Porovnání MSÚ u předpjatých konstrukcí se soudržnou a nesoudržnou výztuží

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá působením soudržné a nesoudržné předpínací výztuže v mezních stavech únosnosti. Jelikož je pro správné pochopení chování konstrukce v mezním stavu únosnosti porozumět i základním principům a přístupům k předpětí, byl nejprve proveden teoretický rozbor, který popisuje chování předpjatých konstrukcí obecně, a nejen z hlediska mezních stavů únosnosti. V této části je popsáno silové působení předpínacího kabelu, fáze působení předpjaté konstrukce, metody návrhu předpětí, ztráty předpětí vzhledem k soudržnosti a popis základních mezních stavů únosnosti a velikosti předpínacích sil v mezních stavech únosnosti a použitelnosti. Dále byl proveden ukázkový návrh a posouzení prostého nosníku, který byl předepnut třemi způsoby, a to předem se soudržností, dodatečně se soudržností a dodatečně bez soudržnosti. Zde prokázal nosník s dodatečně předepnutými lany bez soudržnosti nejnižší moment únosnosti. Je třeba však brát v potaz zjednodušení v rámci odhadu ztrát předpětí, které bylo pro všechny tři případy stejné. Postup výpočtu je detailně popsán pro nosník předem předpjatý se soudržností. Pro zbylé případy jsou již jen tabulkově vyčísleny jednotlivé mezivýsledky (nosník 1, 2 a 3) a doplněné vzorce jsou uvedeny pouze v případě změny v postupu výpočtu. V kapitole Midas Civil je stručně shrnuta analýza konstrukce v programu, a také jak program zohledňuje jednotlivé typy předpětí. V tomto programu byly dále vytvořeny tři modely komorového předpjatého mostu. První model byl předepnut dodatečně se soudržností, druhý dodatečně bez soudržnosti a třetí externě. V kapitole je popsáno zatížení, průřezové a materiálové vlastnosti, porovnání ztrát u jednotlivých modelů a na závěr porovnání mezních stavů únosnosti pro ohyb s normálovou silou a smyk. Most předepnutý soudržnou výztuží i přes větší ztráty předpětí vykazuje větší rezervy v ohybové únosnosti než zbylé dvě varianty. Příloha A pojednává o mezních stavech únosnosti prvků předpjatých výztuží bez soudržnosti, kde porovnává experimentální výsledky s různými přístupy a navrženými vzorci.

This diploma thesis deals with the behaving of a bonded and unbonded pre-stressing reinforcement in the ultimate limit states. Since it is necessary to understand the basic principles and approaches to prestress for a proper understanding of the behavior of the structure in the ultimate limit state, a theoretical analysis was first carried out describing the behavior of prestressed structures in general and not only in terms of ultimate limit states. This section describes the force action of the prestressed tendons, the phase of action of the prestressed structure, the methods of design, the loss of prestress due to bond type, description of ultimate limit states and the size of the prestressing forces in the ultimate limit states. Furthermore, a sample design and assessment of a simple beam was carried out, which was prestressed on in three ways, pre-tensioned bonded tendons, post-tensioned bonded tendons and additionally post-tensioned unbonded tendons. The beam prestressed with unbonded tendons showed the lowest moment of load carrying capacity. However, simplification should be considered in estimating preload losses, which was the same for all three cases. The calculation procedure is described in detail for the bonded pre-tensioning tendons. For the remaining cases, only the individual intermediate results are quantified (beam 1, 2 and 3) and the supplemented formulas are given only in case of a change in the calculation procedure. The Midas Civil chapter briefly summarizes the analysis of the structure in the program, as well as how the program considers the different types of tendons (bonded/unbonded, post tension/pre-tension). In addition, three models of the box were created in this program. The first model was prestressed with post-tensioned bonded tendons the second was prestressed with post-tensioned unbonded and the third was prestressed with external tendons. The chapter describes the load, cross-sectional and material properties, the comparison of losses for individual models and in the conclusion the comparison of the ultimate limit states for bending with axial force and shear. The bridge prestressed with bonded tendons despite greater losses od prestress shows greater reserves in bending resistance than the other two variants. Appendix A deals with the ultimate limit states of elements prestressed with unbonded tendons, comparing experimental results with different approaches and proposed formulae.