Posuzování ocelových železničních mostů na účinky větru a dopravy
V současnosti probíhají v Evropě i v České republice přepočty zatížitelnosti mnoha důležitých mostů a inženýrských staveb, které se pomalu blíží své plánované době života. Tyto přepočty s sebou přinášejí mimo jiné zpřesňování odhadovaných zbytkových životností a nevyhýbají se tam, kde je to nutné, zásahům do normových předpisů. V tomto duchu je pojednán i předkládaný článek, který vychází z měření získaných v rámci úkolu technického rozvoje Správy železniční dopravní cesty Pokročilé metody posuzování existujících ocelových mostů na účinky zatížení větrem, brzdných a rozjezdových sil.
Úvod
Úkol byl zaměřen na statické posouzení několika významných charakteristických ocelových železničních mostů (viz následující kapitola), které byly posouzeny na účinky zatížení větrem, brzdných a rozjezdových sil. U těchto mostů se vyskytly při přepočtu zatížitelnosti problémy s velikostí návrhových hodnot zatížení větrem a brzdných i rozjezdových sil a staly se tak u mnoha prvků konstrukce zatížením limitujícím zatížitelnost celého mostu. V mezním stavu únosnosti STR se jedná především o prvky mostovky, jako jsou příčníky, podélníky či vodorovná ztužení, a v mezním stavu rovnováhy EQU (překlopení) se jedná o celkovou stabilitu konstrukce.
Článek se zabývá zpřesněním hodnot součinitelů zatížení větrem pro vybrané reprezentativní typy ocelových mostů různého stáří, ověřením vlivu turbulence větru a jeho zvýšením s klesající výškou mostu nad terénem. Dále je navržena metoda statického vyhodnocení, které vychází ze skutečných dat z meteorologických stanic, tj. rychlostí větru, délky a četnosti větrných bouří a z dat dopravního ruchu, tzn. intenzity osobní a nákladní dopravy v železniční síti České republiky. Hlavními výstupy výzkumného projektu jsou korekční součinitele charakteristických hodnot zatížení větrem i součinitele kombinovaného účinku větru a dopravy v důležitých návrhových situacích. Navrhovaný postup je v souladu s metodikou SŽDC [2] a dokumentů UIC [3, 6].
Aerodynamické charakteristiky z měření ve větrném tunelu
Experimentální měření byla provedena v klimatickém větrném tunelu, který se nachází v Centru excelence v Telči a jenž je součástí Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v.v.i. Jedná se o uzavřený cirkulační aerodynamický tunel typu Göttingen. Tunel je rozdělen na dvě pracovní sekce; aerodynamickou, uzpůsobenou k aerodynamickému měření účinku větru na konstrukce, a klimatickou, která se využívá k synergickému modelování klimatických faktorů, jako je teplota, déšť , mráz i sálavé teplo. Ve větrném tunelu byla provedena následující měření:
■ proudění s nízkou a vysokou intenzitou turbulence;
■ vliv výšky mostní konstrukce nad terénem;
■ vizualizace proudění větru kolem konstrukce mostu a jejího obtékání;
■ vliv stínění návětrné části na část závětrnou.
Měření aerodynamických charakteristik probíhalo na prostorových modelech mostů umístěných v aerodynamických vahách. Měření byla provedena jak pro případ bez dopravy, tak i na modelu mostu s umístěnou vlakovou soupravou pro odklony směru větru od horizontální osy mostu α v intervalu –10° do 10°. Hlavní měřené komponenty zatížení větrem byly následující: odpor (Drag), vztlak (Lift) a otáčivý moment (Moment). Tyto síly se převádějí na bezrozměrné hodnoty silových koeficientů zatížení CD, CL a CM. Referenční plocha pro každý moment byla stanovena v souladu s postupy podle ČSN EN 1991-1-4, kapitola 8 [4].
Spoluautoři:
doc. Ing. Pavel Ryjáček, Ph.D.
doc. Ing. Miroslav Sýkora, Ph.D.
prof. Ing. Sergej Kuznetsov, DrSc.
doc. Ing. Stanislav Pospíšil, Ph.D.
Celý článek naleznete v archivu čísel 10/2018.
