Ważna uwaga dotycząca profesjonalizmu i bezpieczeństwa: Jest to archiwalna recenzja ekspercka, a nie projekt, obliczenia statyczne, ocena istniejącego mostu lub instrukcja budowy, inspekcji lub renowacji. Oryginalne podziały, rozpiętości, współczynniki, naprężenia, materiały, szczegóły połączeń i rozwiązania konstrukcyjne zostały przeniesione bez fachowej weryfikacji i nie powinny być stosowane jako współczesna specyfikacja. Projektowanie i prace na mostach wymagają posiadania uprawnień przez projektantów i wykonawców, aktualnych przepisów i norm, danych geotechnicznych i hydrologicznych, obliczeń oddziaływań stałych i zmiennych, zmęczenia, wiatru, temperatury, sejsmiczności, stateczności, fundamentów, warunków montażu i wytrzymałości, a także badań materiałów, korozji, złączy i rzeczywistego stanu konstrukcji. Dostęp do konstrukcji, prace na wysokości, ruch uliczny, podnoszenie, spawanie, cięcie i montaż niosą ze sobą śmiertelne ryzyko i wymagają specjalnego planu ochrony.
Projektowanie, budowa i renowacja mostów stalowych nie są częścią nowej oferty publicznej Savo Kusić. Obecnie skupiamy się na oknach drewnianych, oknach drewniano-aluminiowych, oknach niestandardowych i drzwiach. W przypadku projektu okna lub drzwi możesz wysłać zapytanie o wycenę.
Mosty łukowe
Istnieją prawdziwe mosty łukowe ze sztywnymi łukami, które mogą przyjmować wszelkiego rodzaju uderzenia, oraz mosty łukowe złożone z prętów, gdzie sztywny układ uzyskuje się dzięki zastosowaniu belki usztywniającej. Łuk usztywniony (belka Langera) obliczany jest przy założeniu połączeń przegubowych, zatem łuk obciążony jest tylko siłami normalnymi. Momenty zginające przejmuje belka usztywniająca, która pełni także rolę rozciągającą, jeśli łuk znajduje się nad belką.
Łuki i belki Langera są bardziej ekonomiczne niż mosty dźwigarowe przy większych rozpiętościach, ponieważ równomiernie rozłożone pełne obciążenie przejmuje tylko linia nośna łuku. Z wyjątkiem sił dodatkowych, momenty powstają jedynie w wyniku obciążenia częściowego i są znacznie mniejsze w łukach niż w belkach.
Rys. 1 — Porty sieciowe
Rys. 2 — Cynowe porty
a) Konstrukcje łukowe. Porty zaciskowe są rzadko budowane ze względu na trudności w zaciskaniu podpór. Najczęściej spotykane są porty na dwóch stawach. Porty z trzema zawiasami mają tę zaletę, że ruch podpór i zmiana temperatury nie powodują w nich sił. Mają one szczególne zastosowanie w przypadku niskiego stosunku f/l oraz w przypadku gruntów niepewnych. Sztywne porty wykonane są w postaci kratek (rys. 1) lub metalowych wsporników (rys. 2). Konstrukcja łukowa znajduje się nad i pod jezdnią, ze względów estetycznych unika się zagłębień w jezdni. Porty nad jezdnią otrzymują stężenia w celu przyjęcia naporu portu. Jeśli łuk jest sztywno połączony z belkami sąsiednich otworów (rys. 1 c i e), na wymiary statyczne można wpływać w szerokich granicach.
b) Belki Langera mają stosunkowo mocne łuki, gdyż długość gięcia jest równa odległości pomiędzy węzłami połączenia górnego. Rozwiązania z łukiem pod chodnikiem (rys. 3d) są rzadko stosowane w mostach. Belka do usztywnień może być wykonana z blachy lub siatki. W przypadku obu rozwiązań wiązka ta może być w sposób ciągły kontynuowana na sąsiednie pola, tworząc w ten sposób systemy ciągłe lub Gerbera (rys. 3b). Na ryc. 4 przedstawia przekrój mostu z jednym środkowym dźwigarem. Konstrukcja nośna składa się z łuku prętowego, sztywnych wieszaków i zamkniętej pustej skrzynki będącej belką usztywniającą, która przejmuje momenty skręcające i zginające.
Rys. 3 — Belki Langera
Rys. 4 — Przekrój mostu z jednym pośrednim dźwigarem głównym
c) Mosty ramowe. W przypadku konieczności zapewnienia wolnej wysokości profilu na całej szerokości otworu, ościeżnice stosuje się na dwóch lub trzech przegubach z mniejszą wysokością podparcia niż w przypadku prostych belek ze względu na działanie ościeżnicy (rys. 5).
e) Obliczenia. Łuki są zwykle obliczane przy założeniu, że ich oś nie ulega odkształceniu. Jednakże odkształcenia sprężyste mogą być znaczne. W rozwiązaniach z podwieszonym napięciem wartości statyczne nie zmieniają się zbytnio w wyniku odkształceń, natomiast odkształcenia prostych łuków i belek Langera mogą mieć znaczący wpływ na wartości statyczne.
Rys. 5 — Mosty ramowe
Mosty wiszące
Kratowe mosty wiszące, które same w sobie są sztywne, budowano bardzo rzadko. Nowoczesne mosty wiszące posiadają belkę usztywniającą, która ogranicza i wyrównuje uginanie od sił skupionych. Mosty wiszące o dużych rozpiętościach to most Golden Gate w pobliżu San Francisco (ryc. 6a) o rozpiętości 1280m i most Waszyngtona w pobliżu Nowego Jorku (ryc. 6b) o rozpiętości 1067m.
Belki usztywniające wykonane są z blachy lub kratownicy, o stałej wysokości lub z niewielkim wzrostem wysokości ponad podporami środkowymi. Stosunek wysięgnika do rozpiętości jest najczęściej wybierany w stosunku 1/9 do 1/11. Różne wypadki pokazały, że na małych wysokościach sztywność może być zbyt mała, szczególnie przy niskim ciężarze własnym i małej szerokości mostu.
Rys. 6 — amerykańskie mosty wiszące: a) Most Golden Gate w San Francisco (1937), b) Most Waszyngtona w Nowym Jorku (1931), c) Most Florianopolis w Brasilii (1926)
Koło zębate
a) Łańcuchy przegubowe ogniw o końcach rozprężonych, ułożone swobodnie równolegle do siebie i zwrócone ku sobie na stykach z ogniwami zachodzącymi na siebie z sąsiednich pól, wykonywane są na dwa sposoby - za pomocą przybijanych na końcach wzmocnień z lamelek lub z końcami rozciągniętymi uzyskanymi poprzez kucie (rys. 7). Łańcuch mostu na Renie zbudowano ze stali niklowej o wytrzymałości na rozciąganie od 5,5 do 6,5 t/cm2. W mniejszych amerykańskich mostach wiszących łańcuch wykonany jest ze zwykłej staliwa, w niektórych przypadkach także ze stali stopowej lub hartowanej.
Rys. 7 — Łańcuch mostowy Florianopolis
b) Liny spiralne. Liny zamknięte wykonane są z jasnego drutu. Wewnętrzne warstwy drutu zabezpieczone są powłoką z ołowiu, natomiast zewnętrzne powierzchnie poszczególnych drutów są pokryte warstwą ochronną.
Liny spiralne okrągłe w mostach amerykańskich składają się głównie z drutów ocynkowanych ogniowo i częściowo owiniętych w podobny sposób.
Druty mostowe ciągnione na zimno mają wytrzymałość na zerwanie od 12 do 20 t/cm2. Wytrzymałość zmęczeniową można znacznie zmniejszyć, jeśli zewnętrzna powierzchnia drutów ciągnionych na zimno jest w złym stanie.
Wydłużenie liny spiralnej zależy od materiału, z którego wykonane są druty oraz metody wykonania liny. Rozszerzalność sprężysta w obszarze naprężeń normalnych dopuszczalnych wynosi od 0,003 do 0,004. Ponieważ liny są trwale, plastycznie rozciągnięte przez 0,001 podczas pierwszego obciążenia, czasami przed użyciem liny są wstępnie naprężane z największą siłą i w ten sposób rozciągane. Korzyści z tego rozciągnięcia są ograniczone, ponieważ znaczna część „trwałego rozciągnięcia” zostaje utracona po poluzowaniu liny podczas dalszego montażu.
Jednostki historyczne, nazwy stali, powłoki ochronne, wytrzymałości, rozszerzalności i metody wytwarzania lub zalewania głowic kabli nie są współczesnymi specyfikacjami. Stan istniejących łańcuchów, lin, kotwic, głowic kabli i powłok ochronnych określa się na podstawie dokumentacji, kontroli i badań; nie można wywnioskować z tego ogólnego tekstu.
Kotwienie
Łańcuchy kostek kotwione są za pomocą kołków w podporach wbetonowanych w fundamenty w celu zakotwienia.
Liny spiralne mają odpowiednie główki na końcach (rys. 8). w którym druty rozplątuje się w kształcie miotły, a po oczyszczeniu wypełnia się je białym metalem. Profesjonalnie odlane głowice mają taką samą wytrzymałość jak lina.
Rys. 8 — Głowice kablowe: a) głowica prosta, b) głowica amerykańska, c) głowica mostu na Renie
Zawieszenia i opaski kablowe
Wieszaki wykonane są z okrągłej stali, zwłaszcza z rur lub lin stalowych (rys. 9 i 11). W przypadku lin zamkniętych liny kablowe osłonięte są opaskami kablowymi (rys. 10). W przypadku oddzielnych wiązek kablowych, zawieszenia są zaprojektowane w taki sposób, aby w razie potrzeby poszczególne liny można było wymienić na nowe. Wieszaki linowe wiązane są za pomocą głowic linowych, a niewielkie różnice w długości wyrównywane są za pomocą podkładek.
Rys. 9 — Zawieszenie, stary most na Renie
Rys. 10 — Opaski kablowe mostu na Renie: a) nowy most, b) stary most
Rys. 11 — Opaski kablowe i liny wieszakowe
Wieże (pylony)
Wieże mostów wiszących są u dołu zawiasowe lub można je zacisnąć, co ma najczęściej miejsce w Ameryce. Łańcuch jest solidnie przymocowany do wież. Podpora ruchoma jest konieczna tylko wtedy, gdy na wieże nie można powierzyć sił poziomych, które występowałyby w przypadku podpór stacjonarnych.
W przypadku dużych mostów wiszących preferowane są niższe wieże klinowe. W takim przypadku można najpierw zamontować wieże, następnie zębatki i wieszaki, a na końcu belki usztywniające. W samokotwionych mostach podwieszanych wymagane jest rozległe rusztowanie, ponieważ układ statyczny zaczyna działać dopiero po zamknięciu belki usztywniającej.
Podpory drogowe i deska drogowa
Z uwagi na ruch i utrzymanie ruchu powinniśmy starać się, aby nawierzchnia na moście nie różniła się w miarę możliwości od nawierzchni na łączących fragmentach drogi lub linii kolejowej. Ponieważ sama nawierzchnia nie ma wystarczającej sztywności, musi opierać się na układzie nawierzchni w kierunku pionowym, a także na systemie zapewniającym jej poziome podparcie boczne. Tzw. torownica spoczywa na podporach torów, które składają się głównie z podpór podłużnych i poprzecznych.
Podpory poprzeczne
Dźwigary poprzeczne przenoszą obciążenia ruchome na dźwigary główne. Stanowią także ważny element sprzęgieł. Dźwigary poprzeczne leżą bezpośrednio na dźwigarach głównych oraz w przypadku mostów pochyłych, więc ich rozpiętość jest równa rozstawie dźwigarów głównych. Podpory poprzeczne są zwykle wykonane z blachy, w przypadku krótkich odcinków i zwykłych podpór walcowanych. Przydaje się, aby ich wysokość mieściła się w przedziale 1/6 do 1/8, chociaż w przypadku dużych mostów i małej odległości między podporami poprzecznymi (szczególnie w przypadku desek chodnikowych) wysokość ta może wynosić nawet 1/20.
Za dźwigary poprzeczne uważa się z reguły belki proste, które są sztywno połączone z dźwigarami głównymi, tak że w przekroju mostu powstają ramy otwarte lub zamknięte. Z tego powodu powstają momenty ściskające, które należy wziąć pod uwagę szczególnie przy połączeniach.
Rys. 12 — Połączenie poprzeczne
W przypadku, gdy chodnik znajduje się poniżej, połączenie wykonuje się za pomocą prostych kątowników łączących, lub. płyty drogowe, które wkłada się w belkę poprzeczną (rys. 12) lub w piony przekroju dwuteowego oraz w miejsce ich żeber (rys. 13). Rozwiązanie na ryc. 14 jest szczególnie sztywny, ponieważ blacha wspornika jest osadzona zarówno w podporze poprzecznej, jak i pionowej, tak że moment w narożniku przejmują śruby ścinane. W przypadku innych rozwiązań nie da się uniknąć częściowego rozerwania śrub i wygięcia kątowników łączących. Połączenia według rys. 12 i 13 ulegają znacznie większym odkształceniom pod wpływem momentu niż te według rys. 14. Podobne rozwiązania powstają dla innych położeń nawierzchni. Układanie podpór poprzecznych na podporach głównych jest możliwe tylko przy wystarczającej wysokości konstrukcyjnej. Następnie należy usztywnić główne podpory blaszane w miejscach działania obciążenia.
Rys. 13 i 14 — Warianty połączenia belek poprzecznych
Podpory wzdłużne
Podpory wzdłużne mogą znajdować się pod jezdnią oraz pod przejściami dla pieszych. Dźwigar zewnętrzny, który często łączy się z poręczą mostu, nazywany jest dźwigarem podłużnym krawędziowym. Podpory podłużne wykonane są z podpór walcowanych i blaszanych. Ich zasięg sięga 12 m. Ponieważ belki podłużne narażone są na najbardziej bezpośrednie działanie obciążenia ruchomego, szczególnie istotna jest ich sztywność na zginanie. W przypadku mostów kolejowych docelowa wysokość dźwigarów wynosi od 1/8 do 1/10. Podpory podłużne wykonane ze stali wysokiej jakości są z reguły nieodpowiednie ze względu na duże ugięcie. W wielu starych mostach połączenie dźwigarów podłużnych wykonano według rys. 15. Jeden kątownik łączący leży pomiędzy ramionami podpory walcowanej, natomiast drugi opiera się na całej wysokości podpory poprzecznej. Przy tego typu połączeniach powstają znaczne naprężenia wtórne, a w wielu przypadkach wystąpiły przy nich pęknięcia zmęczeniowe, a także pęknięcia w miejscu przecięcia nogi. Z tego też względu na mostach kolejowych nie dopuszcza się takich połączeń. Jeżeli nie da się uniknąć obcięcia nóżek, nacięcia te należy wykonać z dużym zaokrągleniem, aby uniknąć ryzyka pęknięć.
Rys. 15 — Połączenie podpory wzdłużnej
Drenaż
Należy zwrócić szczególną uwagę na odwadnianie mostów. Szybkie i całkowite odprowadzenie wody jest najważniejszym warunkiem długiej żywotności nawierzchni drogi, a także samego mostu. Oprócz zwiększonego rdzewienia i zwiększonych kosztów konserwacji, obszary zatrzymywania wody są również niebezpieczne z powodu uszkodzeń spowodowanych mrozem. Jeżeli poziom mostu na to pozwala, mosty drogowe powinny posiadać pewien spadek podłużny (nie mniejszy niż 1%), który zapewni dopływ wody do kanalizacji. Woda zanieczyszczona olejem i pyłem jest odprowadzana rynienami. Rynny te muszą mieć wystarczający spadek wzdłużny i muszą być dostępne, aby można je było regularnie czyścić.
Rys. 16 — Warstwy drenażowe i ochronne nawierzchni drogowej
Nawierzchnie asfaltowe nie są całkowicie nieprzepuszczalne. Można zrezygnować ze specjalnej izolacji pod asfaltem, jeśli asfalt leży na wibrowanej płycie betonowej, która sama w sobie jest w dużej mierze nieprzepuszczalna. Jeżeli nawierzchnia nie jest na tyle nieprzepuszczalna, aby przedostawała się część wody deszczowej, należy zastosować izolację. W przypadku mostów stalowych, _powłok z bitumu asfaltowego lub terra itp. uwzględnia się warstwy izolacyjne z bitumicznych mas izolacyjnych z pełnymi wkładkami z papieru z filcem wełnianym lub splotem jutowym, a także warstwy izolacyjne z folii metalowych z miedzi lub aluminium. Warstwy izolacyjne należy chronić przed uszkodzeniami mechanicznymi za pomocą warstw ochronnych.
Opisy spadków, rynien, asfaltu, płyt betonowych, mas bitumicznych, filcu, juty i folii metalowych mają charakter historyczny. Nowoczesne drenaż, hydroizolacja, ochrona stali, szczegóły penetracji i konserwacja są projektowane jako zharmonizowany system zgodnie z obowiązującymi przepisami, warunkami klimatycznymi, ruchem drogowym i rzeczywistą konstrukcją.
Rys. 17 — Szczegóły odwodnienia wzdłuż krawędzi mostu
Sprzęgła
Podpory blaszane mają niewielką sztywność w kierunku prostopadłym do płaszczyzny podpory, siatki z założonymi przegubami w węzłach są nawet wielokrotnie ruchome w kierunku poprzecznym. Dlatego też, aby w pierwszej kolejności stworzyć przestrzennie stabilne konstrukcje, potrzebne są wiatrownice i ramy poprzeczne. Ponadto powinny przyjmować obciążenia działające poprzecznie do płaszczyzny podpór głównych i ostatecznie zabezpieczać konstrukcję przed wyboczeniem i przewróceniem.
Sprzęgła pod wiatr
Sprzęgła te są wymiarowane tak, aby przenosić siły wiatru i inne obciążenia poziome. Składają się z krat lub wsporników ramowych, prostych lub zakrzywionych w zależności od pasów. Pasy sprzęgieł pod wiatr to najczęściej także pasy podpór głównych. Często podpory poprzeczne są jednocześnie pionami złącza pod wiatr.
W przypadku mostu obciążonego obciążenie wiatrem jest mniejsze niż w przypadku mostu nieobciążonego. Jeżeli przekrój na to pozwala, mosty kratownicowe korzystnie posiadają dwa zastrzały wiatrowe pomiędzy dźwigarami dźwigarów głównych. Zobacz szkice systemu na rys. 2. 18 w którym złącza przeciwwiatrowe i poprzeczne oznaczono liniami przerywanymi.
Liczba i rodzaj sprzęgieł poprzecznych musi być wystarczająca, aby stworzyć przestrzennie sztywny układ. Siatki często zapewniają stabilność również w przypadku przegubów kulowych. Porty i belki Gerbera, za wyjątkiem małych mostów, usztywniane są specjalnymi łącznikami przed wiatrem i wyboczeniem. Na połączeniach podpór głównych złącza należy wykonać w taki sposób, aby nie wpływały na działanie połączeń, rys. 18e.
Rys. 18 — Układ sprzęgieł pod kątem wiatru
Szerokie deski chodnikowe wykonane z blachy lub żelbetu są bardzo sztywne w swoich płaszczyznach. Jeżeli rozpiętości nie są zbyt duże, można zrezygnować ze specjalnych łączników pod wiatr, gdyż odpowiednią rolę może przejąć płyta chodnikowa. Należy podjąć środki, aby przyjąć siły poprzeczne tylko podczas montażu.
Przy wyborze wypełnienia należy mieć na uwadze, że generalnie siły w prętach są małe, a długości zginania prętów duże. Dlatego preferowane są siatki o krótkich prętach (np. układ K lub układ rombowy). Czasami sprzęgło przeciwwiatrowe zawieszane jest na podporach drogowych w celu zmniejszenia długości gięcia. W przypadku łączników nad chodnikiem często stosuje się układ rombowy bez pionów.
Położenie wysokościowe sprzęgła pod wpływem wiatru zależy głównie od warunków konstrukcyjnych (rys. 19). Jeśli to możliwe, również tutaj unika się połączenia ekscentrycznego. szczególnie przy dużych siłach, a sprzęgło pod wiatr ustawione jest tak, aby wały prętów przecinały się w płaszczyznach podpór głównych (rys. 20).
Rys. 19 — Wysokość położenia sprzęgła przeciwwiatrowego
Rys. 20 — Węzeł sprzęgający przeciwwiatrowy
Ramy krzyżowe
Mosty z jezdnią powyżej można usztywnić lekkimi ramami kratowymi zgodnie z rys. 22. Złącza poprzeczne w formie ramy można łączyć z głównymi usztywnieniami belek blaszanych. Na ryc. 21 wiele kabli jest układanych nad ramą napinającą na dwóch złączach, tj. nad kratką pod poprzeczką, tak aby były one dostępne ze środkowego toru inspekcyjnego.
Rys. 21 — Rama poprzeczna i instrukcja montażu
Rys. 22 — Rama krzyżowa kratowa
W przypadku mostów z jezdnią poniżej kształt ram poprzecznych zależy od swobodnego profilu przejazdu pojazdów. Mosty z kratowymi ramami poprzecznymi pokazano na ryc. 23d. Do grilli potrzebne są ramy poprzeczne rozkładające obciążenie (rys. 24), aby zapewnić współpracę wszystkich głównych podpór nawet przy częściowym obciążeniu. Jeżeli jest to most kolejowy z torem zakrzywionym lub jeśli dźwigary główne znajdują się w łuku, należy to uwzględnić podczas obliczeń statycznych sprzęgów.
Rys. 23 — Przykłady sprzęgieł poprzecznych i podpór głównych
Rys. 24 — Przekrój poprzeczny i belka poprzeczna do rozłożenia obciążenia na moście na rzece Ruhr w pobliżu Herdecke
Sprzęg boczny
Pomiędzy podporami wzdłużnymi mostów kolejowych (rys. 23c) należy zastosować specjalne sprzęgło do odbioru uderzeń bocznych pojazdów. Wzdłużne dwuteowniki są proporcjonalnie bardzo mało sztywne w kierunku poprzecznym, dlatego pożądane jest, aby połączenie przed uderzeniami bocznymi zwiększało ich bezpieczeństwo przed wyboczeniem bocznym (rys. 25).
Rys. 25 — Sprzęg chroniący przed uderzeniami bocznymi
Sprzęgło przeciwhamujące
Dźwigary poprzeczne nie są w stanie przyjąć sił działających w kierunku wzdłużnym mostu, występujących podczas hamowania lub rozpoczynania jazdy pojazdu, dlatego należy je odciążyć poprzez zamontowanie sprzęgieł przeciwhamowniczych. Są to podpory płaskie kratowe (rys. 26), które łączą podpory wzdłużne za pomocą sprzęgu przeciw wiatrowi (rys. 27). Często występuje różnica wysokości pomiędzy nośnikiem a sprzęgiem. Natomiast w przypadkach, gdy długość podpór może być bezpośrednio połączona ze sprzęgłem przeciwwiatrowym, potrzebne jest specjalne sprzęgło przeciwhamujące, ponieważ pręty wypełniające sprzęgło przeciwwiatrowe nie są w stanie przyjąć znacznego obciążenia zginającego. W niektórych przypadkach można go połączyć w pojedyncze sprzęgło przeciwwiatrowe, sprzęgło przeciwzderzeniowe i sprzęgło przeciwhamujące.
Rys. 26 — Układ sprzęgła przeciwhamującego
Rys. 27 — Sprzęgło przeciwhamujące