mostu.

EN

The paper presents the history of the construction and lifecycle of the post-tensioned Most Cłowy (Customs Bridge) in Szczecin. Several expert works and repairs were performed during the 56 years of its service. Finally the bridge was closed after a serious structural failure of the external prestressing cable. The main causes of the degradation are explained and the concept of the design of the dismantling is presented. Moreover, the construction works concerning the rehabilitation of the bridge are described.

8

Projektowanie mostów wg Eurokodów. Mosty sprężone - cz. I

Michalak E., Siwowski T.

Mosty

|

2013

|

nr 4

57--61

PL

Podstawą projektowania mostów sprężonych jest, podobnie jak mostów żelbetowych, Eurokod 2 – Projektowanie konstrukcji z betonu. W artykule dotyczącym projektowania mostów żelbetowych (2) podano strukturę tego dokumentu oraz ogólne zasady jego stosowania. W niniejszym artykule przedstawione zostały informacje dotyczące materiałów stosowanych do budowy mostów sprężonych, uwagi na temat analizy konstrukcji, a także podstawowe zasady projektowania mostów sprężonych ze względu na trwałość.

EN

The basis for the design of prestressed concrete bridges, as well as reinforced concrete bridges, is Eurocode 2 Design of concrete structures. In the article addressing the design of reinforced concrete bridges (2) the framework of the document and the general rules of its application have been discussed. This paper presents information concerning materials used for the construction of prestressed concrete bridges, observations on structure analysis, as well as basic rules of the design of prestressed concrete bridges considering their lifespan.

9

Projektowanie mostów według Eurokodów. Mosty sprężone - cz. II

Michalak E., Siwowski T.

Mosty

|

2013

|

nr 5

70--73

PL

Niniejszy artykuł stanowi kontynuację zagadnień prezentowanych w poprzednim numerze czasopisma „Mosty” (4/2013), dotyczących podstaw projektowania sprężonych konstrukcji mostowych według Eurokodów. W drugiej części artykułu autorzy prezentują stany graniczne nośności i użytkowalności oraz omawiają pozostałe wymagania Eurokodu 2.

EN

The article is a continuation of issues presented in the previous edition of the „Mosty” magazine (4/2013), concerning the design of prestressed concrete bridges according to Eurocodes. In the second part of the article the authors address ultimate limit states and serviceability limit states, and discuss other requirements of Eurocode 2.

10

O projektowaniu mostowych konstrukcji kablobetonowych w świetle PN-91/S-10042 i PN-EN 1992-1-1

Radomski W., Oleszek R., Mossakowski P.

Drogownictwo

|

2013

|

nr 7-8

199--209

PL

Przedstawiono możliwości projektowania kablobetonowych konstrukcji mostowych na podstawie dotychczas stosowanych norm polskich (PN) oraz przepisów opartych na Eurokodach. Wykazano podobieństwa i różnice obu zestawów norm. Porównano zależności dotyczące obliczania strat siły sprężającej, metodologii wymiarowania przekrojów w stanach granicznych oraz projektowania stref zakotwień cięgien. Skrótowo scharakteryzowano oddziaływania kabli sprężających na konstrukcję. Opisano zakres niezbędnych analiz wykonywanych przy projektowaniu tego rodzaju konstrukcji.

EN

The design procedures of design of post-tensioned concrete bridge structures are presented based on the existing Polish Standards (PN) and current regulations according to Eurocodes. Two above mentioned procedures are compared to each other and the similarities and differences of them are discussed. The comparison concerns mainly the loss of prestressing force, dimensioning of the cross section of the structural members including their limit states as well as calculations of the anchorage zone. The load from prestressing tendons to the concrete is briefly characterized. Finally, some recommendations concerning the design procedures are formulated.

11

Efektywne projektowanie i budowanie mostów sprężonych - porównanie technologii nasuwania podłużnego, deskowania kroczącego oraz pełnego rusztowania

Lewandowski K., Kasiak M.

Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

|

2012

|

Nr 2

34-36

PL

Autorzy porównują trzy podstawowe sposoby budowy mostów na przykładzie obiektów sprężonych przez BBV Systems Sp. z o.o. Firma stara się sprostać najbardziej skomplikowanym zagadnieniom i zapewnić specjalistyczną pomoc na etapie projektu budowlanego, wykonawczego i realizacji. Każdy z obiektów przed wykonaniem zostaje przeanalizowany w środowisku MES, ponadto sprawdza się gabaryty konstrukcji pod kątem zgodności z wymaganiami przyjętego systemu sprężania.

12

Probability of cracking of composite prestressed concrete bridges

Machelski C.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2003

|

Vol. 3, no 1

77-93

EN

The analysis of safety of composite prestressed concrete bridges in terms of cracking is presented. The analysis of the standard-based requirements was carried out. The assessment of safety is based on Cornell’s reliability index taking into consideration two random factors: the tensile strength of concrete and the values of normal stresses at the bottom edge of girder. As random variables which affect normal stresses we adopt the effect of prestressing, dead load and live load. We also assume that the random variables are of normal distribution. The road multi-beam bridges are considered at the service stage, i.e. subjected to dead and to live loads and to the influence of prestressing under conditions of advanced rehologic processes. The paper does not deal with technological defects, thereby the problem of cracks before the prestressing of beam is neglected. The parametric analysis has shown that the standard-based cracking coefficient applied in the bridge design is neither effective nor efficient.

PL

Przedstawiono analizę bezpieczeństwa, z uwagi na zarysowanie, zespolonych przęseł mostów wykonanych z betonu sprężonego. Dokonano analizy wymagań normowych w tym zakresie. Ocenę bezpieczeństwa oparto na wartości indeksu niezawodności Cornella, biorąc pod uwagę dwa czynniki losowe: wytrzymałość betonu na rozciąganie i wartości naprężeń normalnych na krawędzi dolnej dźwigara głównego. Jako zmienne losowe wpływające na naprężenia normalne przyjęto: efekty sprężenia i obciążeń stałych oraz zmiennych. Założono, że zmienne losowe opisuje rozkład normalny. Rozpatruje się mosty drogowe, wielobelkowe w fazie użytkowej, a więc poddane obciążeniom stałym i zmiennym oraz sprężeniu w stanie zaawansowanych procesów reologicznych. Praca nie obejmuje zagadnienia defektów technologicznych, w tym rys powstałych przed sprężeniem belek. Analiza parametryczna wykazała, że normowy współczynnik bezpieczeństwa na zarysowanie w zastosowaniu do przęseł mostów nie jest efektywny.