Stabilita ocelobetonového mostního nosníku

Abstract

Silniční mosty s ocelobetonovou konstrukcí tvořenou ocelovými I-nosníky spřaženými v horní úrovni s železobetonovou deskou jsou velice populární, a to především s ohledem na jejich nízkou hmotnost a rychlost výstavby. Ztráta příčné a torzní stability se u takové konstrukce může projevit ve formě distorzního klopení průřezu spojitého nosníku nad vnitřní podporou, tj. v oblasti záporného ohybového momentu. Tento typ klopení je doprovázen distorzí stojiny, protože horní pásnice je pevně spojena s betonovou deskou a může tedy vybočit pouze dolní pásnice. Únosnost nosníku v klopení se zkoumá ve dvou krocích. Nejprve se nalezne kritický moment. Tato úloha se obvykle řeší metodou obráceného U-rámu, která byla vyvinuta v několika modifikacích. Ve druhém kroku se posuzuje ovlivnění únosnosti reálné konstrukce. Toto ovlivnění je zohledněno součinitelem klopení, který se určí z kritického momentu pomocí tzv. křivky klopení. Tato práce je založena na rozsáhlé parametrické studii, která byla provedena na pokročilých modelech pomocí metody konečných prvků. Technika tvorby těchto modelů byla ověřena s využitím experimentů popsaných v literatuře, a proto mohla být také dána konkrétní doporučení pro tvorbu těchto modelů. Ve studii byly zhodnoceny jednotlivé parametry z hlediska jejich vlivu na klopení. Na základě této parametrické studie byly zhodnoceny běžně užívané návrhové metody pro metodu U-rámu i stávající křivky klopení a byla dána konkrétní doporučení, kdy je možné od posuzování klopení ustoupit, protože ke klopení nedojde. Práce obsahuje také návrh na výstižnější úpravu křivky klopení pro ocelobetonové mostní nosníky.

Highway bridges of a steel-concrete composite structure consisting of I-girders with upper concrete deck are very popular primarily for their light weight and fast construction. The mode of lateral buckling for this kind of structure is lateral distortional buckling in the area of hogging bending moment over inner support. Suffering from this type of buckling, the web distorts, while the upper flange is restrained by the concrete deck and only lower flange can buckle. The girder buckling resistance is usually investigated in two steps. First the critical moment is found. This task is usually solved by the inverted U-frame method, which was developed in several modifications. Second the impact on the resistance of the real structure is assessed. This impact is represented by the buckling factor, that is derived by a buckling curve from the critical moment. This Thesis is based on a vast finite-element-method parametrical study realised on advanced models. The modelling technique was validated according to experiments described in literature, so the particular recommendations for this type of models could be given. The influence on buckling of each parameter was evaluated in the study. On its basis the commonly used design methods for U-frame and contemporary used buckling curves were assessed and particular recommendations where given, when buckling can be omitted in design. The Thesis also includes a purpose for buckling curve correction to be used for steel-concrete bridge girders.