VÝSKUMNÁ ÚLOHA INŠTITUCIONÁLNEHO VÝSKUMU STAVEBNEJ FAKULTY ŽU ŽILINA VÚ 03 / 303 /06 - 3

1. VÝSKUMNÁ ÚLOHA INŠTITUCIONÁLNEHO VÝSKUMU STAVEBNEJ FAKULTY ŽU ŽILINAVÚ 03 / 303 /06 - 3 SPOĽAHLIVOSŤ OCEĽOVÝCH A SPRIAHNUTÝCH OCEĽOBETÓNOVÝCH MOSTNÝCH KONŠTRUKCIÍ ZODPOVEDNÝ RIEŠITEĽ : prof. Ing. JOSEF VIČAN, CSc. DOBA RIEŠENIA : 01.01.2006 - 31.12.2006 NÁKLADY NA RIEŠENIE : 16 000,- Sk

2. CHARAKTERISTIKAÚLOHY • ČIASTKOVÁ ÚLOHA Vplyv imperfekcií a degradačných procesov na spoľahlivosť mostných prvkov • ČIASTKOVÁ ÚLOHA Spoľahlivosť spriahnutých oceľobetónových mostov

3. 1. ČIASTKOVÁ ÚLOHA Vplyv imperfekcií a degradačných procesov na spoľahlivosť mostných prvkov ZODPOVEDNÝ RIEŠITEĽ : prof. Ing. JOSEF VIČAN, CSc. SPOLURIŠITELIA : Ing. PETER KOTEŠ, PhD. DOKTORANDI: Ing. FRANTIŠEK KURČÍK Ing. ĽUBOŠ KARCH

4. CHARAKTERISTIKAČIASTKOVEJ ÚLOHY • Vplyv korózie konštrukčnej ocele na životnosť mostných • prvkov namáhaných ohybom • Vplyv veľkosti trhliny na odolnosť a spoľahlivosť • mostných prvkov • Vplyv korózie konštrukčnej ocele na mostné prvky • náchylné na stratu stability tvaru • – vplyv náhodnej korozívnej degradácie prierezu • horného pásu otvorene usporiadaného priehradového • mosta

6. Vplyv imperfekcií na odolnosť a napätostnú odozvu ortotropnej mostovky mostov s hornou mostovkou a s priebežným koľajovým lôžkom

7. 2. ČIASTKOVÁ ÚLOHA Spoľahlivosť spriahnutých oceľobetónových mostov ZODPOVEDNÝ RIEŠITEĽ: prof. Ing. JÁN BUJŇÁK, CSc. SPOLURIEŠITELIA: Ing. JAROSLAV ODROBIŇÁK, PhD. DOKTORANDI: Ing. JÁN BUJŇÁK Ing. IVANA CHABANOVÁ Ing. LUCIA HUBINSKÁ

8. CHARAKTERISTIKA ČIASTKOVEJ ÚLOHY • ·Analýza reálneho správania sa spriahnutých oceľobetónových nosníkov s čiastočným spriahnutím železobetónovej dosky s oceľovým nosníkom •  Analýza odozvy nosnej oceľobetónovej mostnej konštrukcie na statické a dynamické zaťaženie •  Modelovanie skutočného pôsobenie mostov so zabetónovanými oceľovými nosníkmi

9. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV • 1. ČIASTKOVÁ ÚLOHA • Analýza vplyvu korózie pásnic na životnosť valcovaných • I 200 a I 400 a zváraných nosníkov I 400, I 800, I 2000 s • použitím korozívneho modelu podľa Frangopola • preukázala až 50 % zníženie životnosti následkom • korózie • Parametrická štúdia vplyvu veľkosti trhliny na úbytok • spoľahlivosti oceľového nosníku I 400 namáhaného • ohybom umožnila definovať kritickú dĺžku trhliny z • pevnostného hľadiska.

10. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV • Bol vyvinutý stochastický model degradačného vplyvu • korózie na odolnosť a spoľahlivosť tlačeného pásu • otvorene usporiadaného priehradového mosta, ktorý • umožnil stanoviť časovo premenný priebeh odolnosti • závislý od vplyvu korozívneho procesu s využitím • numerického stochastického modelu na báze MKP. • Aplikácia metódy response – surface na vyjadrenie • neznámej implicitnej funkcie medzného stavu tlačeného • pásu - vplyv náhodných vstupných premenných na • výstupné náhodné premenné môže byť aproximovaný • matematickou funkciou v analytickom tvare umožňu- • júcom použitie simulačných techník.

11. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV Analýza napätostnej odozvy ortotropnej mostovky mostov s hornou mostovkou priebežným koľajovým lôžkom namáhanej tlakom a priečnym zaťažením. Overenie numerického finitného modelu sledovaného pásu a jeho odladenie pre nelineárnu analýzu odozvy začiatočne zakriveného doskového pásu.

12. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV

13. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV

14. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV Výsledky porovnávacích výpočtov

15. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV Bola vykonaná príprava experimentálneho výskumu skutočnej odozvy mostnej konštrukcie s hornou plechovou ortotropnou mostovkou na trati Bratislava Rača – Trnava v km 43,905. Boli urobené ajprvé kontrolné merania odozvy pozdĺžnych výstuha hlavného nosného systému na reálne prevádzkovézaťaženie.

16. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV

17. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV 2. ČIASTKOVÁ ÚLOHA • Bol odvodený analytický výpočtový model čiastočného spriahnutia nosníka s betónovou doskou vychádzajúci z lineárnej analýzy umožňujúci výpočet priehybov a deformácii konštrukcie pomocou relatívnejednodu-chých analytických vzťahov. • Bol vyvinutý 3D finitný numerický výpočtový model na báze metódy konečných prvkov. Oceľ, betón ako aj prvky spriahnutia sú tu zadefinované nelineárnymi materiálovými vzťahmi.

18. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV ·Bola vykonaná rozsiahla parametrická štúdia vplyvu čiastočného spriahnutia na reálne správanie sa spriahnutého oceľobetónového nosníka. Získané výsledky boli porovnané s výstupmi experimentálnych výskumov publikovaných v dostupnej literatúre. ·  Vplyv čiastočného spriahnutia sa výraznejšie prejavuje pri krátkych nosníkoch, kde sa môže prejaviť až 25% nárastom priehybov spriahnutého nosníka.

19. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV Boli vyhodnotené experimentálne testy spriahnutého diaľničného mosta, na ktorom sa realizovali merania priehybov nosníkov ako aj pomerných pretvorení s cieľom stanoviť redistribúciu zaťaženia cestnou dopravou na jednotlivé nosníky v priečnom reze a ich napätosť. Hľadal sa najvýstižnejší numerický MKP model skutočného pôsobenia skúmaného mosta, ktorým je kombinovanýdosko-prútový výpočtový model.   Modelovanie vplyvu trhlín v nadpodperovej oblasti w- metódou neprinieslo žiadaný efekt vo forme spresnenia numerických výsledkov.

20. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV • Lineárny numerický finitný model časti konštrukcie so zabetónovanými nosníkmi korešponduje veľmi dobre s  hodnotami zistenými experimentálnym výskumom pri nízkych hodnotách zaťaženia. Pre vyššie hladiny zaťaženia sa ukazuje potreba aplikovať presnejší model zohľadňujúci fyzikálnu nelinearitu včítane uvažovania reálneho pôsobenia kontaktných plôch na styku oceľ-betón.

21. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV Príprava experimentálneho merania na reálnej konštrukcii. Predmetom meraní je mostný objekt na zrekonštruovanej koridorovej železničnej dvojkoľajnej trati v km 89,989 traťového úseku Piešťany – Nové Mesto n/Váhom cez Čachtický kanál. Ide o trojpoľovýmostný objekt s tromi jednoducho podoprenými poľami. Tenzometrické snímače boli osadené na hornú a spodnú pásnicu krajného a stredného nosníka HE 360B priečneho rezu krajného poľa pred osadením výstuže a betonážou.

22. CHARAKTERISTIKA DOSIAHNUTÝCH VÝSLEDKOV

23. REALIZÁCIA VÝSLEDKOV V PRAXI • Prezentácia výsledkov v rámci publikačnej činnosti riešiteľov • Parciálne poznatky riešenia boli zapracované do návrhu Národnej prílohy k STN EN 1990/A1, príloha A2: Použitie pre mosty, ktorá bola vypracovaná pre Slovenský ústav technickej normalizácie v Bratislave.

24. REALIZÁCIA VÝSLEDKOV V PRAXI • Využitie výsledkov výskumu pri spracovaní rozborovej štúdie „Analýza zaťaženia mostov “ , ktorá sa spracovala ako podklad pre vypracovanie národnej prílohy k norme STN EN 1991-2:“Zaťaženia konštrukcií“, Časť 2:“Zaťaženie mostov dopravou“ pre Ministerstvo výstavby a regionálneho rozvoja a Slovenský ústav technickej normalizácie

25. REALIZÁCIA VÝSLEDKOV V PRAXI Reálne výstupy najmä výskumov týkajúcich sa mostov sozabetónovanými nosníkmi a spriahnutého oceľobetónového mosta sú použité v projektovej dokumentácii tohto typu mostov, ktorá sa spracováva na KSKM pre ŽSR v rámci modernizácie železníc SR na úseku Bratislava –Žilina.

26. ZÁVERY A ODPORÚČANIA PRE BUDÚCE OBDOBIA • Vedeckovýskumné zameranie Katedry stavebných konštrukcií a mostov sa orientuje na postupné cieľavedomé rozširovanie poznatkov o reálnom správaní sa oceľových a spriahnutých oceľobetónových mostných konštrukcií v prevádzke pri zohľadnení rôznych degradačných a reologických procesov výrazne ovplyvňujúcich spoľahlivosť týchto mostných sústav.

27. ZÁVERY A ODPORÚČANIA PRE BUDÚCE OBDOBIA • Pokračovanie orientácie výskumných aktivít v oblasti vyšetrovania imperfekcií a korozívnych vplyvov na spoľahlivosť častí mostných konštrukcií náchylných na stratu stability tvaru – tlačený pás otvorene usporiadaného priehradového mosta – tlačená a priečne zaťažená ortotrópna dosková mostovka mostov s priebežným koľajovým lôžkom .

28. ZÁVERY A ODPORÚČANIA PRE BUDÚCE OBDOBIA • Vykonanie citlivostnej analýzy vplyvu vytypovaných parametrov spriahnutých oceľobetónových mostných sústav na ich odolnosť s následnou spoľahlivostnou analýzou na základe výsledkov experimentálnych meraní in-situ, ako aj dát získaných počítačovými simuláciami prejazdov cestných vozidiel po modeloch týchto mostov.

29. ZÁVERY A ODPORÚČANIA PRE BUDÚCE OBDOBIA • Realizácia experimentálneho výskumu odozvy reálnej mostnej konštrukcie so zabetónovanými nosníkmi • Vykonanie podrobnej nelineárnej analýzy skutočného pôsobenia doskových mostov so zabetónovanými nosníkmi s dôrazom na korektné vystihnutie spolupôsobenia betónu s povrchom zabetónovaných oceľových prierezov ako aj ďalších parametrov podstatne ovplyvňujúcich celkové správanie sa týchto mostných sústav.Pri modelovaní sa bude uvažovať aj s možnosťou zníženia súdržnosti ocele s betónom vplyvom korozívnych procesov v oceli.

30. PUBLIKAČNÁ ČINNOSŤ A PREZENTÁCIA RIEŠITEĽOV K RIEŠENEJ VÚ • Časopisy v zahraničí: 1 • Časopisy doma: 2 • Zborníky z medzinárodných konferencií: 10 • Zborníky z domácich konferencií: 12 • Iné publikácie: 1

31. ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ