research bridges railways tunnelling monitoring technology management international

Vienna Consulting Engineers research

bridges

railways

tunnelling

monitoring

technology management

international

„URČENÍ UČINNÝCH KABELOVÝCH SIL NA MOSTNÍCH KONSTRUKCÍCH (ZAVĚSNÁ LANA / VOLNÁ VÝZTUŽ / TÁHLA) NA ZÁKLADĚ JEJÍ DYNAMICKÉ ODEZVY NEDESTRUKTIVNÍ DIAGNOSTICKOU METODOU BRIMOS®“

Dipl. Ing. Robert Veit-Egerer (PhD Candidate) VCE Holding GmbH

Vienna Consulting Engineers

research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Proč sledování & vyhodnocení stavu nosných konstrukcí ? plánovaný směr křivky 1.60

zaměřený cíl

odolnost konstrukce

1.40

úroveň varování a nutnost opravy

1.25

rehabilitace

Selhání

1.00 0.80 0.60

měřená plánovaná

0.40 0.20 0.00 0 3

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

provozní životnost [roky]

Investiční náklady se zmenšují včasným zahájením oprav a sanací mostů, kdy se ještě naplno neprojevila závažnost vad a poruch. Ukazatel spolehlivosti => odolnost konstrukce během provozní životnosti Investice přibližně 1-2% z nákladů - (které by jinak byly investovány do výměny a novostavby, v případě, že by se mostní konstrukce považovala za již nedostatečně funkční a odolnou) - do ověření skutečného chování dle znalostí ze stavební mechaniky, případně dále provozovat most a tak zabránit zbytečným investicím.


research

bridges

•

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Provozní stav nosné konstrukce (funkčnost) a jeho případná změna se projevuje v její dynamické odezvě.

•

Tímto měřením je možné, identifikovat poruchy nosné konstrukce již mnohem dříve, než jsou viditelné.

•

Ambientní měřící metoda (= Ambient Vibration Method - AVM) byla vyvinutá pod podmínkou použítí bez narušení dopravního provozu.

•

Výhody této metody spočívají - na rozdíl od metody vynuceného podnětu -

v menších nákladech na provedení a zaznamenání měření, protože se obejde bez nákladných přístrojů (např. budič kmitání). •

Metoda byla vyvinutá nezávisle od druhu konstrukce nebo materiálu

•

Doposud běžná visuální a manuální inspekční metoda se nestala zbytečnou, ale je tímto inženýrským způsobem zlepšená a zdokonalená.


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Aplikace… elegantní a urychlená realizace dynamických a statických diagnostických przůkumů 

ANALÝZA A VYHODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU KONSTRUKCE (NOVOSTAVBY PŘED PŘEJÍMKOU A UVEDENÍ DO PROVOZU)



DIAGNOSTIKA MOSTŮ PŘI UŽÍVÁNÍ - PRAVIDELNÉ KONTROLY PRO POTŘEBY NÁVRHU UDRŽOVACÍCH PŘÍPADNĚ REKONSTRUKČNÍCH PRACÍ



KONTROLA BEZPEČNÉHO UŽÍVÁNÍ



POROVNÁNÍ PŮVODNÍCH A AKTUÁLNÍCH PODMÍNEK ULOŽENÍ



ANALÝZA DOPRAVNÍHO PROVOZU



ANALÝZA VLIVU PROSTŘEDÍ NA KONSTRUKCI



VYHODNOCENÍ SEIZMICKÝCH VLIVŮ A ÚČINKŮ



URČENÍ ÚČINNÝCH KABELOVÝCH SIL



A MNOHO DALŠÍCH ODVOZENÝCH MOŽNOSTÍ


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

BRIMOS® klasifikace

Klasifikace:  A – dobrý stav  B – dobrý stav, s lokálními poruchami  C – problematický stav

Klasifikace bere ohled jak na vizuální a manuální inspekci, tak i na dynamické měření

a případně i na analytický výpočet metodou konečných prvků a jeho korelace s měřením. Na základě této klasifikace je určen celkový provozní stav, únosnost a odolnost a tak stanovená bezpečnost užívání. BRIMOS se opíra o matematické zákony stavební mechaniky.

Page

5

Algoritmická rešení této metody jsou celosvětově uznávána.


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


Taiwan, Southern Korea, Germany, France, Greece

international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Taiwan, Southern Korea, Germany, France, Greece


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


ZAVĚŠENÝ MOST PRAHA VRŠOVICE – URČENÍ ÚČINNÝCH KABELOVÝCH SIL METODOU BRIMOS (= BRIdge

MOnitoring System)

international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Měření kabelů s pomocí BRIMOS-Rekorderu a připojených, trojrozměrně měřících senzorů


bridges

railways

f1 

tunnelling

traffic

monitoring


1 N * 2*l m

k N 2 k 2 2 1 fk    (1   (4  ) 2 ) 2l m  2 

..... bezrozměrný parametr tuhosti

n2 2 4 2 n 2  1  2 n 1s  

H  L EI Ext. Längs µg 650

Ext. Quer

Ext. Vertikal

625 600 575 550 525 500 475 450 425 400 375 350 325 300 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

25 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

international

k = 1,.......n N...kabelová síla m...hmotnost kabelu na jeden metr l.....délka volného kmitání kabelu

fn

research

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25 Hz

1

2

3

4

5 n

6

7

8

9 10 11

VCE - 2002


research

bridges

railways

tunnelling Längs mg 110 105

traffic

Quer

Vertikal

monitoring

Ext. Längs

Ext. Quer


Ext. Vertikal

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 -55 -60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160 s

N u  f pk  Ap

EI 

N ξ   l

Nu ...mezní tahová síla měřeného kabelu fpk ...pevnost v tahu ocelových lan (1800 N/mm2) Ap....plocha 30 či 36 ocelových lan

EI ...ideální tuhost v ohybu měřeného ka N ....účinná kabelová síla ξ .... relativní ohybová tuhost kabelu (bezrozměrná) l ...délka volného kmitání kabelu b

2

e

l

u

international


[kN] 765,39 / 63,44 780,41 / 48,29 773,66 / 38,07 751,13 / 34,4 715,84 / 46,03 731,97 / 38,89 671,27 / 40,94 601,22 / 43,2 522,7 / 47,94 437,00 / 46,03 345,82 / 46,13 251,56 / 45,01 156,3 / 42,5 37,78 / 21,45

[kN] 1934 2059 2167 2263 2346 2449 2507 2559 2600 2632 2657 2677 2693 2710

[kN] 1519 1644 1761 1870 1965 2064 2151 2237 2315 2390 2461 2529 2594 2681

f1 2,556 2,327 2,154 1,939 1,805 1,694 1,517 1,316 1,311 1,161 1,121 1,054 0,961 0,936

2005 ksi 24,0 31,5 34,0 39,0 43,5 49,0 51,0 49,5 56,0 52,5 62,0 68,5 67,5 71,5

kN 1734 1854 2009 2019 2127 2380 2261 1987 2280 2049 2175 2173 2028 2146

stupeň vytížení

[%] 11,8 11,1 12,8 6,9 7,0 14,2 4,1 -12,0 -2,5 -15,1 -12,5 -14,8 -22,5 -20,3 -4,1

international

tuhost v ohybu EIi

[kN] 1551 1669 1781 1888 1988 2084 2172 2259 2339 2414 2485 2552 2615 2692 30484

- obalová křivka (dolní limit)

[kN] 1734 1854 2009 2019 2127 2380 2261 1987 2280 2049 2175 2173 2028 2146 29222

+ obalová křivka (horní limit)

[kg/m] 82,70 82,70 82,70 82,70 82,70 87,70 87,70 87,70 87,70 87,70 87,70 87,70 87,70 87,70


+/- teoretické nahodilé zatížení

[mm] 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00 168,00

monitoring

deviace (= odchylka)

[m] 28,329 32,172 36,180 40,286 44,424 48,623 52,926 57,196 61,501 65,822 70,234 74,669 79,113 83,569

teoretické síly (stálé zatížení)

hmotnost lana

[Hz] 2,556 2,327 2,154 1,939 1,805 1,694 1,517 1,316 1,311 1,161 1,121 1,054 0,961 0,936

traffic

Účinné síly (měřené)

průměr lana

tunnelling

délka volného kmitání

Sporilov 133 1'S 132 2'S 131 3'S 130 4'S 129 5'S 128 6'S 127 7'S 126 8'S 125 9'S 124 10'S 123 11'S 122 12'S 121 13'S 120 14'S

railways

f1 (měřená)

bridges

Závěs

research

[kNm2] 2416,5 1934,0 2275,0 2153,8 2218,3 2343,5 2435,4 2653,5 2750,5 3220,3 2790,5 2581,8 2785,4 2932,1

[%] 17,0 18,2 19,7 19,8 20,9 19,5 18,5 16,3 18,7 16,8 17,8 17,8 16,6 17,6

14’S

...

14S

...

1’S

Exemplární výsledky měřených kabelových sil a

1S

porovnání s teoretickými silami

Sporilov

14’J

...

...

1’J

Sterboholy

14J 1J


railways

tunnelling

traffic

monitoring


Kabelkräfte 1S' - 14S'

Kabelkräfte 1S - 14S

[kN]

13

2500

2000

1500

1000

500

0

1000

500

0

14 13

12

12

11

11

10

10

9

9

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

[kN]

14

3000

0

500

1000

Kabelkräfte 1J' - 14J' 3000

2500

2000

1500

international

1500

2000

2500

3000

2500

3000

Kabelkräfte 1J - 14J 0 1 2

500

1000

1500

2000

1 2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10

10

11

11

12

12

13

13

14

14

Účinné síly: měření teoretické síly: stálé zatížení teoretické síly: stálé zatížení + obalová křivka (horní limit) teoretické síly: stálé zatížení - obalová křivka (dolní limit)

[kN]

bridges

[kN]

research


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


Předpjaté mosty s volnou výztuží

a) umgelenkte Spannglieder im Hohlkasten

b) gerade Spannglieder im Hohlkasten

international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring

Murbrücke St. Michael

Überführung Landshuter Allee

Page

15


international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Großheimer Talbrücke Gersbachtalbrücke

Page

16


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

ÚDOLNÍ PŘECHOD DONNERGRABEN NA RAKOUSKÝ DÁLNICI A10 ŽELEZOBETONOVÝ MOST S VOLNOU VÝZTUŽÍ – URČENÍ ÚČINNÝCH KABELOVÝCH SIL METODOU BRIMOS (= BRIdge MOnitoring System)


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


Údolní přechod Donnergraben

international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring



international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring



international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international



research

bridges

railways

tunnelling


traffic

monitoring


international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring



international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


Project: INNO-FORCE INNOvative High Precision Cable FORCE Measurement

international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

Databáze mostů firmy VCE: 400 stavebních konstrukcí 15 permanentních monitorovacích systémů 35 zavěšených mostů 15 mostů s volnou výztuží Page

25

monitoring


international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


international

Databáze mostů

400 stavebních konstrukcí 15 permanentních monitorovacích systémů 35 zavěšených mostů 15 mostů s volnou výztuží


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


Měření provedená v České republice 1. silniční most; Praha-Vršovice

2. železniční most; Vyškov 3. tovární komín Škoda Auto; Mladá Boleslav

3. 1.

2.

Page

27

international


research

bridges

railways

tunnelling

traffic

monitoring


Děkuji za Vaši pozornost

www.vce.at www.brimos.com www.jhp-mosty.cz

international

research bridges railways tunnelling monitoring technology management international

Recommend Documents