47-50 m 1956-57 O G D Ing. Jože S tarič: NATEČAJ ID EJN IH PROJEKTOV MOSTU ČEZ DRAVO PR I P TU JU — Ing. Svetko L apajne: ŠTUDIJ UPETOSTNIH RAZMER MOSTNE PLOŠČE BREZ PREČNIKOV V DVEH GLAVNIH NOSILCIH NA STEBRIH — Ing. Carm en Jež-G ala: DANAŠNJE STANJE RAZNIH PREDPISOV O STABILITETNIH PROBLEM IH PR I JEK LEN IH KON­ STRUKCIJAH — Ing. B ranko Ozvald: DIREKTNO DIM ENZIONIRANJE PREČNO OBREM ENJENIH LESENIH NOSILCEV GLEDE NA VE­ LJAVNE K R ITER IJE — Ing. Sergej Bubnov: NEKATERE IZKUŠNJE PR I GRADNJAH IZ PR EJ NAPETEGA BETONA PO SISTEMU ING. ŽEŽLJA V LRS — Ing. Svetko L apajne: OBJEK TI AVTOSTRADE LJU BLJA N A —ZAGREB — Ing. Carm en Jež-G ala: UPORABA PLASTO- STATIKE PR I JEK LEN IH KONSTRUKCIJAH U R EJA U R E D N IŠK I ODBOR. ODGOVORNI U R ED N IK ING . LJU DEV IT SK A B E R N E . T ISK A TISK ARNA CZP »L JU D S K A P R A V IC A « V L JU BL JA N I. R E V IJA IZH A JA V 5 D V O JN IH ŠTEVILK AH N A LETO. C ENA D V O JN I ŠT E V IL K I 300 D IN . U R EDNIŠTVO I N U PR A V A : L JU B L JA N A , ERJAVČEVA 11, TEL. 23-153 GRADBENI VESTNIK GLASILO DRUŠTVA GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV LR SLOVENIJE LETO VIII - 1966/57 Ing. Jože S tarič DK 624.21(497.12) : 06.063 Natečaj idejnih projektov mostu čez Dravo v Ptuju I. Splošno Sedanji m ost čez Dravo v P tu ju je bil zgrajen leta 1945 kot lesen provizorij. K er pa leseni m ostovi ne vzdržijo dlje časa, je razum ljivo, da smo ga lahko obdržali do sedaj le z vsakoletnim i dragim i popravili. N osilnost m ostu je ocenjena na 6 ton. Š irina m ed ograjam a znaša 6,00 m, to je vozišče 5,00 m te r zaščitna pasova ob s traneh po 0,50 m. Po podatkih iz le ta 1954 je znašal p rom et 6070 b ru to ton na dan, od tega lokalni p rom et 3929 ton, tran z itn i pa 2141 ton. P rom et je precej raznolik. Število ko lesarjev je znašalo dnevno 2625. P rom et bi bil še znatno večji, če bi nosilnost m ostu to dopuščala. Seveda tako slab m ost p rom et zelo ovira. To je tem ­ bolj neugodno, ker leži m ost n a cesti, k i veže A vstrijo z Zagrebom in obm orskim i kraji. N ujno je torej, d a zgra­ dimo nov stalen m ost s predpisano nosilnostjo in ustrezno širino. P roblem lokacije novega m ostu je bil izčrpno obdelan v raznih štud ijah in številnih anketah , ki jih je izvedla U prava za ceste LRS. M ost je po treben za lokaln i in za tran z itn i promet. K er ni m isliti n a to, d a b i zgradili dva mostova, moramo zgraditi novega n a takem prostoru, da bo čimbolj ustrezal lokalnem u in tranzitnem u prom etu. S edanja tran z itn a cesta na levem bregu je speljana izredno neugodno:. Takoj za mostom zavije cesta v ostrem loku pro ti T rgu svobode, nato pa pelje po ozkih ulicah in prek železniškega prelaza v n ivoju pro ti Ormožu, na sever pa pro ti Senarski in da lje p ro ti Radgoni. Splošni študij lokacije novega m ostu je pokazal, da so v glavnem možne 4 variante. V arian ta 1 je sicer ugodna, odreže pa m esto od po­ staje, za sm er Bori in Orm ož pa je treb a nap rav iti precej daljšo pot. V arian ti 2 in 3 s ta preveč odm aknjeni od m esta te r zah tevata p recejšn ja zem eljska dela. V arian ta 4 raz ­ m erom a precej ustreza lokalnem u in tranzitnem u prom etu, k e r se dotika mesta, kam or je nam enjen večji del prom eta. Podrobnejši študij lege tran z itn e ceste, p ri čem er smo tud i približno ocenili stroške, je pokazal, da je najugod­ nejša in naj cenejša v a ria n ta 4 s podvozom pod železniško progo. Po tej v arian ti leži novi m ost okoli 165 m nad železniškim mostom. P rik ljučk i na levem bregu so p ro jek tiran i tako, da jih m orem o grad iti v fazah. V p rv i fazi bi lahko izdelali cesto, ki poteka ob m inoritskem sam ostanu te r dalje ob železniški progi do prelaza v nivoju. Na podlagi odobrenega investicijskega program a je U prava za ceste LRS razp isala splošen anonim en natečaj za izdelavo idejnega pro jekta. Razpis je bil ob jav ljen 10. ju lija 1955. Rok za predajo idejn ih pro jek tov je bil 3. oktober 1955. Izb ira konstrukcije in m ateria la je b ila poljubna. M ostni p rofil m ora prepuščati stoletno visoko vodo, t. j. 2810m3/sek. V h idravličnem računu je b ila upošte­ vana glavna prem ostitev s širino 188,00 m m ed obalnim a opornikom a te r dve stran sk i odprtin i po 8,00 m. K er bo novi m ost dovolj oddaljen od železniškega, je položaj rečn ih stebrov lahko poljuben. Z ahtevano je bilo le to, da posam ezne svetle odprtine ne sm ejo b iti m anjše od 30,00 m, kolikor znašajo tud i p r i železniškem mostu. K ota g ladine stoletne visoke vode je b ila določena na 221,68 m. Sprem em ba te ko te je p ri uporab i večjega ali m anjšega števila debelejših ali tan jš ih stebrov neznatna in je ni treba upoštevati. V arnostn i pas m ed koto visoke Sl. 1. Pogled n a P tu j z vrisanim m ostom prvega, nagrajenca vode in spodnjim robom m ostne konstrukcije mora zna­ ša ti vsaj 50 cm. O jačitve ob podporah lahko segajo v v a r­ nostni pas, toda s pogojem, da nadom estim o ploščino po­ gleda nosilne konstrukcije, ki sega v 50 cm varnostn i pas, tako, da povečamo varnostno višino v sredini polja za t r i ­ k ra tno površino zaseženega polja. P ri tem sme segati konstrukcija v varnostn i pas le v območju 0,15 teoretične razpetine od podpore, peta v u t pa ne sme segati pod koto visoke vode. Spodnji rob ležiščnih konstrukcij m ora ležati vsaj 10 cm nad gladino visoke vode ali pa ga je treb a prim erno zavarovati. G radbena tla so peščena ozirom a p rodnata . F undacija je bila poljubna. Določena je b ila gornja m eja nivelete vozišča s hori­ zontalo na koti 225,00 m. P rofil cestišča na m ostu je takle: vozišče 7,00 m, robna trak o v a po 0,50 m, kolesarski poti po 1,00 m te r hodnika po 1,60 m. Zahtevano je bilo, da se m ost dim enzionira po PTP, p ri čem er je treba upoštevati vo jaško vozilo M-25. P ro jek tan ti so b ili posebej opozorjeni, naj p ri izbiri in oblikovanju konstrukcije pazijo na skladnost med novim mostom in okoljem. Podhod na levem bregu se lahko vk ljuči v g lavno prem ostitev. V predpisanem roku je dospelo 10 projektov, pe t od le -teh izven LRS. N ekateri p ro jek tan ti sicer niso povsem zadostili form alnim pogojem, vendar pom anjkljivosti niso bile takega značaja, da bi onemogočile s tvarno presojo projektov; zategadelj je ocenjevalna kom isija obravna­ vala vse projekte. K om isija je ocenjevala posam ezne p ro­ jek te po istih sm ernicah, kot so jih uporabili p ri n atečaja za most čez Savinjo v Celju (glej G radbeni vestn ik št. 35/36, le tn ik 1956). O cenjevalno kom isijo so sestavljali: ing. M arjan Brilly, ing. Jože Didek, ing. Boris Delak, prof. dr. ing. M ilan Fakin, p ravn i svetn ik Josip Likovič, v išji tehn ik V eko­ slav M artelanc, ing. arh. Dušan Petek, ing. arh. Saša Sedlar, ing. L judev it Skaberne, ing. Jože S tarič in ing. Janez Umek. K om isija je končala z delom 17. novem ­ bra 1955. Razdelili so vse razpisane nagrade, to je prvo 250.000 din, drugo 170.000 in tre tjo 100 000, tr i nač rte pa so odkupili po 75.00 din. Sl. 3. S ituacija II. Opis nagrajenih in odkupljenih projektov 1. Š ifra 65093 (I. nagrada). P ro je k ta n t ing. K rešim ir Šavor, Zagreb (slike 5, 6 in 7). K onstrukcija je železobetonski neprek in jen i nosilec p rek 5 polj, z dvem a členkom a v srednjem polju. S rednje polje sestav lja ta 2 prev isa po 10,75 m, na ka terih je obe­ šena prosto ležeča konstrukcij a z razpetino 20,50 m. Ce­ lo tna dolžina m ostu znaša 196,00 m, to je 35,00 -j- S X X 42,00 + 35,00 m. V išina konstrukcije v polju znaša 1,50 m, nad vm esnim i podporam i pa 3,00 m. Obešeno k onstruk ­ cijo sestavljajo 4 glavni nosilci, k i so m ed seboj povezani s prečniki. Ostali del glavne konstrukcije je podoben obešenem u delu, le da sta po 2 nosilca povezana m ed seboj še s spodnjo ploščo. K onzolna podaljška voziščne plošče nosita hodnik, ki ga tv o rita kam niti robn ik in venec, p rek katerega leže železobetonske m ontažne plošče, debele 6 cm; te so v sred i podprte. Voziščna plošča je debela 20 cm in je ob sto jinah ojačena z vutam i. D ebelina sto jin obešene k o n ­ s tru k c ije znaša 30 cm, n a ostali konstrukciji pa 21 cm, razen ob obrobnih podporah, k je r se poveča n a 32 cm. S podnja plošča im a konstan tno debelino 10 cm, le ob vm esnih podporah se n a dolžino 5,25 m poveča na 25 cm. V prečni sm eri je konstrukcija povezana s prečniki, v razm akih po 5,00 m ozirom a po 5,25 m. Nepomični ležišči sta n ad stransk im a rečn im a podporam a. B etoniranje kon­ stru k cije po teka v 3 fazah, p ri čem er uporabim o za s tra n ­ ska dela isti opaž. Sl. 4. D etajl situacije n a levem bregu Sl . 5 . T lo ri s U S R E D IN I N A D L E Ž A J E M U POLJU NAD LEŽAJEM SI. 7. P rečna prereza K onstrukcija je iz MB-300 in J-37, ležajni kvadri iz MB-400, stebri in oporniki iz MB-160, tem elji pa iz MB-110. P ro jek tan t je vk ljučil podhod na levem bregu D rave v glavno mostno konstrukcijo. Nadvoz na desni stran i struge je iz železobetonske plošče, debele 35 do 45 cm. 2. Š ifra H-16844 (II. nagrada). P ro jek tan t ing. Dušan Farčnik, sodelavci ing. L enard Treppo, tehnik M arjan Fras, ing. M arko Bleiweis, Gradis, L jubljana (slike 8, 9, 10, 11) . K onstrukcija je iz vnaprej napetega betona. Sestoji iz 4 prosto ležečih polj z razpetinam i 46,70 m. Vsako polje tvori skupino 10 m ontažnih nosilcev T oblike, ki so m ed seboj povezani s p rečniki v razdaljah po 7,78 m. Posamezne nosilce beton irajo v posebnem stalnem opažu, ki leži na nizvodni s tran i ob mostu. P e t dni po zabetoniraniu jih dokončno napnejo po F reyssinetovem postopku, nato pa prepeljejo v prečni sm eri n a določen prostor. Med flanšam i posam eznih nosilcev pustijo 12 cm široke rege, ki jih zabeton ira jo skupaj s prečniki, nato pa konstrukcijo napno tud i v prečni smeri. H odnik sestavljajo m ontažni kosi. Reakcije se prenašajo n a podpore po Freyssine- tovih pomičnih in nepom ičnih ležajih. Tem eljenje rečnih stebrov in obalnih opornikov se vrši s pomočjo železobetonskih vodnjakov, ki jih potem, ko jih nam estijo, zapolnijo z betonom. V naprej napeti nosilci so iz MB-450 in J-140—160. Freyssinetovi betonski členki so iz MB-500. V odnjaki so iz MB-220 in J-37. Polnilo vodnjaka (temelj stebra) je iz MB-70, srednji del steb ra iz MB-110, zgornji del pa iz MB-220. Levi podvoz, ki je od glavne prem ostitve precej od­ m aknjen, je izveden kot prej n ap e ta betonska plošča. 3. Š ifra 25222-Ptuj (III. nagrada). P ro jek tan t ing. Vo­ jislav Draganič, Zagreb (slike 12, 13, 14, 15). K onstrukcija je neprek in jen i jekleni nosilec s sode­ lujočo železobetonsko voziščno ploščo; razpetine znašajo: 35,70 + 37,80 + 42,00 + 37,80 + 35,70 = 189,00 m. G lavna nosilca sta polnostenska in sicer zvarjena. Ležita v razdalji 8,00 m .Prečniki in voziščna plošča, ki z n jim i sodeluje, tvo rijo o rto tropno ploščo. Voziščna plošča je debela 20 cm. P rečniki leže v ra z ­ m akih po 2,10 m. K er voziščna plošča sodeluje z glavnim a nosilcema, je treb a elim in ira ti natezne napetosti v b e ­ tonu; to dosežemo tako, da poprej dvignemo jekleno kon­ strukcijo . K onstrukcijo sestavim o tako, da je na straneh dvignjena. Po končani m ontaži konstrukcijo zravnam o, nato pa močno nadvišam o in v tej legi zabetoniram o vo­ ziščno ploščo. Po določeni dobi celotno konstrukcijo z rav ­ nam o in s tem v betonu ustvarim o zahtevano tlačno v n a ­ p rejšn jo napetost. Nepomično ležišče je na obalnem oporniku. Voziščna plošča je iz MB-300 in J-37. Za glavne nosilce uporabim o J-52, za vse ostale pa J-37. Tem elji so iz MB-70, stebri in oporniki pa iz MB-160. O der je potreben ' samo za prvo polovico prvega polja, vse ostalo pa m ontiram o s prosto konzolno montažo. 4. Š ifra 31415-Črta (odkup). P ro jek tan t In stitu t za je ­ k lene konstrukcije U niverze v L jubljan i (sliki 16 in 17). Glavno nosilno konstrukcijo tvorita dva jek lena nep rek in jena polnostenska zvarjena nosilca prek 5 polj z o rto tropno voziščno ploščo. Razpetine polj znašajo 36,00 m. G lavna nosilca ležita 7,20 m narazen. Razm aki Sl . 9 . V zd ol žn i pr er ez i n tlo ri s REZ B- B >1:50 REZ C - C REZ A-A 1:100 REZ B-B REZ C-C 1:100 Sl. 11. Rečni steber Sl. 13. Rečni steber Sl. 14. Pogled 1 56,00 56,00 56.00 1 PREREZ A-A za&ofh/ pas - asfa lt /e obarvan -liftasfoir prostor ta etektrovod mzke napetosti T4 m-to prostor 2o te/eqraßke m telefonske napei/ave — med prečniki znašajo 2,25 m. Jeklena voziščna plošča, de­ bela 10 mm, je ojačena z rebrci 160 X 12, ki leže po 300 mm vsaksebi. Višina glavnih nosilcev je 1653 mm. Hodnik tvorijo montažne železobetonske plošče iz MB-300, ki leže na jeklenih podolžnih nosilcih. Nosilna konstrukcija je deloma iz J-37, deloma pa iz J-52. Nepomično ležišče je na desnem oporniku. Oporniki in rečni stebri so iz MB-110, temelji pa iz MB-70. Nosilna konstrukcija podhoda na levem bregu je go­ basta plošča iz MB-300. Podvoz na desnem bregu je železobetonski okvir iz MB-220. 5. Šifra 95954-Ptuj (odkup). Projektant ing. Franc Belle,- sodelavec ing. Franc Serša, Ljubljana (sliki 18 in 19). _ Konstrukcija je železobetonski neprekinjeni nosilec prek 5 polj z razpetinami 32,5 + 3 X 45,0 + 32,5 = 200,0 m. Podhod na levem bregu je vključen v glavno premostitev. Nosilno konstrukcijo sestavljata 2 votla nosilca, ki sta povezana z voziščno ploščo. V srednjem delu polj znaša višina nosilcev 1,30 m, proti vmesnim podporam pa se poveča na 3,11 m. Debelina voziščne plošče znaša 18 cm. Spodnja plošča je v srednjem delu debela 14 cm, proti vmesnim podporam pa se debelina poveča na 28 cm. De­ belina stoj in znaša 20 cm. Prečniki so nameščeni samo v votlih nosilcih, in sicer v razdaljah po 6,25 m in 6,50 m. Nad podporama sta po­ vezana oba votla nosilca s poševnimi prečniki. V zgor­ njem delu imajo prečniki pravokotne izreze za namestitev instalacij. Konstrukcija je podprta na vseh podporah s peres­ nimi ležaji. Rečni stebri so vitke železobetonske stene, debeline 70 cm, krajni podpori pa steni, debeli 20 cm, Vse stene so spodaj polno vpete v temelje. Avtor predvideva poleg običajnega načina fundiranja tudi možnost izvedbe temelja z injiciranjem gramozne pod­ lage s cementno malto. Nosilna konstrukcija je iz MB-300 in J-37. Podpore so iz MB-220, temelji pa iz MB-160 in 110. 6. Šifra 86420-Simplex (odkup). Projektant prof. ing. Svetko Lapajne, Ljubljana (slike 20, 21 in 22). Glavno konstrukcijo tvorita dva neprekinjena nosilca škatlaste oblike prek 5 polj, z razpetinami 32,90 + 3 X X 41,00 + 32,90 = 188,80 m. Višina nosilcev je kostantna razen ob rečnih stebrih, kjer so na dolžino 5,00 m, rahlo zaokrožene vute. V polju znaša višina nosilcev 2,32 m, nad vmesno podporo pa 3,22 m. Stojini škatlastega nosilca sta debeli po 26 cm; raz­ maknjeni sta za 2,08 m. Svetla razdalja med škatlastima nosilcema znaša 4,80 m. Voziščna plošča je debela 26 cm. Debelina spodnje plošče znaša 26 cm v polju in 36 cm nad vmesnimi pod­ porami. Konstrukcija je brez prečnikov. Vitki rečni stebri so vpeti v nosilno konstrukcijo in temelje. Na obalnih opornikih je konstrukcija podprta z nihalnimi stenami, na katere se prenašajo reakcije po posebnih vešalnih konstrukcijah. Nosilna konstrukcija in rečni stebri so iz MB-300 in J-37. Oporniki so iz MB-220, nihalne stene pa iz MB-300. to O OOZDOPf Df T£ V DOZ/z DD/ZD7UPD V SDZZDOf/f DZOOCZ Sl. 20. Pogled i M ' 1 ■ €0 Sl. 22. Prečni prerez med vmesnimi podporami in tloris rečnega stebra I I I . S k le p Predloženih je bilo 10 projektov. Štirje natečajniki so predložili projekte mostu iz železobetona, trije iz vna­ prej napetega betona, trije pa iz jekla. Osem avtorjev je premostitev izvedlo s petimi, eden s štirimi, eden pa s šestimi polji. Za temeljenje so bili predloženi trije raz­ lični načini, in sicer s pomočjo zagatnic, s kesoni in z vod­ njaki. V splošnem so projektanti posvetili več pozornosti zgornji konstrukciji, manj pa temeljenju. Uprava za ceste L R S je dobila torej idejne projekte, ki so prikazali skoraj vse možnosti za izvedbo mostu. Ker je večina projektov res zelo kvalitetna, lahko rečemo, da je natečaj v celoti uspel. Ocenjevalna komisija je svetovala investitorju, naj naroči glavni projekt po prvem in drugem nagrajenem idejnem projektu. Ustreznejšo mostno konstrukcijo bo lahko izbrati, ko bosta izdelana tudi točna predračuna. J. Starič, ing. civ. CONCOURS POUR L’ELABORATION DES PROJETS DU PONT SUR LA DRAVE A PTU J L ’administration des chaussees en Slovenie a lance le 10 Juillet 1955 un concours anonyme pour l’elaboration des projets du pont sur la Drave ä Ptuj. Les conditions principales de la mise au concours furent les süivantes: 1) La portee effective entre les piles de rive doit etre 188 m. 2) A cote de la traversee principale il faut prevoir encore deux ouvertures laterales de 8 m de portee dont le passage gauche peut etre inclus dans la traversee prin­ cipale. 3) La largeur entre les pierres de bordure doit etre 10 m et entre les parapets 13,20 m. En tout 10 projets furent presentes, ä savoir 4 en beton arme, 3 en beton precontraint et 3 en acier. Huit auteurs ont prevu la traversee par cinq, un auteur par quatre et un auteur par six travees. Pour la fondation trois manieres d’execution furent presentees, a savoir ä l’aide de palplanches, de caissons ou de puits. Le premier prix qui etait de 250.000 dinars fut decerne pour le projet en beton arme. J. Starič, C. E. COMPETITIVE DESIGNS FOR A BRIDGE OVER THE RIVER DRAVA AT PTU J On July 10, 1955, the Road Administration in Slovenia advertised an Anonymous Competition in Designs for a Bridge of the River Drava at Ptuj. The chief conditions laid down for this prize com­ petition were the following: 1. The clear span between bank piers must measure 188 m. 2. Besides the main bridging two lateral openings with a clear span of 8 m. must be constructed so, that the lefthand passageway might be included in the main bridging. 3. The width between kerbstones must be 10 m., and 13.20 m. between the parapets. Ten projects in all were submitted; viz. 4 in reinforced concrete, 3 in prestressed concrete, and 3 in steel. 8 com­ petitors submitted designs providing for five spans; one contemplated four, and one six spans. Three types of foundation were submitted; viz., sheet piles, caissons, .and wells. The first prize of 250.000 dinars was awarded for the project in reinforced concrete. Dipl.-Ing. J. Starič PROJEKTEN-KONKURS FÜR DIE DRAUBRÜCKE IN PTU J Die Straßenverwaltung der Volksrepublik Slowenien schrieb a m 10. Juli 1955 einen allgemeinen anonymen Konkurs für die Ausarbeitung von Projekten für die Draubrücke in Ptuj aus. Die Hauptanforderungen der Ausschreibung wurden folgendermaßen angegeben: 1. Die Lichtweite zwischen den Uferwiderlagern muß 188 m betragen, 2. neben der Hauptüberbrückung müssen noch zwei Seitenöffnungen mit Lichtweiten von 8 m vorgesehen werden, wobei der linke Durchgang in die Hauptüber­ brückung eingeschlossen werden kann. 3. der Abstand zwischen den Bordschwellen soll 10 m, zwischen den Brüstungen hingegen 13,20 m betragen. Insgesamt wurden zehn Projekte und zwar 4 im Stahlbeton, 3 im Spannbeton und 3 im Stahl eingericht. Die Überbrückung wurde bei acht Autoren mit fünf, bei einem mit vier und bei einem mit sechs Feldern vor­ gesehen. Für die Fundierung wurden drei Typen und zwar mit Spundwänden, Caissonen und Brunnen vor­ geschlagen. Die erste Prämie im Betrag von 250.000.— Dinar wurde dem Projekt in Stahlbetonausführung zuerkannt. Ing. Svetko Lapajne D K 624.073 : 624.21 Študij upetostnih razmer mostne plošče brez prečnikov v dveh glavnih nosilcih na stebrih U V O D Pri zelo starih mostovih iz ojačenega betona opazimo često sistem zelo gostih prečnih nosilcev vgrajenih med dva glavna nosilca. Že dolgo vemo, da je tak sistem negospodaren, kajti vsak posamezen prečnik je moral biti dimenzioniran na polno naj večjo obtežbo predpisanega vozila (zadnja kolesa parnega valjarja z dinamičnim fak­ torjem). Če smo razstoje prečnikov večali, se je gospodar­ nost konstrukcije tudi večala; dimenzije in armaturni vložki posameznih prečnikov so se le neznatno večali zaradi poviška lastne teže, kajti odločilni upogibni moment zaradi dveh težkih koles valjarja je ostal isti; istočasno se je število teh prečnikov močno reduciralo, v tem pa je bilo bistvo gospodarnosti. Višek gospodarnosti so pred­ stavljali razstoji prečnikov, enaki ali nekoliko večji od razstojev glavnih nosilcev. Vozišče s križnoarmiranimi ploščami, močno upetimi na vseh štirih straneh je ne­ zadržno izpodneslo s svojo gospodarnostjo vse ostale do­ sedanje tipe voziščne konstrukcije. Ta tip je tudi še danes nedvomno najbolj gospodaren, če se oziramo na porabo betona in jeklene armature. Slika viadukta v Stični Najnovejša doba je prinesla v konstruktivno prakso še nove gospodarnostne in konstruktivne vidike. Pocenitev betona in jekla, podražitev lesa in delovne sile so silile razvoj naših mostnih konstrukcij v smeri enostavnosti in cenenosti opažev, v smeri enostavnosti oblik, tudi če bi take oblike terjale nekoliko več betona in jekla. Nadalje: Sodobna prometna tehnika zahteva, da se mostne kon­ strukcije v vsem prilagode zahtevam trase zgornje ko­ munikacije ter spodnje komunikacije ali vodotoka, s čemer so dobili vsi mostovi tlorisno' poševne oblike, pravokotni mostovi so postali že skoraj redkost. Smotrna prilagoditev kvadratnih križnoarmiranih plošč s pravokotnimi rebri na poševno postavljene stebre je pa često zelo težka ali nemogoča. Na drugi strani je medtem tehniška znanost toliko napredovala, da imamo danes že znatno literaturo o statičnem fungiranju plošč (Bittner, Pucher, Guyon, Massonnet, Olsen-Reinitzhuber), tako, da ugotovitev no­ tranjih sil v ploščah pod poljubno obtežbo ni več proble­ matična, vsaj v aproksimaciji ne. Vse navedene okolnosti so rodile nov tip mostnega vozišča: mostno^ ploščo brez vsakih prečnikov, razpeto med dva glavna nosilca. (Pri­ mer viadukt v Stični.) P O S T A V I T E V N A L O G E Pri statičnem raziskavanju mostne konstrukcije te vrste se pojavi glavno vprašanje: stopnja upetosti mostne plošče v glavnih nosilcih. Jasno je, da ta stopnja zavisi v glavnem od sledečih faktorjev:. od togosti same mostne plošče. Togost je lahko raz­ lična: za simetrično obremenitev, za antimetrično obreme­ nitev, z druge strani polnoupeta ali tečajna, od torzijske togosti nosilca, od togosti stebra, v katerega je nosilec upet. Pod togostjo razumemo vrtilni moment, pri katerem se opazovani element toliko deformira, da nastane na ležišču zasuk (p = 1. Da se nalogi približamo na najenostavnejši način, bomo reševali ločeno dve nalogi: A. Plošča je neobremenjena, pod vplivom nekega go­ nilnega momenta se glavni nosilec nad stebrom zavrti za kot (ps. B. Plašča je enakomerno obremenjena, glavni nosilec je na stebru polno upet (zasuk rps = 0). Določitev oznak: E ... elastični (Yungov) modul G ... strižni modul (ai 3/8 E) J ... vztrajnostni moment b ... širina nosilca (ožja stranica)* h ... višina nosilca (daljša stranica)* a ...razpon plošče L ... razpon med stebri nosilca. * Če je nosilec širši kot višji, se b in h zamenjata. potem je c = 0. Iz pogoja, da je zasuk na stebru enak rpa pri abscisi x = L/2, dobimo: sin h x /g M„i = V , W„, — - L/2 cosh — in M torz = V a W pl g Q sin h x/.o cosh L/2 (D '(2) W p l ... Odpornost plošče proti zasuku na ležišču: 2 E Jpl a 6 E J a 4 E J Pl za simetrični zasuk za antimetrični zasuk a 3 E J 1,1 za polno upetost na nasprotnem nosilcu pl za tečajno ležišče na nasprotnem nosilcu Wpj in Jpi se nanašata na enoto dolžine (x) W torz... odpornost nosilca proti zasuku na enoto dolžine (x) = G b3h r/ po Kasalu: Zeljezobeton str. 105 za kvadrat pravokotnik ploščo 1:1 1:2 1:4 1:8 loo rj = 0,140 0,229 0,281 0,307 0,333 za G = 3/8 E W torz = 3/8 E b3 h tj ■ f ̂ torz y w pi predstavlja karakteristično dolžino. Rešitev za p rim er A Iščemo vpliv zasuka & — Oj. Zasuk nosilca v poljubni razdalji x znaša rp = rp (x). Upe­ tostni momenti plošče znašajo: M^] = M 0 — (p (x) • W pl M 0 ... moment polne upetosti Torzijski moment je vsota upetostnih momentov (+ konstanta) M torz = / ( M o — W pl rp(xj) dx = M t, — W pl-9?(x) a) J dx Izprememba zasuka po dolžini je odvisna od velikosti torzij skega momenta. d r p \ d M*.M■torz ’ ̂ torz ( ■) Jtorz = d^ dx dx : = - — -wtorz b) Če izenačimo izraza a) in b) dobimo diferencialno enačbo: dn

■ sin h x/ o cosh •L/2 T + Tm 1 s prestavlja odstotek upetosti (po Crossu) Vpliv enakomerne otitežbe Za enakom erno obtežbo plošče: M 0 ... upetostni moment polne upetosti Simetrična odpornost plošče (za 1 d m dolžine) W „ Ex 2x2 83 x l 0.052 d m 2 X E Torzij ska odpornost nosilca (za d m dolžine) .3Wtl E X ° x6.0sx 8.0x0.177 = 115 d m 2 x E 8 e = 2 A 115 , j / 0.052 47 d m (7) (8) coshx/ß : za x = 0 1.00 za x = 8.0 2.828 sinh x/ß : za x = 0 0 za x = 8.0 2.646 tgh x/ß : za X = 0 0 za x = 8.0 0.935 Togost mostne konstrukcije: L/2= 2 W p, ß tg 1 -- = 2 X 0.052 X 47 X 0.935 E = 4.57 E d m 2 G Togost stebra 60/60 cm, višine 4.80 m: T -4E8.0X6.Cd 9.0 E d m 12 X 48 9.0V odstotkih znaša upetost: -— ',g'M - = 66.4 % 9.0 + 4.57 cosh x/oM 0 X 0.664 X cosh L/2 za X = 0 L 2 z a X = — Mto r z ' 0 664 X 47 L/2 cos h -- za X : za X : 0 L 2 0.235 M 0 0.664 M 0 0 29.2 M„ Rezultati so naneseni v diagramu. Za horizontalno obtežbo (z vetrom ) Vsi stebri so enako obremenjeni s silo H, ki povzroča v glavi stebra - moment M v pri polni upetosti zgoraj in spodaj. 'j Mv Antimetrična togost plošče: E . 6 ^ x i 0.156 d m 2 X E 12 70 Torzij ska odpornost nosilca (kot prej) 115 d m 2 X E G = v i 115 156 = 27 d m 12 70 cosh : za X = 0 1 .0 0 za X = 8 0 .0 9 . 6 7 0 t g h sinh : za X = 0 0 za X = 8 .0 0 9 . 6 2 3 t g h : za X = 0 0 za X = 8 .0 0 0 .9 9 5 t / oTogost mostne konstrukcije: T 1U = 2 W pi q tg h _ = Q = 2 E X 1.156 X 27 X 0.995 = 8.40 E d m 3 M 48 5 % Togost stebra kot prej 9.0 E d m 3 | 1 51.5 % Isti zasuk znaša tudi Po Crossovem postopku se izvrši zasuk — 48.5 M zgoraj 0.790 M v M spodaj 1.21 M v M pl ob stebru: 48.5% 51 5: = o) M« W torz Mo (L/2): 2 W torz Isti zasuk znaša tudi (7 ) 1 . 1 X(1 - 5/6«) + 100 — 51.5 + 48.5 + 100 — 25.7 74.3 2 = 122.8 namesto 2.00 • 0.79 M v P = 0.0163 1.21 M v T(x=o) — a M n W (a) (b) Torej: (a) = (b) pl a Wpl (L /2) 2 Wtorz V 6 / W.Pl izračunano iz enačb 1 — 2 M zgoraj cos x/o z a X = — 2 W, I L/2)2 (9) t<,rz + 5_w Pl za X = 0 M p 1 = 2 e t g h ^ coshLL2 o p 2 0.79 M v cos x/f> M-torz I-) I MO §II i 2 \L — — a i 3 / (10) 54 • 0.995 9.67 Togost T = W pl. L . 0 - 7 - ) (11) Za X = L/2 Za X = 0 M p l - 0.0147 M v M j,! = 0.0152 M v M„ = 0.79 M,. Isti praktični primeri v aproksimativni izvedbi Primer enakomerne obtežbe: W pl 0.052 0.052 Spredaj izvedeni način računskega postopka je bil uporabljen pri statični raziskavi viadukta v Stični. Ker so bili v konkretnem primeru stebri zamaknjeni, je bil vpliv podajnosti glavnih nosilcev ter pripadajočega torzijskega zvitja celotne konstrukcje še posebej priračunan. A P R O K S I M A T I V N A REŠITEV Za prakso inženirja, ki morda nima pri roki tabel za hiperbolične funkcije, se da ves račun izvesti tudi brez reševanja diferencialne enačbe s tem, da. se razdelitev upetostnih momentov po hiperboličnem cosinusu zamenja s parabolično razdelitvijo. Pri taki razdelitvi se z upošte­ vanjem elastičnih upetostnih pogojev hitro pride do pri­ bližnega rezultata. Razlika od točnega rezultata ni velika. 2 W,torz“ .+ - W 115 0.038 + 0.0434Pl - 0.052L2 6 *" 802 6 = 0-655 (prej 0.646) M 0 min = 0.345 (prej 0.354) Togost T = W pl-2 L (1 — 2/ 3«) = = 0.052 X 160 X 0.564 = 4.70 (prej 4.57) 9 0T s = 9.0, stopnja upetosti: 0.656 (prej 0.664) 9.0 + 4.70 M max = 0-656 (prej 0.664) M min = 0.227 (prej 0.235) Primer vetra: 0.1560.156 = 0.94 2 • — + 1 0.156 0.036 + 0.130 802 Togost T n = 0.156 X 160 X (1 — 7 X 0.94) = 9.35 3 (prej 8.40)dm3Togost stebra: 9.00 d m 3 0 805 160X^1 = 0.01354 M 0 (prej 0.0147 M v) Mur = Mo 1 — « + « /M t„r, = / M„„ d X = Mo I X « Xlip [ Zasuk ep - torzJ wtn„ L/2 d x ( X Vl /2)'] + C l

3 W torz L 2 2 12 Če je na stebru zasuk o potem je m — 51 M zgoraj 80.5 M spodaj 119.5 CT X + C, 51°%/49% + 100 - 49 + 51 + 100 . - 24.5 + 75.5 2 = 126.5 namesto 200 0.805 M v P = 0.0158 1.195 M v V(k - o) : M„ Wpl S. Lapajne, ing. civ. TRAITE DES RELATIONS D’ENCASTREMENT IVI NE DALLE DE PONT DANS DEUX POUTRES PR IN C IP ALES SUR COLONNES SANS POUTRES TRANSVERSALES L ’article traite les moments d’encastrement d’une dalle plate de pont encastree dans deux poutres prin- cipales. Les poutres sont portees par des colonnes dispo- sees ä certaines distances. Les cas du chargement vertical uniforme et le cas du chargement horizontal (vent) sont calcules. Le resultat est donne en formules oü la loi du cosinus hyperbolique est decisive pour la repartition des moments d’encastrement. La grandeur des moments d’en­ castrement depend de la rigidite de flexion de la dalle, de la rigidite de torsion des poutres principales et de la rigidite de flexion des colonnes. A cote des formules pour la solution exacte, on donne des formules approxi­ matives presupposant la repartition des moments d’en­ castrement selon la loi de parabole. S. Lapajne, C. E. A TREATISE ON FIX ITY RELATIONS OF A BRIDGE SLAB SUPPORTED BY TWO GIRDERS ON COLUMNS W ITHOUT CROSS BEAMS The paper deals with fixed-end moments of a flat bridge slab fixed to two girders. The girders rest on columns spaced at given distances. Specific conditions of uniform vertical loading and horizontal loading (wind) were calculated. The result is given in formulae in which the rule of hyperbolic cosine is applicable to the distri­ bution of the fixed-end moments. The extent of the fixed-end moments depends upon the flexural rigidity of the slab, on the torsional rigidity of the girders and on the bending rigidity of the columns. Besides formulae for exact solution, approximate formulae are likewise given, in which the distribution of tixed-end moments according to parabola rule is assumed. Dipl.-Ing. S. Lapajne STUDIE DER EINSPANNUNGSVERHÄLTNISSE DER AUF ZWEI HAUPTTRÄGERN UND SÄULEN RUHENDEN BRÜCKENPLATTE OHNE QUERBALKEN Der Artikel behandelt die Einspannungsmomente einer ebenen in zwei Hauptträger eingespannten Brückenplatte. Die Träger stehen auf Pfeilern in bestimmten Abständen. Es wurde der Fall einer gleichmäßig verteilten vertikalen Belastung und der Fall der horizontalen Belastung (Wind) durch gerechnet. Das Resultat ist in Formeln wieder­ gegeben, in denen für die Verteilung der Einspannungs­ momente das Gesetz des hyperbolischen Cosinus m a ß ­ gebend ist. Die Größe der Einspannungsmomente ist abhängig von der Biegesteifigkeit der Platte, der Torsions­ steifigkeit der Hauptträger und der Biegesteifigkeit der Pfeiler. Nebst den Formeln für die exakte Lösung sind auch Aproksimationsformeln, welche die Verteilung der Einspannungsmomente nach dem Parabelgesetz voraus­ setzen, angegeben. RADNIK Z A G R E BMANDIČEVA 2 TELEFON 24-685, 24-340, 36-372 — TELEGRAM: RADNIK ZAGREB P roizvaja jeklene konstrukcije: strešne konstrukcije, vrata, okna, razne rešetke, stopniščne ograje in vse ostalo stavbno ključavničarstvo D vigala: vse vrste osebnih kakor tudi tovornih in bolničnih dvigal po licenci svetovno znane firme »WERTHEIM-WERKE A. G. — WIEN« R olete: jeklene varnostne rolete, eslinger rolete iz črnega bosanskega bora, aluminijaste žaluzije in platnene samozavijače (flos rolete) O stali proizvodi: oljni samozapirači in ventusi ter razno okovje Zastopstvo in montaža dvigal za LRS: Liftservice d i p l . i n g . Č e b u l a r L u d v i k montažno-tehnično podjetje za električna in tovorna dvigala Ljubljana, Cankarjeva ulica 4. T e le f o n 23-290 PROJEKTANTSKO PODJETJE PROJEKTIVNI ATELlE Sedež podjetja je v LJUBLJANI, CANKARJEVA 1 8 /IV TELEFON: 21-316, 20-309, 20-32o720-234f 23-062 20-388, 20-348 Izdeluje: projekte splošne arhitekture urbanistične projekte (regionalne, krajevne in zazidalne ter dajanje lokacij) specialne projekte za mlekarne projekte za kanalizacijo in vodovode Izvršujemo statiko za vse vrste konstrukcij visokih in nizkih gradenj Podjetje za projektiranje elektroenergetskih in prenosnih naprav Ljubljana, Hajdrihova 2 III Izdelujemo projekte za: hidroelektrarne termoelektrarne transformatorske postaje vseh napetosti daljnovode vseh napetosti hladilne stolpe pregrade rekonstrukcije hidroelektrarn in termoelektrarn Dajemo strokovne nasvete in mnenja Ing. Carmen Jež-Gala Današnje stanje o stabilitetnih problemih I . Splošno Uvod. — Pregled nekaterih evropskih predpisov o stabilitetnih problemih in medsebojna primerjava. — Kritična uklonska napetost in varnost (splošno, teore­ tične osnove za <7kr, primerjava krivulj crkr — l in a,, dcp — 1 za Je-37, vpliv preostalih napetosti na diagram cfk,— A). — Zaključki. 1. U V O D Danes v različnih državah uporabljajo različne pred­ pise za stabilitetne probleme. Večina evropskih držav obravnava uklon, izbočeni e in zvmitev kar v splošnih predpisih za jeklene konstrukcije, medtem ko imata Avstrija in Nemčija posebne obsežne predpise. Različna gledanja v posameznih državah o teh problemih, ki se izražajo v predpisih, imajo za posledico, da so konstruk­ cije dimenzionirane z različno varnostjo in ni možno primerjati ekonomičnosti zasnove in izvedbe. Enotnost teh predpisov vsaj v evropskem merilu bi nudila znatne prednosti. 'Tako bi imeli enaka merila za dimenzioniranje. S podrobnejšo primerjavo sedanjih predpisov za uklon in izbočenje pa bi se tudi razčistilo vprašanje o pravil­ nosti predpostavk pri osnovah za računanje in pokazala bi se tudi potreba po sistematičnem študiju in eksperi­ mentalnem delu (problemi uklona okvirov, lokov, zvrni- tve, izbočevenja). Nova mednarodna organizacija Evropska konvencija za jeklene konstrukcije, si je zadala za eno izmed nalog doseči enotnost predpisov za jeklene konstrukcije. Zlasti za področje stabilitetnih problemov, kjer je potrebno še obsežno in drago eksperimentalno delo, bi bilo sodelo­ vanje držav Evropske konvencije zelo koristno. Raziskave bi se naj sistematično razdelile med posamezne države in kritična primerjava izsledkov bi omogočila boljše in hitrejše delo za enotne predpise. 2. P R E G L E D N E K A T E R I H E V R O P S K I H PREDPISOV O STABILITETNIH P R O B L E M I H IN M E D S E B O J N A P R I M E R J A V A 2,1 F ra n c o s k i p re d p is i: C M — R eg ies p o u r le c a lcu le et V e x e c u tio n des co n s tru c tio n s m e ta lliq u e s , 1956. Francoski predpisi, ki so splošni predpisi za jeklene konstrukcije, so po izvoru naj mlajši in posvečajo nekaj poglavij dokazu stabilnosti enodelnih in sestavljenih palic, konstantnega prereza, ki so obremenjene na čisti D K 531.22 : 624.014.2 : 340.68 raznih predpisov pri jeklenih konstrukcijah tlak ali pa na tlak in upogib. Posebna točka predpisov obravnava tanke stene tlačenih palic in zvrnitev pre­ prostih I-profilov. Večina enačb izhaja iz Dutheilove metode, ki pri nas ni posebno znana. Za praktično ra­ čunanje so potrebne mnoge pomožne vrednosti, ki so v francoskih predpisih za njihove karakteristike mate­ riala že tabelarično zbrane. Ti predpisi razlikujejo dva obtežna primera, in sicer za glavne ter glavne in dodatne sile. Osnovno dopustno napetost (dopustno napetost v nategu) določajo z var­ nostjo |. oziroma A glede na mejo plastičnosti jekla. 'Francoski predpisi obravnavajo samo mehka jekla (n. pr. A D x rjpj = 2400 kg/cm2). 2.2 B r ita n s k i p re d p is i: B S S 449— 1948 — T h e U se of S tr u c tu r a l S te e l in B u ild in g . Britanski predpisi obravnavajo vprašanja stabilitet­ nih problemov le v poglavju o dopustnih napetostih za uklon pri enostavnih palicah in palicah iz kotnikov (kom­ binacija tlaka in upogiba), nadalje dajejo napotke za uklonsko dolžino, za ojačitve stojine proti izbočen ju, za potrebne debeline pasnic pri polnostenskih nosilcih, za vezne pločevine in palično povezavo sestavljenih tla­ čenih palic. 2.3 Š v ic a rs k i p re d p is i: S IA , N o 161— 1951, N o rm e n f ü r d ie B e re c h n u n g u n d d ie A u s fü h ru n g v o n S ta h lb a u te n . Švicarski predpisi navajajo le dopustne napetosti za uklon in potrebne faktorje varnosti pri izbočenju in zvrnitvi. V poglavju c) Stabilität predpisujejo maksimalno dopustno vitkost, uklonsko dolžino za različne načine podpiranja tlačene palice in upoštevanje ekscentričnosti osne sile. Tudi švicarski predpisi navajajo podatke le za je-, klo 37, pri tem pa razlikujejo dva obtežna primera z' osnovno dopustno napetostjo 1600 oziroma 1800 kg/cm2. Glede na varnost za izbočenje in zvrnitev pa poleg tega še razvrstijo konstrukcije v tri razrede v odvisnosti od pogostosti dinamične obtežbe. 2.4 I t a l i ja n s k i p re d p is i: C M — - C o n s ig lio n a z io n a le d e lle r ic e rc h e , Is t r u z io n i p e r i l ca lco lo , V esecuzione e la m a n u te n z io n e d e lle c o s tru z io n i m e ta llic h e , 1955. • Italijanski predpisi obravnavajo od stabilitetnih pro­ blemov samo uklon, in sicer iste točke' kot švicarski, poleg tega pa še sestavljene palice in palice s spremenlji­ vim vztrajnostnim momentom. 2.5 N e m š k i p re d p is i: D I N 4114-1951, K n ic k u n g , K ip - p u n g , B e u lu n g in a v s tr i js k i p re d p is i: Ö N O R M B 4300/4-1953, K n ic k u n g , K ip p u n g , B e u lu n g . Nemški in avstrijski predpisi so obsežni specialni predpisi za stabilitetne probleme. Vsebinsko sta si ta dva predpisa zelo podobna. Podrobno obravnavata uklon ravnih enodelnih centrično in ekscentrično obremenjenih palic, uklon sestavljenih palic, uklon palic s spremenljivo višino prereza in s spremenljivo osno silo, tlačene palice z elastično podajnimi oporami, probleme izbočenja plo­ čevine za različne robne pogoje in načine obtežbe in problem zvrnitve I-profilov. Med obema predpisoma so v nekaterih točkah manjša ali večja nesoglasja (zlasti pri uklonu okvirov, zvrnitvi, togosti ojačitev proti izbočenju pri polnostenskih nosilcih itd.), vendar ni namen tega članka spuščati se v te podrobnosti. O bistvenem vprašanju, kako določimo do­ pustno uklonsko napetost po' posameznih predpisih, pa bomo razpravljali v 3. poglavju. Nemške in avstrijske predpise morda naši konstruk­ torji najbolj poznajo in jih radi uporabljajo, ker najdejo v njih napotek za račun mnogih stabilitetnih primerov v praksi. V teh predpisih, ki so rezultat obsežnega dela pred vojno in po njej, so namreč zbrane enačbe za ra­ čunanje različnih uklonskih primerov, tabele za o>, tabele za določitev razmerja med debelino in višino tankih sten tlačenih palic, enačbe za računanje nekaterih primerov zvrnitve, koeficienti za določitev kritične napetosti pri izbočenju in potrebne togosti ojačitev itd. Vendar pa bi bilo umestno opozoriti, da bi tako podrobno izdelani predpisi lahko včasih povzročili slepo uporabo enačb, ne da bi zadosti poznali teoretične osnove in predpostavke, ki omejujejo njihovo veljavnost. Nemški in avstrijski predpisi navajajo podatke za jeklo kvalitete 37 in 52. Osnovna dopustna napetost je po obeh predpisih 1400 kg/cm2 oziroma 2100 kg/cm2 za prvi obtežni primer in pri nemških predpisih 1600 kg/cm2 oziroma 2400 kg/cm2 za drugi obtežni primer. Zanimiva je ugotovitev, da avstrijski splošni predpisi ne predvidevajo dveh obtežnih primerov. 2.6 O s ta li p re d p is i. Poleg že omenjenih predpisov so bili pregledani še belgijski prepisi za jeklene mostove (NBN 5-1952, Institut beige de normalisation: Reglement pour la construction des ponts metalliques) in amerikanske predpise za jeklene konstrukcije (American Institut of Steel Construction: Specification for the Design, Fabrication and Erection of Structural Steel for Buildings 1946). 2.7 P r im e r ja v a . Najvažnejša razlika med posameznimi predpisi o sta­ bilitetnih problemih, ki so v večini primerov vključeni v splošne predpise za jeklene konstrukcije, je v dopustni napetosti in varnostnem količniku uklonskih palic. O tem bomo podrobneje razpravljali v 3. poglavju. Primerjava med posameznimi točkami raznih predpisov je obsežno, a vsekakor potrebno in koristno delo. N e bi se spuščali v podrobnosti teh primerjav, omenimo naj le, da so raz­ like lahko včasih znatne. Razen različnih dopustnih uklon­ skih napetosti, ki n a m jih prikazujeta sliki 5 in 6, n a m tudi načini računanja po raznih predpisih dajejo zelo različne rezultate. Tako lahko n. pr. pri računu ekscen­ trično obremenjenih palic dobimo tudi za 50 % različne napetosti. Tudi pri računu uklona okvirov, pri računu izbočenja ali zvrnitve naletimo na večja odstopanja. 3. KRITIČNA U K L O N S K A N A P E T O S T IN V A R N O S T 3,1 Splošno. Osnovno vprašanje predpisov o uklonu je vprašanje kritične sile, ki jo tlačena palica zdrži, oziroma vpra­ šanje kritične napetosti in potrebne varnosti, da lahko določimo dopustno uklonsko napetost. Večino uklonskih problemov namreč poenostavimo tako, da jih obravnavamo kot idealizirano ravno palico, ki je na obeh koncih člen- kasto podprta in ima konstanten prerez. Predpostavke, ki jih pri analitičnem raziskovanju stabilitetnih problemov upoštevamo, so pri resničnih nosilnih konstrukcijah le delno izpolnjene ali pa sploh ne. Majhne netočnosti v obliki palice (začetna zakrivljenost) ali ekscentričnost pri- jemališča sile znatno zmanjšajo nosilnost palice na tlak in sicer najbolj občutno pri srednjih vitkostih (2~80— 100). Važno vlogo pri določevanju uklcnske nosilnosti ima tudi sam diagram a— £ materiala. Za uklon v elastičnem •ob­ močju je res značilen, poleg geometrije palice in načina podpiranja, le modul elastičnosti. Vemo pa, da tudi ta ni vedno 2,1.10° kg/cm2, kot to v računih upoštevamo. Za obravnavanje uklona v neelastičnem območju pa moramo poznati potek krivulje o— s od meje proporcional­ nosti, kjer se neha premo sorazmerje med napetostjo in deformacijo pa do meje plastičnosti. Meja plastičnosti apl je pri mehkih jeklih bolj ali manj izrazita, pri trših jeklih pa ne opazimo vedno ostrega prehoda in je tedaj meja plastičnosti definirana z napetostjo pri 0,2 % plastične de­ formacije (a02). Za nosilnost ravnih palic, ki so centrično obremenjene na tlak, in za obojestransko členkasto pod­ prte palice, velja za uklon v neelastičnem območju na- T2 • Emesto Euler j e ve enačbe za kritično napetost aE = ---- X2 v elastičnem območju enačba po Engesser-Shanleyu k ■ STokr= ----Kritična napetost v neelastičnem območju je xl torej odvisna od tangentnega modula T, ki predstavlja naklonski kot tangente na krivuljo a— e. Pri računu uklo­ na v neelastičnem območju za ekscentrično obremenjene palice ali za zakrivljene palice moramo predpostavljati potek diagrama o— e. Večina predpisov vzame mejo pro­ porcionalnosti v znesku 80 % povprečne meje plastičnosti določene kvalitete jekla. Nekatera teoretična izvajanja izhajajo iz diagrama a—s za idealno plastični material, kar pomeni, da velja premo sorazmerje med napetostmi in deformacijami vse do nastopa meje plastičnosti, nato pa rastejo deformacije pri konstantni napetosti op]. Druga izvajanja pa predpostavljajo kakšno matematično pre­ prosto funkcijo za sovisnost med a in £ nad mejo pro­ porcionalnosti, n. pr. parabolo. V tem poglavju si bomo ogledali teoretične osnove za nastavek diagrama okr — 1 (kritična uklonska napetost- vitkost) in 0U dop — 1 (dopustna uklonska napetost-vitkost) po različnih predpisih. V elastičnem območju se predpisi, razen francoskih in britanskih, opirajo na Eulerjevo kri­ tično napetost ravne, centrično obremenjene, dvočlenske palice. V neelastičnem območju so osnova švicarskih, ita­ lijanskih in belgijskih predpisov Tetmajerjevi uklonski preizkusi. Drugi predpisi so odstopili od idealne palice in obravnavajo v neelastičnem območju ekscentrično obre­ menjeno palico (nemški in avstrijski predpisi) ali pa zakrivljeno palico (francoski in britanski predpisi). 3,2 T e o re tič n e osnove za ak r . 3,21 F r a n c o s k i p re d p i si obravnavajo problem uklona za vse vitkosti kot napetostni problem 2. reda po sinusovi črti zakrivljene palice. S pomočjo teorije 2. reda je nastavek za diagram okT — I precej preprost. Palica po sl. 1, ki je zakrivljena po sinusovi črti yo = fo sin — , se 1 bo pod vplivom osne sile P uklonila. Z rešitvijo diferencialne enačbe upogibnice E Jy" = — P ^y + f0 sin ™ ) (D y = A sin k x + B cos k x + 1__2 — 1 fo-sin A* , kjer je a = l k in k2 — , upoštevajoč robne pogoje x = 0, EJ y = 0 in X = 1, y = 0, dobimo rešitev y = — -— sin — (2) Ce vstavimo x = JI in PE = (Eulerjeva kritična 1 sila), dobimo za maksimalen upogibek izraz y = ' P f, p e - p aJL 0E •— 0(i-fo in totalni upogibek f = ym.il + fo = pkjer je o0 = - in oE Eulerjeva kritična napetost.F Največjo robno napetost lahko sedaj izrazimo: (3) (4) d,nax “t Pf w = °« ^1 E uo f Fkjer smo vstavili — = m. W Iz pogoja, da doseže omax ravno mejo plastičnosti, lahko izračunamo vrednost za oo, ki povzroči nastop pla- pstičnosti in je torej a0 = — = okr. Izraz za kritično uklon- F sko napetost se glasi: (1 + m) a V t apl + d + m) aEy Po francoskih predpisih privzamejo za 0,3 apl _ 0,3 opl • X2 E in enačba (6) se glasi _ 1.3 apl + aE : i m (8) V tej obliki jo najdemo v francoskih predpisih. Po enačbi (7) bi dobili z vrednostmi E = 2100 t/cm: in °pi = 2>4 t/cm! (ADx po francoskih predpisih) za m ~ = 0,348 10“‘ X2. Varnostni količnik je enak kot za nateg ali upogib, in sicer 1,5 za 1. obtežni primer in 1,33 za 2. obtežni primer. 3.22 B r i t a n s k i p r e d p i s i v nasprotju z dru­ gimi predpisi predpisujejo šele za vitkost > 80 enačbo (6) za račun uklona (po sinusovi črti zakrivljeno palico). Po teh predpisih pa je m = 0,003 l in karakteristike materiala so o,,i = 2,36 t/cm2 in E = 2047 t/cm2 za jeklo, ki ustreza našemu Je 37. Britanski predpisi zahtevajo faktor var­ nosti 2. Za vitkosti 1 < 80 pa potekajo a„ dop po premici (podobno Tetmajerjevi premici), in sicer z vrednostjo 0,59 o,,] za 1 = 0. 3.23 Š v i c a r s k i p r e d p i s i izhajajo iz Tetmajer- jevih uklonskih preizkusov v neelastičnem območju, in sicer predpisujejo za dopustno uklonsko napetost premico 10 < 1 < 110 (lop = 1480 — 7,5 1 (kg/cm2) (za 1. obtežni primer), ou dop = 1680 — 8,5 1 (za 2. obtežni primer) (9) ( 10) Za elastično območje pa zahtevajo varnost v ■— 2,59 glede na Eulerjevo kritično uklonsko napetost. Dopustno uklonsko napetost za elastično območje določata torej enačbi: 8 ■ 10" 1 > 110 J u dop u dop za 1. obt. primer 9 106 X2 za 2. obt. primer ( 1 1 ) ( 12) 3,24 Italijanski p r e d p i s i so zelo podobni švi­ carskim. Enačba za dopustno uklonsko napetost se glasi za 30 < 1 < 110 tfu dop = 1146 — 11,541 (kg/cm2) (13) v elastičnem območju pa zahtevajo varnost v s tem je za 1 > 101 Yi dop 592,18 ■ 10* X2 (kg/cm2) 3,5 in (14) (5) Premica po enačbi (13) je tangenta pri 1 = 101 na krivuljo öu d0p v elastičnem območju po enačbi (14). Za manjše vitkosti od 30 je dopustna napetost za uklon enaka dopustni napetosti za nateg, t. j. 14no kg/cm2. 3,25 N e m š k i p r e d p i s i zahtevajo dvojen dokaz P < P kr oz. a SS (15) vkr Vkr ; £ e OZ. a <; — (16) VE VE in P < P E je že znana Eulerjeva pritična napetost in rE varnost, ki mora biti za 1. obtežni primer vE = 2,5 in za 2. obtežni primer vE = 0,6,2,5 == 1,5. Sila P kr pa pomeni nosilnost ekscentrično obremenjene palice. Kot vidimo, je osnova nemških predpisov uklon ekscentrično obremenjene palice, ki ga obravnavajo kot stabiliteten problem, ker sodijo, da v praksi nimamo nikdar čiste centrične obtežbe. Ekscentričnost prijemališča sile od težišča prereza je od­ visna od dolžine palice in vztrajnostnega polmera, in sicer u = -L + - L (17) 20 500 Ker bi morali pri obravnavanju uklona ekscentrično obremenjene palice poznati diagram o— e od meje pro­ porcionalnosti do meje plastičnosti in obliko prereza, je v nemških predpisih upoštevan idealno plastičen material po sl. 2 in prerez po sl. 3. Takšen prerez ima v primerjavi z ostalimi prerezi, ki so pri jeklenih konstrukcijah v na­ vadi, najmanjšo nosilnost in je tako pri ugodnejših pre­ rezih povečana varnost. 6 Slika 2 Slika 3 Za račun kritične uklonske napetosti uporabljajo Ježekov postopek [1], in sicer veže kritično napetost in kritično vitkost enačba obravnavajo po napetostni teoriji 2. reda. Prerez palice je tako izbran, da je rob, ki je pri upogibu obremenjen na tlak, oddaljen od težišča za et[ = 2,65 i. Pri tem pomeni i vztrajnostni polmer, ki ga merimo v isti smeri. ds cosy Ari. ~ dymdsstDf *•ki f~slny r-az da Za ekscentrično obremenjeno palico po sl. 4 se glasi diferencialna enačba --? = ^ f = ̂ LZ aij z ds ds \ds/ ds3 d3y _j_ a2 ds2 r l2 y — 0 S splošno rešitvijo diferencialne enačbe y = A sin s^ + B cos s^ (21) upoštevajoč robne pogoje, dobimo za upogibek izraz: Enačba (18) je osnova za diagram crkl. — X za neelastično območje v nemških predpisih. Za m = H Ü ustavimo za W prerez po sl. 3 y = G ( - t )] \ / \ \ 1 / cos2 ( cV (e\ a2 sin2 / a \ ( 0,05 + V V;l ) \ 1 / V 2 / V 500/ za E = 2100 t/cm2, za opl — 2,3 t/cm2 za Je 37 in 3,4 t/cm2 za Je 52. Velikost ekscentričnosti u niso določili s številnimi meritvah [2], ampak tako, da se dopustne napetosti ne bi preveč razlikovale od tistih, ki so bile prej veljavne, in da bi lahko to ekscentričnost smatrali kot »nenamerno«. Nemški predpisi zahtevajo za rkr manjšo varnost kot v nategu ali upogibu, in sicer vk t = 1,5 za 1. obtežni pri­ mer. To opravičuje dejstvo, da so pri določanju nosilnosti upoštevali vse neugodne vplive hkrati. Če vstavimo za s = — 1, je maksimalni upogibek 2 / /a v ccs ( 2H r) ‘'•‘“’(i) e [ / ( ‘ " p (22) (23) Enačbi (15) in (16) n a m z vrednostjo za varnost vE = 2,5 in rkr = 1,5 določata, da je za A > 114,8 odločilen pogoj (15), za X < 114,8 pa pogoj (16), za Je 37 z mejo plastičnosti 2,3 t/cm2. 3,26 A v s t r i j s ki p r e d p i s i zahtevajo enako kot nemški dvojni dokaz po enačbi (15) in (16), le da določajo okr na drugačen način. Ekscentrično obremenjeno palico, kjer je ekscentričnost e = - 1— 1 (19) 1000 Za majhne ekscentričnosti lahko zanemarimo v enačbi e2(23) izraz — a2 ter se izraz za f poenostavi l2 f = -- ---- = e see “ (24) P PfMaksimalna robna napetost a = — + — naj ravno F W doseže mejo plastičnosti. Ta pogoj lahko pišemo v obliki r j = — il + m see F L ( 2 )] = °kr[1 + m s e c ( 1 /-Pkl' 2 y Fj ali V = °kr [,+m"c G / v ) ] = akr ^1 + 0,00265 X see ̂ A ^ n kjer smo upoštevali, da je m = e — = _ 1--F- = -J . F ?li = 0,00265 X W 1000 W 1000 J Iz enačbe (25) lahko izračunamo kritično uklonsko napetost za neelastično območje. Za elastično območje pa je odločilna Euler jeva kritična napetost. Dopustno uklonsko napetost dobimo, če delimo akl. z varnostjo vkl. = 1,586, ki predstavlja razmerje med mejo plastičnosti 2,220 t/cm2 in osnovno dopustno' napetostjo l,4t/cm2 za Je 27 po Ö N O R M B 4300/2, ali pa, če delimo oE z rE = 2,5. 3,27 B e lg ij sk i p r e d l o g i določajo uklonsko do­ pustno napetost po naslednji razpredelnici: Jeklo Vitkost . au dop A 37, A 42 X <; 20 1400 kg c m 2 (v nategu 20 < X 23,2 kg/mm2, računamo na tlak obremenjene palice z dopustno nape­ tostjo: za vitkost X < 120 ... an dop = 1195 — 0,034 X2 (kg/cm2), za vitkost X > 120 ... au dop =. (za sekundarne palice), za vitkost X > 120 • • • ou dop = (za glavne palice). 1265ii _ (kg/cm2) 1 + - ^ - 18.000 (i.® - — yV 200/ 1 + 1265,4 X2 18.000 Razvidno je, da razlikujejo ti predpisi pri vitkostih, večjih od 120, dve enačbi za dopustne uklonske napetosti, in sicer zmanjšujejo uklonsko dopustno napetost za glavne palice s faktorjem, ki je funkcija vitkosti. Pri amerikan­ skih predpisih naj namreč ne bo vitkost glavnih palic večja od 120. Ce so te palice v glavnem le statično obre­ menjene, so lahko tudi vitkejše, a jih moramo dimenzio­ nirati glede na zmanjšano uklonsko dopustno napetost. Pripomniti moramo, da je za nateg in upogib do­ pustna napetost po teh predpisih 1400 kg/cm2, torej je za dele, obremenjene na tlak, tudi pri X =0 dopustna nape­ tost za 15 % manjša kot za nateg. - 3,3 P r im e r ja v a , k r iv u l j okr — X in cudop— ̂ za J s 37 po n e k a te r ih p re d p is ih . Slika 5 nam prikazuje potek kritičnih napetosti in dopustnih uklonskih napetosti v odvisnosti od vitkosti za Je 37 tako, kot jih najdemo v različnih predpisih. Ker vpliva na vrednost crkr izbira meje plastičnosti jekla in ker je ta po različnih predpisih različna, so v diagramu (sl. 6) vse krivulje prirejene na apl = 2,3 t/cm2, da bi bila možna primerjava teoretičnih osnov po različ­ nih predpisih. Dopustna uklonska napetost po francoskih predpisih je še reducirana glede na osnovno dopustno napetost (pri nategu in upogibu) ödop = 1,4 t/cm2, kajti vprašanje dopustne napetosti 1,4 ali 1,6 t/cm2 za 1. obtežni primer ni vprašanje predpisov o uklonu, ampak vprašanje splošnih predpisov. Iz primerjave evropskih predpisov po sliki 6 je raz-̂ vidno, da dobimo v neelastičnem področju najnižje vred­ nosti za okr po nemških predpisih in naj višje po franco­ skih. Krivulji dopustnih uklonskih napetosti po švicarskih in nemških predpisih sta blizu skupaj, največja razlika je manjša od 5 %. Po avstrijskih predpisih dobimo v pri­ merjavi z nemškimi predpisi za majhne vitkosti nekoliko nižje vrednosti za a u. dop, za 40 < X < 110 pa večje. Naj­ večja razlika v tem območju znaša 6 %. V elastičnem območju dopuščajo italijanski predpisi oziroma belgijski najnižje vrednosti za dopustno uklonsko napetost, v ne­ elastičnem pa britanski predpisi, medtem ko leži krivulja au dop — X po francoskih predpisih najviše, razen na od­ seku 88 < X < 118, kjer prevzame njeno mesto krivulja po avstrijskih predpisih. Zanimivo je primerjati potek krivulj o„ dcp — X po evropskih predpisih s krivuljo po amerikanskih predpisih. Za majhne vitkosti X < 50 so dopustne napetosti po ame­ rikanskih predpisih znatno manjše kot povečini evrop­ skih predpisov (razen po britanskih za 30 < X < 50). Za srednje vitkosti 50 < X < 80 seka krivulja au dop — X po amerikanskih predpisih zapovrstjo krivulje o„ dop — X po švicarskih, belgijskih, italijanskih, nemških, avstrijskih in francoskih predpisih. Za vitkosti X > 80 pa leži ta krivulja više od vseh krivulj po evropskih predpisih, zlasti še za sekundarne tlačene palice, ki jih lahko dimenzioniramo po amerikanskih predpisih tudi s 40 do okoli 100 % višjo dopustno napetostjo, kot bi bila povprečna dopustna vred­ nost po evropskih predpisih. Na sliki 6 so vrisane tudi krivulje za kritično uklon­ sko napetost v neelastičnem območju po Engesser-Kar- manovi teoriji za pravokotni prerez (račun z uklonskim modulom, ki je funkcija modula elastičnosti in tangent- nega modula) in po Engesser-Shanleyevi teoriji (račun s tangentnim modulom). Krivulja ak l za pravokoten prerez po Engesser-Karmanu je bila osnova prejšnjih nemških in avstrijskih predpisov. Varnost glede na to krivuljo pa najdemo v enačbah pri problemih zvrstitve, izbočenja in nekaterih bolj zamotanih primerih uklona tudi v novih predpisih. Zanimiva je ugotovitev, da se potek akr po Engesser-Shanleyu zelo. dobro sklada z grafično kon­ strukcijo poševne elipse za akr v neelastičnem območju, ki jo je predlagal Hartmann [3]. Da bi bila razlika med posameznimi predpisi bolj pregledna, je prikazana varnost za posamezne krivulje ^600 2 4 0 0 2 2 0 0 2 0 0 0 1 600 Z ? 160 0 £ t> „ 140 0 1200 O J 4 ^ 1 000 8 0 0 6 0 0 rr O k r ,— d En £TT = ^ r £»u esser - Shonle yjeva kritična napetost , \ . \ \ \ \ X * - - j j - Eulerjeva kr it ičn napetost Amerikanski predpisi. ____ AISC - 1946 Angleški predpisi. BS 449 - 1946 Avstrijski predpisi. ' \ \ \ \ / - C H t . ----------BS ---------ÖN- \ W% / — DIN — NBN - 5 - 1952 --------- CM/. Francoski predpisi. CM - 1956 & u dop v k : ---------- CMj: ---------DIN Ita lijansk i predpisi. CM - 1955 Nemški predpisi, DIN 4 M - 1951 \ — 5» \ \ N \ N. ^ __ 'v,_____V _| N . \ \ Sl A -1951 eapisi \ a s — ^ ÖN—S XV ' O X \ \ \ \ ' r - B S \ D IN ----- ' • CMj — N X X 9N — X A X XV" \ \ C \ \ . \ A IS C - y V \ %— X V\N '.S N. -vx \ X ;\ \ S N. ' ' \ \ X \\ \ ' l \ ••, s , ' ' ' v V . \ s. 2 0 0 S*s^ s O 20 60 60 BO 100 120 160 160 160 200 --------------------------- - k S lik a 6. D iag ram crkr — X in ou dop — 1 po raz ličn ih p re d p is ih za J e 37 (opi = 2,3 t/c m 2. S lik a 5. D iag ram crkr — X in a u dop — X po raz ličn ih p red p is ih za J e 37 ( v, torej večja ekonomičnost. Tudi v teh primerih pa lahko uporabljamo omenjeno tabelo z naslednjim izvajanjem: Če označimo razmerje med spremenjenimi in osnov­ nimi dopustnimi napetostmi s K Če pregledamo oblike obrazcev za širino b za posa­ mezne primere nosilcev in obtežbe, vidimo poleg ostalih prednosti tudi to, da pri tem načinu dimenzioniranja od­ padejo običajni računi statičnih in elasticitetnih količin, to je prečnih sil, upogibnih, odpornih in vztrajnostnih m o ­ mentov itd. Namesto teh pa lahko izračunamo n. pr. kot predhodno fazo dimenzioniranja radikande korenov, ki v teh obrazcih nastopajo-. Tako dobimo za posamezne obtežne primere naslednje pomožne izraze: 1. Enakomerna obtežba (primer A, D):. ter ustrezno razmerje širin (spremenjena b', osnovna b) z redukcijskim koeficientom b'r = b dobimo glede na izvajanja oz. rezultate prejšnjih poglavij za posamezne kriterije (strižni in upogibni) Reducirane dimenzije (širina b', višina h') so tako pri čemer so ustrezne vrednosti redukcijskega koeficienta r podane v pripadajoči tabeli. Seveda pa moramo v tem primeru izvesti primerjavo rezultatov (veljavni kriterij) šele po opravljeni redukciji širin b. T A B E L A Z A KOEFICIENT »r« (Redukcija napetosti) Razlog K = — Koeficient r redukcije V Strig Upogib 0,65 1,241 1,154 0,70 1,195 1,126 Povečanje varnosti 0,75 1,154 1,100 0,80 1,118 1,077 0,85 1,084 1,056 0,90 1,054 1,035 0,95 1,026 1,017 1,05 0,976 0,983 Povečanje 1,10 0,953 0,968 ekonomi- 1,15 0,932 0,954 čnosti 1,20 0,912 0,941 1,25 0,894 0,928 Ravnotako pa nastopajo v praksi tudi primeri iste časne kombinacije več obtežnih primerov (n. pr. enaki merna obtežba s koncentrirano silo v sredini, to je pri­ mer A in B, itd.). Tudi v takih primerih ostanejo v veljavi vsa podana izvajanja z naslednjimi dopolnitvami: Predvsem moramo upoštevati, da velja vsak posa­ mezni kriterij za kombinacijo obtežb le, če nastopa pri vseh poedinih obtežbah na istem mestu (n. pr. maksimalni upogibni moment pri vseh obtežbah na sredini nosilca itd.). Sicer pa je v praksi tej zahtevi skoraj vedno za­ doščeno (simetrične obtežbe, konzole itd.). Tako imamo za kriterij striga reducirani prerez F 2- ab2 = cb2 3 iz česar sledi širina nosilca Pri kombinaciji več istočasnih obtežnih tipov je po načelu superpozicije sumarni reducirani prerez Frs = c bi2 + c b22 + c b32 + • •. = = c (bt2 + b2s + b32 + ...) B. Ozvald, ing. civ. DIMENSIONNEMENT DIRECT DES POUTRES EN BOIS CHARGEES A TRAVERS A L’EGARD DES CRITERES VALABLES On decrit un procede special oü les dimensions pour des sections rectangulaires peuvent etre determinees ä l’egard de tous les exigences et points de vue respectifs directement et ä cent pourcent rationnellement. Puis les calculs ordinaires des quantites statiques (efforts tran- chants et moments de flexion et de fleche) et des quantites elastiques (sections reduites et moments resistants et d’inertie) sont supprimes, Pour simplifier le calcul, un tableau pour le coeffi­ cient k, et pour le cas des cqntraintes admissibles dimi- nuees ou elevees un tableau pour le coefficient de re­ duction r sont annexes. B. Ozvald, C.TC. DIRECT DIMENSIONING OF TRANSVERSE-LOADED TIM BER BEAMS IN VIEW OF ACCEPTED CRITERIA The procedure described in this paper provides a quick economic, and 100 percent reliable determination of dimensions (width b and height h), taking into con­ sideration all demands upon, and aspects of, rectangular cross sections. Hereby the usual computations of static pri čemer so bi, b2, b3... širine, ki pripadajo posameznim obtežnim primerom. Iz tega sledi ob upoštevanju prejš­ njega izraza za širino b ustrezna širina nosilca za k o m ­ binacijo obtežb Tudi tukaj pa je izvršiti primerjavo rezultatov oz, izbrati merodajno širino nosilca šele na podlagi izraču­ nanih sumarnih širin bs. (vertical shear, bending and deflection moments) and elastic quantities (reduced cross sections, resisting and inertia moments) are rendered unnecessary. To simplify calculation still further, two tables are added, viz., one for the coefficient k; and a second for the reduction coefficient r, in case of reduced or augmented allowable stresses. Dipl.-Ing. B. Ozvald DIREKTES DIM ENSIONIEREN QUER BELASTETER HOLZTRÄGER IM HIN BLICK AUF GELTENDE KRITERIEN Beschrieben ist der Vorgang bei rechteckigem Quer­ schnitt der 'Träger. Darnach kann m a n die Dimensionen (Breite b und Höhe h) im Hinblicke auf alle diesbezügli­ chen Anforderungen und Gesichtspunkte unmittelbar, rasch und 100 % rationell feststellen. Weiters entfallen auch die bisher üblichen Berechnungen der statischen (Querkräfte, Biege- und Durchbiegungsmomente) und der Elastizitätsgrössen (reduzierte Querschnitte, Wider­ stands- und Trägheitsmomente). Zur weiteren Vereinfachung dient die Tabelle für den Koeffizient k, für den Fall der verminderten oder erhöhten zulässigen Spannungen hingegen die Tabelle für den Reduktionskoeffizient r. Montira: naprave in cevovode za hladno in toplo vodo, centralne kurjave vseh vrst s toplo in vročo vodo, s paro nizkega in visokega pritiska, žarilne kurjave, naprave za odse- savanje prahu in odpadkov, ogrevanje s toplim zrakom, prezračevalne in klimatiza- cijske naprave ter plinske instalacije v stanovanjskih in industrijskih objektih 'ter industrijske cevne naprave vseh vrst Instalira: električne naprave nizke in visoke napetosti kakor tudi šibkega toka in strelovodov v stanovanjskih hišah, bolnicah in industrijskih objektih Projektira: v lastnem projektivnem oddelku vsa zgoraj navedena dela Proizvaja: v lastni livarni in strojno obdelovalnih obratih: zasune za centralno kurjavo, obtočne centrifugalne črpalke, tlačne peči, kondenčne lonce, vodostojne regulatorje, rebraste cevi in druge livarske proizvode TOPLOVOD LJUBLJANA, ČRTOMIROVA 6 LJUBLJANSKE O P E K A R N E L J U B L J A N A DIREKCIJA: EMONSKA 1 OBRATI: BRDO — TELEFON 20-886 OPEKA — TELEFON 21-898 VIČ — TELEFON 22-833 IZDELUJEMO: ZIDAKE, VOTLAKE, STREŠNIKE (VLEČENE, STISKANE IN BOBROVEC), POROLIT, MONTA PLOŠČE, STROP- NJAKE, DRENAŽNE CEVI ITD. „ L ATELJE ZA A R H I T E K T U R O LJUBLJANA CANKARJEVA CESTA 5/ITI TELEFON 22-274 DO 22-276 IZDELUJE N A Č R T E Z A ŠOLE, STANOVANJSKE ZGRADBE, INDUSTRIJSKE ZGRADBE, Z D R A V S T V E N E D OMOVE, K U L T U R N E D O M O V E ITD., K A K O R TUDI N A Č R T E Z A VZIDANO IN OSTALO O P R E M O Ing. Sergej Bubnov D K 693.56 Nekatere izkušnje pri gradnjah iz prej napetega betona po sistemu ing. Žežlja v LR Sloveniji I. O B S E G D E L V L R SLOVENIJI Prve konstrukcije iz prej napetega betona v L R Slo­ veniji so bile izdelane v drugi polovici leta 1954, prvi objekti pa dograjeni poleti leta 1955. Do sedaj smo v L R Sloveniji zgradili 6220 m 2 industrijskih objektov z glav­ nimi nosilnimi konstrukcijami iz prej napetega betona po sistemu ing. Zežlja, v gradnji je 730 m 2, projektiranih pa še nadaljnjih 2810 m 2 objektov s temi konstrukcijami. Obde­ lan je tudi načrt za most skupne dolžine 63,0 m, ki ga bomo začeli graditi verjetno leta 1957. Tako kot drugod pa svetu so tudi v L R Sloveniji sprejeli nekateri stro­ kovnjaki gradnjo prvih prej napetih konstrukcij z dolo­ čenimi pridržki in pomisleki, vendar so pristojni strokovni organi pokazali dovolj razumevanja za ta novi način gradnje in tako omogočili, da smo začeli graditi takšne konstrukcije. Pri tem je bilo seveda žeto pomembno dej­ stvo, da so v naši dfžavi bile prve prej napete’ konstruk­ cije po projektih ing. Žežlja zgrajene že leta 1951 (16.000 m 2 v Sisku), do leta 1954 se je pa število objektov znatno povečalo (Tovarna kablov v Svetozarevu, ladjedelnice v Splitu in Boki Kotorski, Tovarna orodnih strojev v Že­ lezniku itd.), tako da je kvadratura zgrajenih industrij­ skih objektov iz prej napetega betona v naši državi do konca leta 1954 že presegla 100.000 m 2. Poleg tega so zgra- Jf-- 2B---- -M----------- ;-------------- ---------------------- ?0 60 dili tudi številne mostove. Pri vseh teh konstrukcijah se je prej napeti beton in način zidanja po sistemu ing. Zežlja dobro obnesel tako s tehničnega kakor tudi z ekonom­ skega vidika. Ta dejstva so nesporno olajšala pot prej napetemu betonu tudi v L R Sloveniji. Prvo halo iz prej napetega betona je zgradilo podjetje »Tehnika« v Ljubljani. Vse preiskave materialov in kon­ strukcij so naredili v Zavodu za raziskave materiala in konstrukcij v Ljubljani. Pri napenjanju prvih prej napetih nosilcev je pomagala Opitna stanica za prej napeti beton v Beogradu. II. K A R A K T E R I S T I Č N I P R O J E K T INDUSTRIJSKE H A L E Industrijske hale z nosilnimi konstrukcijami iz prej napetega betona smo zgradili po bolj ali manj enotnem tipu, in sicer za razpetine 20,0 m in 16,0 m. Razlike pri posameznih halah so bile predvsem v dolžinah konzol za nadstreške in širinah ramp. Na sliki 1 je prikazan ka­ rakteristični prečni prerez hale z razpetino 20,0 m. Raz­ dalja med stebri je znašala 5,0 m. Ta razdalja med nosil­ nimi stebri je pri prej napetih konstrukcijah sicer ne­ koliko premajhna, vendar je bila v danem primeru po- --------------- -------------- ------------------------------------ ------------------------------------4*— 2 5 T ------- - 7 4 0r — ?0.00 - 18. SO Sl. 1 + 7.3Q * - »o - a ytp'ö , L - '■> V4 n. io_____ Sl. 2 a trebna predvsem zaradi sekundarnih montažnih stresnih nosilcev, izdelanih iz navadnega armiranega betona, pri katerih bi večja razpetina znatno povečala lastno težo in s tem tudi obremenitev strešnih nosilcev. Stebri so bili betonirani na delovnem kraju samem. Groba primerjava stroškov je pokazala, da je ceneje betonirati stebre na kraju samem, kot pa montirati stebre, ki bi jih v tem primeru sicer lahko izdelali tudi iz prej napetega betona. Tovarniško izdelani prej napeti stebri so bolj primerni tedaj, ko so stebri dovolj visoki in ko prevzemajo tudi znatne horizontalne sile, ki povzročajo v prerezih stebrov znatnejše natezne napetosti. V tem primeru so bili stebri zaradi relativno majhne višine zgradbe in majhnih vetrnih pritiskov pretežno tisnjeni, zato je bila uporaba navadnega betona bolj upravičena. Strešni nosilci so bili projektirani kot montažni no­ silci iz prej napetega betona I prereza v dveh variantah, za M B 450 in za M B 400. Kabli so bili na zunanjih straneh nosilcev in v spodnji tlanši nosilca. Sekundarni strešni nosilci so bili izdelani iz 'navadnega betona U-prereza (glej sl. 2 a, b, c). Sl. 2 c Po montaži U-nosilcev so zalili rege vzdolž samih nosilcev in ravno tako nad glavnimi nosilci, tako da je bila s pomočjo sider, ki so bili spuščeni iz prej napetih nosilcev, dosežena učinkovita povezava med prej na­ petimi nosilci (sl. 3). - — - - ̂ . . k X Sl. 3 Po končani montaži in ko so zalite rege, imajo U-nosilci v notranjosti hale podobo rebričastega, stropa, kar nudi skupaj z nizkimi prej napetimi nosilci in z raz­ bremenilnimi razpetinami v sredini svojevrstno arhi­ tektonsko sliko celotnega stropa (gl. sl. 4 a in b). K o smo izdelovali načrt za prej napete nosilce, smo upoštevali vse izkušnje, ki smo jih dobili dotlej pri izdelavi prej napetih konstrukcij v naši državi, vsestransko jih je pa posredovala »Opitna stanica za prednapeti beton« v Beo­ gradu in ing. Zeželj osebno. III. MAT E R I A L I 1. Cement, gramoz, beton Prvotna, v načrtu predvidena kakovost betona za prej napete konstrukcije MB-450 je zahtevala zelo skrbno preiskavo materialov za beton in nespornih dokazov, da je ta marka dejansko dosegljiva na gradbišču. Za ta­ kratne razmere v naši operativi in stališče številnih uradnih organov je značilno dejstvo, da so takrat pri revizijah projektov samo izjemoma dovoljevali konstruk­ cije z betonom MB-300, običajno so pa sodili, da je ta marka praktično nedosegljiva in so številne projekte za­ vrnili, z zahtevo, naj jih preračunajo za beton MB-220. Zato smo predhodnim preiskavam materialov in do­ kazom trdnosti betona posvečali veliko pozornosti in so te predhodne preiskave zaradi različnih težav in zaprek tra­ jale precej časa. Preiskave so se začele pri cementu. Jasno je bilo, da je za beton tako visoke marke potreben visoko vreden cement. Najbolj dosegljiv je bil takrat cement A (S-600) (pri cementih namenoma ne navajamo proizvajalca). V preiskavi je ta cement povsem ustrezal zahtevam stan­ darda in v zemeljsko vlažni konsistenci pokazal trdnost 799 kg/cm2. Po tej preiskavi. so s tem cementom izdelali 25 poskusnih kock, da bi ugotovili trdnost betona glede na različne količine cementa. Gramoz je bil iz centralne separacije v Ljubljani. Tega gramoza niso poprej pre­ iskali, ker so v separaciji ves gramoz prali in granulirali in ker glede kakovosti gramoza iz te separacije, ki je zalagala z betonskim gramozom skoraj vsa gradbišča v Ljubljani in številna gradbišča v Sloveniji, ni bilo nikoli slišati kakih pripomb. Rezultati so bili proti pričakovanju zelo slabi. Pri 300 kg cementa A (S-600) na 1 m s betona so dosegli po­ vprečno marko samo MB-179 (pri 350 kg cementa MB-324 in pri 400 kg cementa MB-344). Naredili so ponovno pre­ iskavo cementa A; le-ta je vnovič potrdila rezultate prve preiskave tega cementa in pokazala dobro kakovost ce­ menta. Nato so spet izdelali poskusne kocke z istim ce­ mentom in z istim gramozom, poleg tega pa še z gramo­ zom iz druge gramoznice, ki ni imela popolnoma urejene separacije. Rezultati so bili v obeh primerih nezadovoljivi, toda pri drugem gramozu nekoliko boljši kot pri prvem. Rezultati teh preiskav so vzbudili dvom glede kakovosti cementa A, s pridržkom, da se ta cement v betonu slabo izkaže, čeprav preiskave samega cementa izkazujejo dobre rezultate. V kakovost gramoza iz separacije še nismo dvomili, ker smo vedeli, da tam ves gramoz granulirajo in perejo. Zategadelj so nabavili drug visoko vreden cement B (S-600), katerega kakovost je bila nesporna in ki so ga že večkrat uporabljali pri drugih prej napetih konstruk­ cijah v državi. Predhodna preiskava je potrdila dobro kakovost tega cementa. Izdelali so poskusne kocke s tem cementom in še vedno z gramozom iz centralne separa­ cije. Toda trdnost betona tudi zdaj ni bila zadovoljiva. Dosegli so samo marko MB-380. Sele sedaj so začeli sumiti gramoz iz centralne separacije. Granuliran in pran gramoz iz separacije so poslali v natančno preiskavo. Ugotovitve so bile prav presenetljive. Posamezne frakcije že granuliranega gramoza so vsebovale do 40 % drugih frakcij. 2e oprani gramoz je imel več kot 2 % odplakljivih snovi, t. j. več, kot je dopustno za nepran gramoz. Očitno je, da takšen agregat ni ustrezal ne glede granulacije, ne glede odplakljivosti in s takšnim agregatom seveda tudi pri najboljšem cementu ni bilo mogoče doseči vi­ sokih mark betona. Te ugotovitve so sprožile pregled teh­ nološkega postopka in mehanične opreme separacije. Pri tem so ugotovili različne pomanjkljivosti, ki so vse to povzročale, predvsem izrabljenost in zastarelost opreme. Po teh ugotovitvah so začeli s poizkusi, kako bi iz­ boljšali kakovost gramoza. Vse že oprane frakcije gra- 1 1 ' ■ • , :: Vit' i t i f ? | | ' ff?. Ä t: S".’»-. »-!«■( »» ' . . Sl. 4b moža iz separacije so na gradbišču ponovno oprali. Izde­ lali so več poskusnih mešanic posameznih frakcij, takšnih, kakršne je dobavljala separacija, in eksperimentalno do­ ločili najugodnejšo mešanico. Pri formalni primerjavi te mešanice z granulometrijsko krivuljo, ki jo določajo naši predpisi, se je pokazalo, da leži granulometrijska krivulja te mešanice v območju 4 do 15 mm, nekoliko niže od pred­ pisane krivulje. Glede na zgoraj naštete slabe rezultate, ki so jih dobili pri dotedanjih poizkusih, je bil projekt prej napetega nosilca predelan, tako da je bila marka betona znižana na MB-400. Z novo, eksperimentalno določeno mešanico gramoznih frakcij in s 400 kg cementa B so končno dosegli trdnosti povprečno MB-413. Boj, da bi dosegli potrebno kakovost betona, je trajal polnih 6 mesecev. V tem času so naredili 102 preiskavi betona in 4 popolne ter 2 delni preiskavi cementa. Kasneje, med gradnjo, so kakovost betona na­ dalje izboljševali. Pri prvih 9 nosilcih prve hale so dosegli trdnost MB-416 (min. M B + 3 9 6 maks. MB+440), pri ostalih 29 nosilcih prve hale pa že M B + 5 3 4 (min. MB+421 maks. MB+702). Pri teh nosilcih so uporabljali cement C (S-600), ki so ga poprej trikrat popolnoma preiskali. V celoti so pri prvem objektu naredili 216 preiskav betona in 9 pre­ iskav cementa. Pri tem so za vsakega izmed 38 nosilcev tega objekta izvedli 3 preiskave betona. Pri gradnji ostalih objektov iz prej napetega betona so v celoti upoštevali rezultate študijskih preiskav, ki so jih naredili pred začetkom gradnje prvih konstrukcij iz prej napetega betona. Pri drugi hali so pri isti mešanici gramoza s cementom C dosegli povprečno trdnost M B 57.1 (min. M B 498, maks. M B 758). 2. Jeklo Za vnaprejšnje napenjanje so uporabljali žico S3 5 m m iz jeseniške železarne; poprej so izvedli še šte­ vilne preiskave glede njene kakovosti. Na sliki 5 je podan a — e diagram jeseniške patentirane žice, izdelan na podlagi 32 predhodnih preiskav. Kot je razvidno iz tega diagrama, je bila njena povprečna trdnost 158,5 kg/mm2 (min. 152,4 kg/mm2 maks. 162,0 kg/mm2) razen enega re­ zultata, ki ga je treba smatrati kot disperzijo; pri le-tem je znašala trdnost 132,9 kg/mm2. Fiktivna meja elastičnosti (ki povzroča trajne de­ formacije 0,2 %) pri tej žici je 123,5 kg/m2. Začetna na- petost v žici je bila pri poprejšnjem napenjanju 105 kg/m2, kar znese 0,85 oB. Tudi rezultati preiskav glede relaksacije in nevar­ nosti korozije so bili zadovoljivi. V celoti so te preiskave pokazale, da je žica pri­ merna za prej napeti beton. Tudi z ekonomskega stališča je ta žica nedvomno primerna, ker je samo za 95 % dražja od navadnega betonskega železa. IV. I Z V E D B A 1. B eton iran je Nosilce so betonirali na tleh, zraven stebrov, na ka­ tere so jih pozneje montirali, v montažnih lesenih opažih, obloženih z jekleno pločevino (sl. 6). Osemintrideset prej napetih nosilcev so zabetonirali s pomočjo štirih k o m ­ pletnih montažnih opažev, kar pomeni, da en montažni opaž zadostuje za izdelavo 9 do 10 nosilcev. Tudi potem, ko je bilo betoniranje povsem končano, so bili ti opaži še za okoli 25 % uporabni. Beton so delali iz eksperimentalno določene meša­ nice gramoza, o katerem smo že poprej govorili, s 400 kg cementa B, pozneje pa cementa C (S-600) na 1 m 3 že izdelanega betona. Količina vode je bila minimalna. Vodocementni faktor se je gibal med 0,3 in 0,4. Količina vode je znašala okoli 6 % suhe zmesi. Vgraditev betona so vgrajevali s pomočjo pervibratorjev in planvibrator- jev. Pri pervibriranju (globinskem vibriranju) se je po­ kazalo, da je debelina stoje za 8,0 cm premajhna za nemoteno pervibriranje z običajnimi iglami, ker za­ vzemajo precej prostora že poševna železa med raz­ bremenilnimi odprtinami, kakor tudi stremena. Pervibra­ tor je pri debelini stojine 8,0 c m razrival železa in po­ vzročal poškodbe na opažu, obenem pa so se pri tem pogosto poškodovali tudi pervibratorji. Zato so po teh izkušnjah projekt nosilca predelali tako, da je debelina stojine znašala 9,0 cm. Pri tem so lahko uporabljali iste opaže. Vibriranje betona je zelo dobro vplivalo na kakovost betona, ni pa bilo ugodno za montažne opaže. Pervibra­ torji so povzročali večkrat izbokline na pločevini opaža, kar se je potem nekoliko poznalo na zunanjih ploskvah nosilcev, planvibratorji pa so vplivali na obrabo stikov sestavnih delov opažev. Zaradi nizkega vodocementnega faktorja in zelo inten­ zivnega vibriranja so lahko razopaževali nosilce že drugi dan po betoniranju, ker je beton zelo hitro pridobival trdnost, kar so lahko ugotovili z zvočno probo. 2. N apenjan je nosilcev Nosilci so imeli po prvotnem projektu za M B -450 11 kablov, od tega 3 kable spodaj in 8 od strani, po va­ riantnem projektu za MB-400 pa 12 kablov, in sicer 10 od strani in 2 spodaj. Stranske kable so napeli na tleh, spodnje pa po montaži. Kabli so bili na enem koncu nosilca napeti in pritrjeni s pomočjo sider, na drugem koncu pa oviti okrog nosilca. Prav glede ovijanja kablov je bilo slišati različne komentarje in pripombe, češ da se na ta način grobo deformira jeklo in povzročajo pre­ komerne napetosti, ki naj bi vplivale na sile vnaprejš­ njega napenjanja. Res bi se zaradi dotikanja kablov in betona lahko prej deformiral beton kot jeklo, ker je trdnost jekla Č-150 približno 40-krat večja od trdnosti betona MB-400. V praksi se tudi na betonu nikjer niso pokazale kake deformacije ali lokalne razpoke, sicer bi bile lokalne prenapetosti na tem mestu samo prehodnega značaja, ker po injiciranju kablov vso silo sidranja lahko prevzame injicirani del. Napenjanje so izvajali s pomočjo napenjalne na­ prave po sistemu ing. Zežlja. Dolžino raztezka so ugoto­ vili na podlagi diagrama, silo napenjanja pa nadzirali s pomočjo manometra. Pred napenjanjem so kable s po­ močjo napenjalne naprave izravnali in namestili v konč­ no lego, tako da so s tem bile odpravljene vse lokalne deformacije žice, zlasti pri ovijanju koncev nosilcev. Potem ko je bilo napenjanje končano in klin za­ gozden, so žice vedno nekoliko zdrsnile, dokler se niso popolnoma zagozdile v tulcu. Ta zdrsljaj je pri prvem objektu znašal povprečno 2,65 m m ; toliko znaša namreč po zapiskih povprečje opazovanih zdrsljajev pri 456 ka­ blih. Minimalni zdrsljaj je bil 1 mm, maksimalni pa 4 mm. Če primerjamo to povprečno vrednost drsenja s povprečnimi zdrsenji pri drugih napenjalnih sistemih (Freyssinet 4— 5 mm, Magnel 6— 8 m m pri novih sidrih in 3— 5 m m pri rabljenih), potem lahko ugotovimo, da se je sistem ing. Zežlja v tem pogledu zelo dobro izkazal. Pri 456 kablih sta pri končnem napenjanju, tedaj ko so zagozdili klin, počila dva tulca. Pri podrobnejši preiskavi teh tulcev je bilo ugotovljeno, da so se po­ javile razpoke zaradi napak v materialu, ker so bile v materialu v sredini tulcev večje praznine. Čeprav po injiciranju napenjalne naprave niso več tako važne za poprejšnje napenjanje, bi bilo le koristno, če bi vsaj določen odstotek tulcev pred uporabo preizkusili. Tulce bi lahko s pomočjo rentgena preiskali, da bi ugotovili pravilno strukturo materiala, in s poizkusno obreme­ nitvijo, s pomočjo posebnega klina, ki bi moral biti nekoliko večji, kot je običajni klin za napenjanje, in ki bi ga bilo treba obremeniti s silo 18,0— 24,0 ton (gl. sl. 7); če bi tulec vzdržal to obremenitev, bi bila s tem do­ kazana 1,5— 2,0-kratna varnost v tulcu med napenjanjem. Spontanih pretrgov žic ni bilo. 3. In jic iran je No konceh nosilcev so bili vsi kabli speljani skozi ojačeni profil nosilca. Dolžina ojačenja na podporah je znašala 70 cm. Sl. 9 Pri betoniranju so skozi ta ojačeni del naredili s pomočjo polivinilskih cevi - 0 20 m m kanale. Ker se je pokazalo, da pri vibriranju pervibratorji škodujejo pro­ stim cevem, so v notranjost cevi položili palice beton­ skega železa, ki so bile namazane z bitumenom, tako da se je v notranjosti cevi železo sprijelo s površino cevi; tako so med strjevanjem betona cev lahko vrteli in s tem preprečevali, da bi prišlo do adhezije med cevjo in be­ tonom. Eno cev so lahko uporabili okoli 10-krat. Cev se je obrabila večinoma na koncu, tam, kjer je bila vtak­ njena v opaž, in sicer predvsem zaradi vrtenja. Kanale so injicirali s čisto cementno mešanico, ki so ji dodali Lurgi plastifikator. Mešanica je bila sestavljena na naslednji način: 50 kg cementa D (C-500), 25 litrov vode in 5,5 kg Lurgi plastifikatorja, kar je skupaj dalo 36 litrov mešanice. Zmes so mešali v centrifugi in inji­ cirali s pomočjo tlačilke. Posebnih težav pri injiciranju ni bilo. Dolžina injiciranja 70 c m ustreza, ker so s pre­ iskavami pri Freyssinetovih kablih, ki prenašajo dvakrat večjo silo kot Zežljevi, ugotovili, da se kabel pretrga že, če znaša dolžina injiciranja 70 do 100 cm. 4. M ontaža Glavne nosilce so montirali s pomočjo dveh železnih derikov, opremljenih z ročnim vitlom in ustrezno proti - utežjo. Zgornji del derika je bil zložljiv, tako da sta se derika lahko premikala pod že montiranimi nosilci. N o ­ silec je tehtal 10.200 kg. Montaža je v začetku, dokler se delavci niso dovolj priučili, zahtevala precej pozor­ nosti in časa. Pozneje so montirali 1 nosilec v 4— 5 urah. Na sl. 8 je prikazana montaža enega izmed prej napetih nosilcev. Sekundarne U-nosilce so montirali s pomočjo lahkega konzolnega škripca; delo je potekalo zelo hitro brez ka­ kršnih koli komplikacij. Na sliki 9 vidimo montažo teh nosilcev, po končani montaži glavnih nosilcev. V. P R E I S K A V E K O N S T R U K C I J Med gradnjo prve hale so izvedli naslednje preiskave konstruktivnih delov 1. preiskava U-nosilcev, 2. preiskava napetosti v kablih med napenjanjem, 3. obremenilna preizkušnja prej napetega nosilca. 1. P re iskava U-nosilccv VI. E K O N O M S K E P R I M E R J A V E Preiskovali so tri nosilce, dolge 5,0 m, visoke 14 cm, armirane vsak z 2 •©" 10 mm. Pri preiskavah so ugotovili odziv nosilcev pri obremenitvi in varnost pri porušitvi. 1Pri maksimalni obremenitvi so ugotovili upogibe med in~-. Varnost pri porušitvi je bila povsod večja kot 2,5. V splošnem se je izkazalo, da nosilci ustrezajo v vseh pogledih, razen formalno glede višine, ker niso ustrezali predpisom PTP-3 glede minimalne višine. Toda kljub premajhni višini so nosilci pokazali zadostno togost zaradi visoke trdnosti betona (MB-300). Glede na te ugotovitve so višine nosilcev povečali od 14 c m do 18 cm, pri čemer se je hkrati zmanjšal prerez železa za 36 %. 2. Preiskava napetosti v kab lih m ed napenjanjem Med napenjanjem kablov na enem nosilcu so opazo­ vali raztezke 5 žic v enem kablu skozi ves čas napenjanja. Dve izmed teh žic so opazovali na dveh različnih mestih, in sicer I. ob opori med čepom in sidrom in II. v sredini razpetine med obema čepoma. Na ta način so lahko kon­ trolirali vpliv trenja kabla na čepu, da bi ugotovili, kakšne so zaradi tega trenja eventualne izgube pri po­ prejšnjem napenjanju. Pri prvi žici je bil specifični raztezek na I. mestu 480.K P 5, na drugem mestu pa 478.10~5. Pri drugi žici je bil specifični raztezek na I. mestu 456.10-6, na II. mestu pa 464.10~6. Razlike so torej minimalne (0,4 % oz. 1,7 %) in pri vsaki žici nasprotnega predznaka, kar pomeni, da je trenje ob čepih tako majhno, da praktično sploh ne pride v poštev. Taka preiskava je tudi pokazala, da se pri napenjanju po sistemu ing. Žežlja vse žice v kablu napenjajo prak­ tično povsem enakomerno. Specifični raztezki v posa­ meznih žicah v kablu so znašali: žica a — 465.10“5, b — 480.10~5, c — 476.10-5, d — 456.10-5 in e — 475.10-“.% Razlike so, kot je videti, zelo majhne. Šeste žice niso opazovali, ker je ležala preblizu betona in tako ni bilo mogoče montirati nanjo merilnega aparata. 3. O brem enilna p reizkušn ja p re j napetega nosilca Obremenilna preizkušnja je bila izvedena za celotno obtežbo q — 1600 kg/m3 (celotna teža 32,0 t), kar ustreza lastni teži kritine ter koristni obremenitvi s snegom in vetrom. Pred začetkom obremenitve so napeli vse stranske kable. Ko je bil nosilec obremenjen z 0,75 q = 1200 kg/m', so napeli tudi oba spodnja kabla. Poglavitne ugotovitve preizkušnje so naslednje: a) odziv nosilca pri poprejšnjem napenjanju in pri obremenilni preizkušnji se dobro ujema s statičnim ra­ čunom, b) pri obtežbi q — 1600 kg/m', se je izkazalo, da je nosilec elastičen in deformacije so minimalne, c) pri poprejšnjem napenjanju se je nosilec v sredini dvignil za 17,179 m m , pri polni obremenitvi q — 1600 kg/m' pa povesil za 21,815 m m . V celoti se je torej nosilec v sre­ dini pri polni obremenitvi povesil za 4,636 mm, d) glede na rezultate preizkušnje lahko sklepamo, da bo nosilec kot celota reagiral tako, kakor je predvideno v statičnem računu, to je, da bo varnost blizu 2-kratne. Če bi hoteli izvesti natančno primerjavo med stroški gradnje prej napetih konstrukcij in med stroški drugih konstrukcij, bi morali imeti točne cene različnih kon­ strukcij, grajenih na istem mestu in v istih pogojih, kar se v praksi redkokdaj zgodi. Primerjava mora biti izve­ dena na povsem isti osnovi, da bi nje rezultati bili ne­ sporni. Tukaj smo izvršili primerjavo glavnih postavk, materiala in delovne sile, ki bistveno vplivata na ceno konstrukcij, in sicer med železobetonskim predalčnim no­ silcem in prej napetim nosilcem iste razpetine. Zelezobetonske predalčne nosilce lahko sm atram o kot konstrukcije, k i se najbolj prib ližujejo prej napetim kon­ strukcijam tako glede stroškov kakor tud i glede drugih lastnosti (nizki stroški vzdrževanja, zadostna varnost pred požarom itd.). Primerjali smo že zgrajeni predalčni nosilec razpetine 20,0 m s celotno obremenitvijo 2066 kg/m' in prej napeti nosilec razpetine 20,0 m s celotno obremenitvijo 2245 kg/m', to je za okoli 9 % večjo kot pri predalčnem nosilcu. Pri tem smo upoštevali predvsem prihranke oziroma viške v materialu pri obeh nosilcih. Pri uporabi delovne sile smo primerjali samo storitve, ki so pri obeh nosilcih bistveno različne. Kot približno enake storitve, za katere primerjave nismo izvedli, smatramo: a) izdelavo in postavljanje opažev, ker oba nosilca betoniramo na tleh z montažnim opažem; b) betoniranje nosilca, ker je poraba delovne sile pri betoniranju na 1 m 3 betona pri obeh nosilcih približno enaka. Večji porabi delovne sile pri predalčnem nosilcu zaradi komplicirane oblike predalčja približno ustreza večje število delovnih ur pri prej napetem nosilcu, ker moramo dobro vibrirati in izdelati beton višje marke; c) razopaženje, iz istih razlogov kot pod a); d) montažo nosilcev, ker sta oba nosilca približno enako težka. Predalčni nosilec je težak 9750 kg, prej na­ peti nosilec pa 10.200 kg. Vpliv činiteljev pod a) do d) je tudi v absolutnem znesku na ceno nosilca neznaten, ker terjajo te storitve le neznaten del delovne sile, ki je potreben za izdelavo celotnega nosilca, celotna delovna sila pa predstavlja v strukturi cene gradbene storitve le 35— 40 % vrednosti dotične storitve. Če hočemo torej ugotoviti ekonomičnost, moramo predvsem primerjati porabo glavnih gradbenih materialov (jekla, betona, cementa) in tiste postavke po­ rabe delovne sile, ki se bistveno razlikujejo. Rezultati primerjave so naslednji: Predalčni nosilec Prej napeti nosilec MB-220 MB-450 1. Beton m 3 3,90 ä 7437 — 29.100 4,08 ä 11.007 — 45.050 2. Železo kg 976 ä 103 — 100.600 175 ä 103 — 18.000 3. žica -0" 5 m m 230 ä 201 — 46.300 4. sidra 12 ä 550 — 6.600 Skupaj din 129.700 din 115.950 kar pomeni, da je, kar se tiče glavnih materialov, prej napeti nosilec za 12 % cenejši od železobetonskega pre­ dalčnega nosilca iste razpetine, ki je k temu še za 9 % manj obremenjen. Pri tem smo upoštevali naslednje: ad 1. cena betona MB-220 je kalkulirana s 300 kg ce­ menta PC-250, cena betona MB-450 pa s 400 kg cementa PC-450. Prenosi v obeh primerih niso upoštevani; ad 2. pri železu za prej napeti nosilec je upoštevano naslednje: betonsko železo 175 kg (43kg/m3), patentirana žica 5 m m z Jesenic franko gradbišče, sidra ing. Žežlja po 550 din franko gradbišče. Pri delovni sili so še naslednje razlike: za rezanje, krivljenje in polaganje armature za en železobetonski nosilec za 975 kg železa je po normali pred­ videna naslednja poraba delovnega časa: visoko kvalificirani 49.85 ur ä din 236,50 — 11.800 din kvalificirani 19.50 ur ä din 174,00 — 3.400 din polkvalificirani 69.65 ur ä din 138,60 — 9.700 din skupaj 24.900 din Za prej napeti nosilec so na gradbišču dejansko po- trebovali: 1. Sekanje žice, ravnanje, na­ Visoko kvalif. Kvalifi­ cirani Polkvali­ ficirani meščanje, ročno napenjanje stranskih 10 kablov 6.50 19.50 2. Isto za dva spodnja kabla 4.00 8.00 3. Napenjanje 12 kablov 7.80 7.80 4. Injiciranje 5. Rezanje, krivljenje in po­ 1.50 1.50 laganje navadne armature C-37 za 175 kg 9.00 3.50 12.50 skupaj 18.30 ur 23.30 ur 40.00 ur Denarna vrednost tega dela je: visoko kvalificirani 18.30 ä din 236.50 — din 4.330 kvalificirani 23.30 ä din 174.---- - din 4.060 polkvalificirani 40.00 ä din 138.60 — din 5.500 skupaj din 13.940 Če dodamo te stroške k vrednosti glavnih materialov, potem dobimo vrednost glavnih storitev za oba nosilca: predalčni nosilec din 154.600 prej napeti nosilec din 129.890 Prej napeti nosilec je torej za 19 % cenejši od pre­ dalčnega železobetonskega nosilca. Pri tem nismo upoštevali splošne pocenitve zgradbe, kar dosežemo pri prej napetem nosilcu, ker je prej napeti nosilec nižji od predalčnega nosilca (1,25 m nasproti 2,17 m), kar zahteva ustrezno nižje zunanje zidove, Te ugotovitve se precej ujemajo z ugotovitvami iz angleških virov, ki navajajo, da so montažni nosilci iž prej napetega betona v Angliji za 15 % cenejši od železo- betonskih. Pri tem je v Angliji jeklo za prej napeti beton 2,5— 3,0-krat dražje kot navadno betonsko železo. V tem pogledu je pri nas cena patentirane žice nekoliko ugod­ nejša, kar zvišuje odstotek pocenitve v korist prej napetih nosilcev. Glede primerjave cen 1 nr zazidane ploskve indu­ strijske hale iz prej napetega betona in navadnega betona je težavno podati absolutno natančno primerjavo. Obra­ čun stroškov za dve hali, od katerih je ena bila izdelana tako kot na sl. 1, druga pa z dvema vmesnima stebroma v masivni železobetonski izvedbi, z isto skupno razpetino in isto višino je pokazal, da je bila hala s prej napeto konstrukcijo za okoli 8 °?o cenejša. Ta primerjava se nanaša na prvi objekt iz prej napetega betona, ki je bil zgrajen v Sloveniji in v katerega ceno so bile vračunane vse študijske in obremenilne preiskave, ki smo jih prej našteli. V drugi polovici leta 1956 so začeli graditi halo za garažo razpetine 20,0 m, zazidane ploskve 730 m 2 za ceno 14,360.651 din. V tej ceni so vračunane vse obrt­ niške storitve, vse instalacije (vodovod, elektrika, kanali­ zacija, ventilacija) in vse preiskave materiala. Cena 1 m 2 zazidanega tlorisa te hale je torej znašala 19.650 din, kar glede na nosilno razpetino 20,0 m in precejšnjo višino zgradbe gotovo ni pretirano. SKLEPI Glede na zgoraj naštete ugotovitve in izkušnje lahko pridemo do naslednjih sklepov: 1. Uporaba prej napetega betona terja kvalitetno delo in kvalitetne materiale, kar pa ne pomeni, da povzroča tudi večje stroške. Pač pa terja uporaba prej napetega betona tehnično in gospodarsko najbolj racionalno izkori­ ščanje nosilnih lastnosti gradbenih materialov, kar dose­ žemo le z izboljšanjem gradbenotehnoloških postopkov in večjo natančnostjo in vestnostjo pri delu. Zaradi tega pomaga uporaba prej napetega betona posredno odkrivati pomanjkljivosti tako pri obratih industrije gradbenega materiala kakor tudi na gradbiščih. 2. V naši državi imamo vse materiale in sredstva, ki so potrebni za izgradnjo prej napetih konstrukcij, vključno domačo žico za poprejšnje napenjanje in domači način sidranja. 3. Pri uporabi običajnih pervibratorjev je debelina stojine 8,0 cm premajna, če so v stojini še poševna arma­ tura in stremena. Bolje je vzeti debelino stojine 9,0 cm. 4. Sistem vnaprejšnjega napenjanja ing. Zežlja je preprost in pripraven za delo na gradbišču. Glede drsenja žic po končanem poprejšnjem napenjanju je ta sistem pokazal boljše lastnosti kot nekateri znani sistemi. 5. Ovijanje kablov okoli glav nosilcev, čeprav je na oko nekoliko grobo, se v gradbenotehničnem in ekonom­ skem pogledu dobro obnese, zlasti če upoštevamo, da je to samo prehodna faza, dokler kablov z injiciranjem do­ končno ne zasidramo. 6. Tulce za sidranje bi bilo treba obdobno preiskovati in ugotavljati koeficient varnosti. 7. Jekleni čepi pri zunanjih kablih praktično ne po­ vzročajo nobenega trenja in ne zmanjšujejo sile poprejš­ njega napenjanja. 8. Prej napeti nosilci so v primerjavi s predalčnimi železobetonskimi nosilci cenejši za 15— 20 %. Objekt z glavnimi konstrukcijami iz prej napetega betona je za okoli 5— 10 % cenejši kot objekti iz navadnega železo- betona. S. Bubnov, ing. civ. EXPERIENCE DE LA CONSTRUCTION EN BETON PRECONTRAINT SELON LE SYSTEME ŽEŽELJ EN SLOVENIE L ’auteur decrit la construction d’un hall du type standardise avec des poutres principales precontraintes de toit de Ls = 20.0 m de portee et des poutres secon- daires nervurees en beton arme, reliees avec des poutres precontraintes par calfeutrement subsequent des joints en une dalle de Couverture uniforme et rigide. Les pou­ tres furent confectionnees en prefabrication. Le procede des essais des materiaux est expose. Le beton atteignit une resistance moyenne de 571 kg/cnr, le glissement de la cale apres la mise en traction ne se monta que de 2,65 mm. Les cables etaient injectes avec une mixture du ciment colloidal et du plastifiant Lurgi (5,5 kg/50 kg). Les fiches d’acier oü les cables exterieurs se courbent, ne di- minuent pas la force de la precontrainte. L ’essai de char­ gement montra que le comportement de la poutre sous chargement est tout ä fait elastique et d’accord avec les suppositions du calcul statique. Les comparaisons d’economie montrerent que le prix de la poutre precontrainte Ls = 20,0 m est de 19 pourcent plus bas que celui de la poutre en beton arme de m e m e portee et ä peu pres de m e m e chargement. S. Bubnov, C. E. EXPERIENCE GAINED FROM CONSTRUCTION IN PRESTRESSED CONCRETE, ŽEŽELJ TYPE, IN SLOVENIA This paper gives a description of a standard hall built with prestressed roof girders of Ls = 20 m. span, bound together by subsequent joint sealing with second­ ary reinforced concrete ribbed beams into a uniform rigid roof slab. The girders and beams were precast. The process of testing materials is discussed and the average concrete strength of 571 kg/sq. cm. pointed out as well as the wedge slip at tensioning at only 2.65 mrn. The cables were grouted under pressure with colloid cement and Lurgi plasticiser (5.5 kg/50 kg). The prestressing force is not diminished by the steel plugs round which the outside cables are bent. The behaviour of the girder under loading was completely elastic and in accordance with the conclusions drawn from the stress analyses. Economy comparisons showed the girder Ls = 20.0 m. to be about 19 percent less expensive than a reinforced concrete girder of the same span and with about the same loading. Ing. S. Bubnov EINIGE ERFAHRUNGEN BEI BAUTEN AUS SPANN­ BETON NACH SYSTEM DIPL. ING. ŽEŽELJ IN SLOWENIEN Beschrieben ist die Konstruktion einer Einheitsbau­ halle mit Hauptdachträgern aus Spannbeton Ls = 20.0 m und Sekundärkostenträgern aus Stahlbeton, die durch nachträgliche Ausfüllung der Fugen mit den Spann­ trägern in eine einheitliche Dachdecke verbunden werden. Die Träger wurden in Vorfertigung hergestellt. Beschrie­ ben ist der Vorgang bei der Materialprüfung. Der Beton erreichte eine Durchschnittsfestigkeit von 571 kg/cnr, der Keilschlupf nach der Spannung erreichte kaum 2,65 mm. Die Kabel wurden mit einer Masse aus Kolloidzement und Lurgiplastifizierungsmittel (5,5 kg/50 kg) injiziert. Die Stahlzapfen, an denen die Außenkabel gekrümmt werden, vermindern nicht die Vorspannkraft. • Die Belastungsprobe hat gezeigt, daß der Träger unter der Belastung durchaus elastisch erscheint und gemäß der statischen Berechnung. Der ökonomische Ver­ gleich hat gezeigt, daß der Spannträger Ls = 20 m u m ca. 19 % billiger ist als der Stahlbetonträger gleicher Lichtweite und annähernd gleicher Belastung. Ing. Svetko L apajne DK 625.745.1 : 625.711.3 (L jubljana—Zagreb) Objekti a v tost rade Ljubljana—Zagreb Izvleček predavanja avtorja v DG1T dne 22. novembra 1955 Kot član revizijske kom isije sem im el priliko delno sodelovati p ri zasnovi in p ro jek tiran ju objektov avto- strade. P ri tem sem seveda skušal z vsem tehničnim znanjem širšega obsega •— tako kot s ta tik konstrukter, kakor tud i kot splošni gradbeni inženir in ne m anj kot šofer —• prispevati k čim večji tehn ičn i dovršenosti naše skupne naloge. Razum e se, da je p ri tem večk ra t prišlo do tren j med različnim i m išljenji. Danes, ko je velik del te naloge že za nam i, saj avtostrado že gradim o te r so se že izkristalizira la osnovna načela, si že upam o javno podati bilanco svojega dela. To poročilo je treba torej sm atra ti za m oje osebno poročilo, k je r v m arsičem n a ­ vajam svoje tehnične tendence. Celotni rezu lta t je seveda kom prom is razn ih m išljenj. Splošna načela, k a terih sem se p ri svojih m išljenjih držal, so sledeča: 1. Funkcionalnost. A vtostrada je g ra jena zaradi h i­ trega m otornega prom eta. Če b i b ila ta točka v k a terem ­ koli pogledu p rik ra jšana, bi b ila s tem vrednost avto- strade zm anjšana. Viški stroškov, ki bi jih te rja lo k ak ršno ­ koli zboljšanje funkcionalnosti, ne sm ejo im eti p rav no­ bene vloge. Pod točko funkcionalnosti sodijo sledeče vrste vprašan j: širina objektov, v rs te ograje, vidljivost in podobno. 2. Gospodarnost konstrukc ij je drugo pomembno načelo. V francoski reviji o jek len ih konstrukcijah sem bral pravilo: »Gospodarnost je osnovni sm oter vse teh ­ nike.« Brž ko tehnični p redm et n i več gospodaren, ga tud i tehn ik ne potrebuje. G ospodarnost je p ri tem treba razum eti k ar najširše: gospodarnost k u b a tu r vgrajenega gradiva (kamen, beton, jeklo) tč r gospodarnost operativne izvedbe '(ponavljanj e enakih delov, m nogokratna uporaba opažev in odrov itd.). P ri tem. ko sm o si prizadevali za k ar največjo gospodarnost objektov, pa smo naleteli v danih razm erah na dve večji težavi: p rv a težava je bila v tem, da so cene gradivu, m ateria lu določene te r ne predstav lja jo vedno pravega m erila vrednosti. M ehani­ zacija pa zaradi fak torjev ne nudi prednosti, kakršne dejansko ima. Druga, m orda še večja težava je v tem, da uspehov gospodarnosti ni n ik je r neposredno občutiti, kar u stva rja v vseh krogih, tako p ro jek tivn ih in operativnih, določeno nezanim anje za gospodarski uspeh. Še nekaj: v splošnem so nove kalku lacije tako zamotane, da je možno dokazati ■— m orda ravno tako kot p ri statičnih računih — kot gospodarne najrazličnejše stvari, tudi take, kakršne v svobodni konkurenci z udeležbo na dobičku n ikdar ne bi bile mogoče. 3. Estetika objektov. P rav je, da dajem o tudi estetiki objektov nekatere re d n o s ti , ven d ar ne sm eta nikoli za­ tegadelj b iti prizadeti funkcionalnost ali gospodarnost objekta. Nasprotno: sodobna načela estetske problem atike trde, da je bistvo estetike p rav v funkcionalnih in gospo- darnostn ih potezah. Torej ne: N imamo denarja, da bi gradili lepo; am pak: Lepota je v štedn ji in sm otrnosti. Mi gradbeniki, k i nim am o um etn iške vzgoje (m orda bi to bilo potrebno), posvečam o pažnjo tem u, da objektov, ki so sm otrno in gospodarno oblikovani, ne kvarim o z n e ­ okusnim i dekoracijam i. T renu tna »modna estetika«, ki se je v nekaj le tih naveličam o, je eno, nekaj drugega je tra jn a estetika, ki jo uživam o šele tedaj, ko se nanjo navadim o. Iz navedenih tre h vidikov, funkcionalnosti, gospodar­ nosti in estetike, bom torej v sledečem obravnaval vso problem atiko objektov, kak o r se je pač razvijala. Tipiziranje. Moj p rv i nasvet kot člana revizijske ko­ m isije je bil predlog za splošno tipizacijo objektov, ki se večkrat ponavljajo. S tem pa ni rečeno, da naj bi tip izirali kom pletne objekte; zadostuje že, da tipiziram o dele ob jek­ tov: plošče za propuste, obokane propuste, opornike pro- pustov, prereze k riln ih zidov. Za obnovo v povojni dobi (1. 1945—46) smo že tako im eli vse tipizirano. Zanim ivo je, da smo imeli tud i za p a rn i v a lja r nadom estno tip izi­ rano koncentrirano obtežbo, ki je znašala 3500 kg/m — poleg enakom erne gneče ljudi. Na moje nasvete je bilo tip iziran je absolutno odklonjeno, in sicer iz tega razloga, da je že tako treb a vsak objekt zaradi različnih pogojev posebej risati. Res, r isan ja objektov se ne m orem o ogniti — toda kakšen pom en im a 100-kratno ponovno risan je istih ležišč, istih a rm atu r, istih sta tičn ih preiskav in istih prerezov opornikov in k ril? D anes je stvar rešena. 2e odobrene oblike mostov, k ril in opornikov se ko t »tip« ponavljajo — p ro jek tan ti si p rih ran ijo ponovno delo, rev i­ zorji p a ponovne preglede. Tipizacijo so uvedli nehote n jen i glavni nasprotniki. Širina m ostov. 'Sm ešno vprašanje, širina mostov! In vendar: p lanum nasipov je širok 10,0 m, u trjeno vozišče 7,0 + 1,50 = 8,50 m z robnim i pasovi. Odbijači, debeline 30 cm so m ed širino 9,85—10,15. Kako širok naj bo most? Predlog nekaterih »povsem gospodarnih« gradbenikov: m ost naj bo ožji od ceste. Ce p ri enem m ostu prihran im o 0,50/10 5■%, znaša to za celo cesto dvajset m ilijonov in več. Kako zmotno m išljenje! Prvič: Ce je p ropust za 10 % ožji, znaša p rih ranek okoli 2 %, pri večjih m ostovih 5 %, n ikakor pa ne 10 %. Drugič: P rizadeta je funkcionalnost. Vsak šofer bo na m ostu čutil oviro in zm anjšal brzino. Voznik vendar ne sme čutiti, kdaj se m ost začne in kdaj neha. To pot so arh itek ti zasolili gradbenikom . S prejet je bil predlog Sl. 1 prof. ing. arch. Kobeta: ograja m ostu naj poteka natančno v v rs ti odbijačev. To p redstav lja svetli razpon 9,85 med ograjam i, zunanji rob m osta im a širino okoli 10,25 m, torej večjo od širine planum a. Šoferji in a rh itek ti so v tej točki prem agali gradbenike. (1) Ograja mostov. S tem, da smo rešili vprašan je širine mostov, smo h k ra ti rešili tud i vp rašan je ograje. 60 cm visok betonski zid služi kot odbojni zid za m otorna vozila, ki bi ob n jem podrsnila. Vsaka drugačna ograja, ob katero bi se vozilo spotaknilo, je funkcionalno — prom etno-tehnično nevarnejša. Vsak gradbenik-konstruk- te r sicer ljubi lahko jekleno ograjo, ker taka ograja poudarja dejansko vitkost razponske konstrukcije. A rh i­ tek ti pa so bili obratnega m išljenja. Odločili so prej n a ­ vedeni vojno-tehnični, prom etno-varnostn i pogledi. Za­ nim iv bi bil poskus: opazovanje sledi m otornih vozil na določenem m estu p ri različnih v rstah ograj: a) brez ograje, b) z lahko jekleno ograjo, c) z m asivnim ograjnim zidom. P repričan sem, da bi se p ri velik ih h itrostih v arian ta c) pokazala za mnogo bolj gospodarno, ker bi im ela naj večjo uporabno širino ceste, v arian ta a) pa za najm anj gospo­ darno z naj ožjim uporab ljan im voziščem. O graja, visoka 60 cm, seveda ne zadošča za varnost pešcev. Zato je treb a dodati zgoraj še lahko cevno ograjo do višine 1,10 m po predpisu. Tlak na m ostu naj bi bil p ri vseh m anjših objektih isti ko t na ostali cesti. P ravilno, k a jti voznik ne sme čutiti, kdaj je na mostu, kdaj ni. Vsi m anjši m ostiči naj bi bili od zgoraj le m anj opazni. K jer je predvidena betonska cesta, je nad konstruk tivn im betonom p ro jek ti­ ra n še dodatni sloj voziščnega betona, debeline 20 cm, kot za norm alno vozišče zaradi m ehanizacije gradbenega po­ stopka. K jer so kocke — ostanejo tu d i na m ostu kocke, k je r je asfalt, ostane asfalt. P ri večjih objektih, daljših m ostovih in v iaduktih , je p redvidena v konstruktivnem pogledu najcenejša izvedba: 7—8 cm debel obrabni sloj iz asfalta. V betonskih odsekih ceste zam enja asfa lt por- firn i beton, ojačen z žično mrežo. T akšna rešitev je toliko cenejša za konstrukcijo , kolikor zm anjšuje zaradi tankosti sloja njeno lastno težo. Prehodne plošče iz ojačenega betona so predvidene na vseh prehodih iz konstrukcije n a nasip in obratno. P o­ sedanje svežega nasipa povzroča ob objektih, spredaj in zadaj, nezaželene luknje. Res je, da bi to lahko preprečili z geom ehansko preštudiranim , znanstveno izvedenim n a­ sipom za oporniki in krili. Toda p raksa kaže, da so p re ­ hodne plošče cenejša, predvsem pa zanesljivejša rešitev danega problem a. Svetla širina in svetla višina profila avtoceste je do­ ločena s predpisom . V išina 4,80 je povsem zadostna. Ne­ dvomno pa p redor n a cesti zarad i sprem em be razsvetljave vpliva kot optična ovira. Svetla širina je določena s 7,0 m za vozišče + 2 X 0,75 m robnim i pasovi + 2 X 0,75 ban­ keta. Toda vsak drog, vsak steber, ki bi stal na robu tega profila, pom eni optično prom etno oviro. Avtom obili bodo, vozeč mimo takega droga, nehote zavili nekoliko v stran, dejanski profil bo s tem zožen. Pojem »optična ovira« bistveno vp liva na zasnovo nadvozov O dklonjeni so bili p ro jek ti s s teb ri tik ob cesti (slika 12), priporočene pa konstrukcije z odm aknjenim i poševnim i stebri. Za voznika je nedvom no idealno, če poteka ob cesti neprekinjeno tudi ja re k in del pobočja. Idea ln i so vsekakor ločni in svodasti nadvozi, ki im ajo svoje opornike v sredini pobočja. Nadvoz po sliki 12 n i zaželen. Boljše so oblike v slikah 10, 11. V teh točkah, k je r sm o govorili o širini mostov, ograji, tlaku, p redhodnih ploščah, svetli širini in višini, smo tako že omenili vse, k a r zadeva funkcionalnost objektov avto- strade, vsa prom etno-tehn ična vprašanja. Podrobnosti objektov na av to strad i bom obravnaval po sledečem raz­ poredu: A. Podvozi in p ropusti pod avtostrado, B. N ad­ vozi čez av tostrado in C. Večji posebni objekti. A. Podvozi in propusti Svetla višina in svetla širina P ri svetli v išin i podvozov in propustov smo bili po­ večini stisn jena po p rirodn ih pogojih tako, da je skoraj v vseh p rim erih p rišla v poštev konstrukcija najm anjše debeline: ploščasti propust. V elika težava je b ila ponekod določiti dno n ivelete pod propustom : ali om ejiti svetlo višino p ropusta a li izpostaviti dno cestnega propusta po­ plavam . R ešitev naloge je pač nudil kompromis. Če analiziram o stroške posameznega p ropusta v ce­ lotnem znesku okoli 6 m ilijonov dinarjev, vidim o da od­ pade na sam o ploščo okoli V m ilijona din, n a izkop in s tran ­ ska dela Vi m ilijona, 4,5 m ilijona pa na tem elje in krila. K er vpliva povečanje razpona le na strošek plošče v zne­ sku navedenih % m ilijona dinarjev, se je takoj pokazalo, da je g ra jen je ozkih propustov nesmiselno. M inim alni propust im a svetlo širino 5,0 m ne glede n a to, kakšen potoček ali po ljska pot ali oboje poteka skozenj. S tem dejstvom je b ila tu d i dana b istvena osnova za tipizacijo ploščastih propustov (slika 2 a in 2b). Plošča je tip izirana v debelini okoli 50 cm. P ri statični p reiskavi je upošte­ vano prečno sodelovanje. Člani revizijske kom isije so zahtevali o jačenje robov, k a r je mogoče u tem eljiti na več Sl. 12 Sl. 2b načinov. Ležišča plošče so p redvidena tako, da fiksirajo oporo oporniku, p r i čem er nudi plošča oporniku podporo pro ti horizontalnem u zem eljskem u pritisku. Oporniki. S tatična p reiskava je zarad i opore v plošči izkazala dim enzije opornikov bistveno m anjše, kot bi bile tedaj, če bi izvedli račun s pom ičnim i ležišči plošče. Še več: izkušnje p ri objektih na s transk ih cestah so pokazale, da pridobim o pri v išjih p ropustih s sistem om opore v plošči toliko kuba tu re betona v oporniku, ko t znašajo viški stroškov, če je plošča g rajena v arm iranem betonu n a­ mesto v lesu. Krila. T ipizacija k ril je zadela na veliko težavo že zgolj p ri določitvi zem eljskih pritiskov. K er je bilo v zvezi s tem obilo razprav ljan ja , je prav , če posvetimo tem u vprašan ju malo več prostora. S troški za krilno zidovje s tem elji tudi p rav pogosto presegajo polovico stroškov objektov in napak bi bilo, če se ne bi dotaknili tega, go- spodarnostno tako pom em bnega vprašan ja. Problem zem eljskih pritiskov teoretsko ni nedvoum no rešen. Podrobno obravnavanje naloge sodi sicer v pod­ ročje geom ehanikov, poznati pa jo m ora tud i vsak statik. Za teoretični izračun zem eljskih pritiskov obstojata dve v rsti metod: a) M etode drsnih ploskev. Te m etode tem elje na po­ javu neke drsne ploskve, ravne a li zakriv ljene, po kateri se del zem ljišča s krilom vred odkruši. D rsnih ploskev je lahko več v rst: take, ko se zid vzporedno prem akne, take, da se zavrti okrog tem elja, p a tud i obratno, da temelj zdrsne, glava pa ostane na m estu. Vse te drsne ploskve predstav lja jo m ejni p rim er tako im enovanega »aktivnega zem eljskega pritiska«. Odločilna je najugodnejša drsna ploskev (ploskev naj večjega pritiska). N a ta način izra­ čunani p ritisk je m inim alni zem eljsk i p ritisk. D ejanski p ritisk pa je večji, dokler se zid ne začne prem ikati. Teo­ retično je lahko poljubno večji do zgornje m eje tako im e­ novanega »pasivnega zem eljskega pritiska«, p ri katerem se pojavi rušen je v obratn i sm eri — zid odrine zemljo navzgor pod vplivom zunanje sile (bager in podobno). M etoda aktivnega zem eljskega pritiska nam da torej m inim alni možni p ritisk , p ri čem er pa izberem o kon­ stan te tren ja zemlje na zidu in konstan te no tran jega tre ­ nja, vključno kohezijo. K er te vrednosti v praksi pona­ vadi predpostavim o, nam že to nudi najrazličnejše m ož­ nosti za različne rezultate. ß) M etode elastičnega prostora obravnavajo napetost­ no stan je elastičnega telesa pod dano obrem enitvijo. Znane so Boussinesqueove form ule oziroma razširjena iz­ v a jan ja Fröhlicha. Tudi v teh prim erih lahko s sprem i­ n jan jem koeficienta prečne kontrakcije rezu ltate precej variiram o. P raksa kaže v redkih - p rim erih pri nas, v štev ilne j­ ših n a nem ških av tostradah , da so dejanski p ritisk i večji od pritiskov, ki jih izračunam o po m inim alni m etodi d rsn ih ploskev (a). Posledice so previsoke napetosti p ri arm iran ih konstrukcijah , podajan je k riln ih zidov p ri nearm iran ih opornih zidovih. S podajanjem zidov sam ih se pa pritisk i seveda m anjšajo. V letih 1945—46 smo zg ra­ dili zelo veliko število k riln ih zidov po m inim alnih tipih (z upoštevanjem vseh najugodnejših predpostavk), pa smo doživeli večje deform acije (2—4 cm) le v enem prim eru, ko je bil tem elj postavljen na slabih barsk ih tleh. V osta­ lih p rim erih pa je p odajan je ostalo neopazno. Za izvedbo k riln ih zidov na vsej avtostradi, nedvom no za več kot 100.000 m 3 betona, je ing. M ožajski p rip rav il poseben diagram na podlagi form ul M itropoljskega. N aša želja je, da bi razvoj svojih d iagram ov razložil v posebnem članku. D ejstvo je, da dajejo d iagram i za posamezne koncentri­ rane obtežbe izredno visoke zneske zem eljskih pritiskov te r da se po n jih izračunajo izredno velike dim enzije k riln ih zidov. O varnosti torej ni dvoma, vprašan je je le v gospodarnosti. Ing. D im nik je na podlagi teh d iag ra­ mov oblikoval zelo sm otrno tipične prereze kriln ih zidov, naklon lica nazaj te r m ajhne količine natezne arm atu re so odlike izbranih tipov. Če bi zidu ne arm iral, b i bila k rila daleč predebela — negospodarna. Tem elji nekaterih tipov k ril so konstru iran i z »repom«, to je z arm iran im podaljškom tem elja v nasip nazaj, zato da tudi del tega nasipa s svojim pasivnim odporom prispeva k stabilnosti. S tip iziranjem k riln ih zidov je torej ta problem rešen, vsaj začasno. P roblem je tako obširen, da nadaljn jega š tu ­ d ija ne smemo zanem ariti. Glede rešitve m nenja še niso enotna. Precej vplivajo na m asivnejše rešitve cestni stro ­ kovnjaki, ki žele da so k riln i zidovi zaradi boljšega nab i­ ja n ja nasipa »absolutno napodajni«. Mi pa vemo, da to ni mogoče in da se bom o pač m orali zadovoljiti z »rela­ tivno nepodajnostjo«, označeno z določenim i m eram i. K rila im ajo povsod lego tako im enovanih »vzpored­ nih« kril. Razlog je b istvena estetska prednost. Gospo­ darno prednost im ajo vzporedna k rila le v terenu, nak lo ­ njenem p ro ti p ropustu z obeh strani. P ri ravnem terenu so bolj gospodarna pravokotna krila. V vseh prim erih so gospodarna polovična poševna krila. P rev ladali pa so estetski vidiki, saj razlike v stroških niso velike. P riključek kril in opornikov pom eni novost. K er je opornik Oblikovan v tesni zvezi z m ostno konstrukcijo , te r z njo tudi diha, ga je bilo treba ločiti od kril. D ila ta- cijska rega pa ni izvedena n a fasadi strani, tem več na s tran i odprtine propusta iz estetskih razlogov. To, n e- odpadki v notranjost. Res je, da je kam enita fasada n e­ koliko dražja od betonske. Višji stroški so predvsem v dražji delovni sili, k e r ne moremo uporab iti za to delo tak ih ljudi, ki niso že po trad ic ji izučeni za delo v kam nu (kot so naši Prim orci). V endar so prednosti kam nitih fasad ogromne, ne le v estetiki, am pak tudi v tra jn o sti in trpež- nosti izvedbe; zato so tud i prevladale nad težavam i. Večji stroški v znesku okoli 6 m ilijonov d inarjev n a celi cesti so m alenkost v p rim eri s prih ranki, ki jih m ore samo vgrajevanje kam na p rinesti na celi cesti. Na odseku med Škofljico in predorom je nekaj p rek rasn ih objektov, ki razveselijo vsakogar, ko jih vidi. J Sl. 3 dvom no elegantno rešitev, smo sprejeli na predlog sodelu­ jočega arh itek ta . O pornik je s tem nekoliko ožji od cesti­ šča, tu d i m ostna plošča je nekaj ožja. Ojačeni rob plošče te r m ali konzolni rob hodnikov nadom estita to zožitev (glej sliko 3). TIPIČNI PREREZ KR/LNEQA' TIPIČNI PREREZ ZIDU OPORNIKA Gospodarnost kriln ih zidov, opornikov in tem eljev naj bi se pokazala tud i v operativno gospodarni izvedbi. Znano je, da to zidovje — krila , oporniki in temelji, ne zah tevajo visokih trdnosti, ker v splošnem to niso arm i­ rane konstrukcije (ali le neznatno arm irane), tem več je bistvo n jih nosilnosti v sam i masi, lastn i teži in obilnosti. Naj cenejša rešitev je rešitev, ki n a naj cenejši način nudi največje mase. Znano je, da stane na avtostradi 1 m 3 betona, k i je sestavljen iz gramoza, pripeljanega z želez­ nico iz L jubljane, dalje iz trboveljskega cem enta in vode, ki jo je treb a dovažati, gotovo okoli 8000 do 10.000 d i­ narjev . Okoli 10 km južno od trase ceste pa je na m nogih k ra jih dober gradbeni kam en — apnenec. Na sam i trasi so tud i skaln i odseki, vendar slabši k rušljiv i dolomit, za g radbene nam ene večinom a neuporabljiv . Če računam o za 1 m 3 kam na stroške p ridobivanja okoli 800 d inarjev te r stroške transpo rta okoli 2000 dinarjev, dobimo ceno za 1 m 3 kam na polno za prazno okoli 2800 d inarjev ali ceno za 1 m 3 vgrajenega kam na po odbitku votlin ca. 4000 do 5000 d inarjev . P red vojno so podjetja v podobnih p r i­ m erih tako zelo vsiljevala kam en, da je bilo nadzornem u inžen irju težko iskati beton m ed kamnom. Za kakšne zneske gre, si lahko razložim o s kubaturo ca. 100.000 m 3. R ealizacija je b ila pa le delna, k e r bi dobave velikih ko­ ličin kam na zahtevale večja p rip rav lja lna dela, tako v kam nolom ih kot p ri organizaciji transporta . E ste tika kriln ih zidov je z om enjeno gradnjo »kam eno, betona« že dana. Lepši kam ni sodijo v lice, slabši kam ni in Sl. 5 Sl. 7 (dražja krila) Sl. 6 Svodasti propusti so na av tostrad i redki, izjem ni prim eri. Redko se nam reč pojavljajo propusti v nasipih, višjih od 6.0 m. Zato svodasti propusti niso bili tipizirani. Moj predlog, naj bi p ri obokanih propustih opustili vzpo­ redna k rila te r iz gospodarnih razlogov uvedli poševna, je le delno uspel, k e r im ajo pač razni lju d je različne estetske poglede. P rih ran k i pa so znatni. lepih prototipov teh nadvozov je izdelal ing. Miklič. V n e­ kaj p rim erih sta polno ploščo zam enjala dva glavna no­ silca z vm esno gladko ploščo. V endar im ata tudi ta dva glavna nosilca širok in nizek protil, podoben ploščastem u profilu. Nadvozi im ajo v splošnem lahko jekleno ograjo, k e r tu ne gre za prom et velikih hitrosti. Voznik na avtostradi pa predvsem želi, da m u konstrukcija čim m anj ovira pregled. Ne samo debelina ploščaste konstrukcije, tud i vsi s tebri nadvozov so čim tan jši te r odm aknjeni od ja rk a ob cesti. Cevni propusti p rem era do 1,00 so bili predvideni tam, k je r gre le za neznatne količine p retoka padavinskih nalivov. M anjše propusti 0,80 m smo zavrnili, k er jih ni mogoče znotraj popravljati. K ar zadeva moj okus, m oram pohvaliti neoporečno oblikovane iztoke cevnih propustov. B. Nadvozi. Nadvozi so bili skoraj povsod izbrani na ugodnih položajih ukopanega profila avtoceste. K er je na mnogih k ra jih te ren skalnat, n i bilo problem ov glede uvedbe kon­ strukcij s horizontalnim i reakcijam i. Svodaste nadvoze smo uporab lja li povsod, k je r to dovoljujejo tem eljna tla na obeh straneh hriba, v k a te ­ rega je cesta vkopana. Nasip nad obokom je bil v sploš­ nem zam enjan z m ršavim betonom, k a r nudi prednosti zaradi sta tičnih težav, ki jih imamo p ri arm iran ih pa ra - petn ih zidovih in p ri d im enzioniranju loka pod njim i. Vsekakor pa polno zabetonirani e svoda bistveno izprem eni statično fung iran je m ostu. V arnost je res velika, vsa kom ­ plicirana sta tična preiskava pa ostane le form alnost, kot dokaz varnosti. t Sl. 10 Ploščasti nadvozi z vu tam i so b ili p redvideni povsod, k je r teren ne dopušča svodastih mostov. P ri pravokotnih prim erih m anjših razponov je u strezala konstrukcija p ro­ stega polja s konzolami. S tebri so sicer okvirno vezani v konstrukcijo, vendar n jih šibkost om ejuje vsak po­ m em ben vpliv n a potek no tran jih sil v plošči. P ri pošev­ nih nadvozih večjih razponov smo uporab ili podoben tip z dodatnim i stebri na k rajeh mostu, k a r pom eni okvirno kontinuirao konstrukcijo preko treh polj. S tebri kon­ strukcije so vitki, plošča pa ojačena z vutam i. Nekaj zelo Sl. 11 Obrežni oporniki nadvozov im ajo v klasični m asivni izvedbi velik delež p ri celotnih s trošk ih mostu. P ri svoda­ stih m ostovih že tako zadostu jejo le podaljški parapetov. P ri ploščastih nadvozih pa so oporniki odpadli: izkazalo se je, da je često cenejše izvesti daljši m ost s poševno brežino brez opornikov in kril. Za to brežino nasipa je dovoljeno izbrati tu d i večji naklon (45") s pogojem, da površino tlakujem o s kam ni. T aka rešitev im a pred k la ­ sično to prednost, da m anj zap ira svetlobni pogled na avtocesti. C. Posebni objekti. P ri nadvozih je bilo treb a izvesti tud i nekaj posebnih izjem nih mostov. P rej napeti m ostovi po načrtu ing. F arc- n ika (sl. 13), nadvoz v Škofljici po načrtu ing. M ikliča (sl. 14), železniški nadvoz pod R azdrtim po načrtu ing. R ib ­ nikarja (sl. 15). Vsak od teh m ostov p redstav lja že v za­ snovi dovršeno tehniško sim fonijo te r im a svoje po- Sl. 14 sebnosti. O vsakem b i mogel p ro jek tan t napisati posebno poročilo s podrobno analizo problem atike. Posebnost so prim eri, ko je bilo treba isti m ost— nadvoz speljati čez več elem entov: za cesto in železnico, za dve cesti in en potok itd. Tek prim erov je več te r bom navedel le načela, ki so se pokazala kot upravičena in gospodarna pri p ro jek tiran ju tak ih mostov (sl. IG). 1. Zaradi dragih opornikov in kriln ih zidov ni sm i­ selno p ro jek tira ti v neposredni bližini več mostov. Cenejša je rešitev deviacije ceste ali potoka te r združitev več potov pod isti skupni daljši m ost (sl. 16). 2. Nesmiselno je k rižan je obstoječe ceste pod novo cesto ali nad n jo v p re tirano ostrem kotu. P rav tako je tud i napačno vsiljevati pravokotno križanje te r um etno u stv a rja ti pretirano ostre S-ovinke. Sprejem ljiv je le p r i­ m eren kompromis, tako da k rižan je ne presega ca. 45°; dokler je k rižan je v m ejah na 60—70°, m ost ni bistveno dražji od pravokotnega. 3. Ce opustimo opornike in k rila te r podaljšam o m ost preko brežine, pom eni to pogosto rešitev, ki ni d raž ja od klasične rešitve z oporniki. V prim erih , ko gre za važnost p rom eta pod mostom, pa je ta k a rešitev funkcionalno boljša, ker m anj ovira pregled. (Slika 14.) 4. K ot tipi razponskih konstrukcij se priporočajo sle­ deče rešitve: ploščasti m ostovi (polna plošča), m ostovi z dvem a glavnim a nosilcem a in ploščo. F iligranske kon­ stru k cije treh ali š tirih nosilcev s prečniki smo dosledno zavračali. P rije tne jša ko t v rs ta prečnikov je gladka plošča t med glavnim i nosilci. Sodobna sta tika nam v zadostni m eri omogoča zasledovati napetostno s tan je tak o v g lad­ kih ploščah kot v torzijsko odpornih nosilcih. Z a preciz­ nost teh računov sicer res ne gre, tem pom em bnejša pa je rezervna varnost, k i jo nudijo tak e konstrukcije; fili­ granske — četudi precizno izračunane konstrukcije — pa te rezervne varnosti nim ajo. Za prevoz 200-tonskih tran s­ form atorjev ali česa podobnega preko naših ploščastih in svodastih mostov ne bo problemov. P ač pa bi se ti problem i pojavili, če bi bili m ostovi konstru iran i iz velikega šte­ vila tank ih elem entov in reberc. Torej ne: m reža reberc 16/60 s ploščam i veličine 3 X 3 m debeline 12 cm, temveč: ena sam a plošča 10 X 10 m debeline okoli 30—40 cm z robnim i nosilci m asivne izvedbe 80 X 60 ali podobno. Ce take konstrukcije analiziram o zasledujoč napetostno sta ­ nje, ki naj se čimbolj približa realnem u stan ju , te r p ri tem upoštevam o tu d i prednosti, ki jih nudijo predpisi za d im enzioniranje plošč, potem tak i m asivni m ostovi ne bodo dražji od filigranskih . P rištedim o tud i na opažih, saj imamo bistveno m anjšo opaženo površino, s čim er je tudi m anj površinske obdelave, m anj ometa. 5. P ri estetsk ih vp rašan jih je sodeloval prof. ing. arch. Boris Kobe. N jegovo osnovno načelo je bilo, naj bo bistvo estetike v p rirodni izvedbi: M asivno (kameno- betonsko) zidovje naj bo v kam nu, a rm irano betonske konstrukcije pa naj kažejo goli beton, kakršen pride iz opažev. Naj lepša dekoracija betonske površine so ne­ dvomno odtisi grč opažnih desk. Pogoj za to, da bo taka površina res uspela, je solidna izvedba opaža, površine betona ne sm ejo ostati vegaste ali polom ljene. P rav ta pogoj pa je za naša podjetja trd oreh, posebno zato, ker je težko n a jti ukrepe, s katerim i bi se vse sodelujoče gradbeno osebje intenzivno zavzelo za kvalite to izvedbe. V endar m oram o priznati, da je ta naloga dobro uspela, ponekod celo tam, k je r tega nism o pričakovali; nasprotno pa je bil m arsik je uspeh m anjši, četudi bi b ila pomemb­ nost večja. P oprav ila slabega opaženja, zapolnitev gnezd, posekanje betona tako, da pozneje tega ni opaziti, vse to pa sodi med n a jtež ja zidarsko-m ojstrska dela, kakršnim naše osebje ni kos. K ot zgled, koliko so bila upoštevana spredaj navedena načela, naj om enim prim er v iaduk ta v Stični, ki sem ga sam zasnoval, vsaj v bistvenih potezah. K er je v iadukt v 'Stični ob ravnavan v posebnih člankih, bom navedel le nekaj b istven ih potez, ki so odlike pro jek ta: Prečni profil je preprost, dva glavna nosilca te r vm esna plošča Sl. 17 in konzolna plošča b rez reber. Z arad i poševno-kotnega prehoda prom etnih žil izpod v iaduk ta (železnica, cesta) so stebri zam ahnjeni, tako da sto je izm enično: en k ra t na levi strani, en k ra t na desni stran i itd. Tudi gospodarski učinek je ugoden. P o dolžinskem m etru m ostu pride le okoli 700 kg arm arum ega železa ozirom a 70 kg/m 2 •— kar ni mnogo. Posebno pozornost sem posvetil štedn ji opažev in odrov, irt sicer z večkratno uporabo istih elementov. V endar pa n iti investito r n iti pod je tje n ista v tem pogledu izkoristila vseh gospodarskih prednosti pro jek ta te r je bil ves m ost h k ra ti zaodran inzaopažen (sl. 17 in 18). Ce napravim o pregled našega dela, m oram o b iti v splošnem še k a r zadovoljni. Uspelo nam je zasnovati vrsto objektov, takih, da se nam ni treb a sram ovati pred po­ dobnimi deli izven naših m eja v naprednejših državah. Če se vprašam o, ka te ra področja b i še bilo treb a obdelati, potem bi vsekakor pripom nil ponovno in tem eljitejšo obdelavo problem a k riln ih zidov. Dvomim, da smo lahko s tipi, k i smo se zan je odločili, zadovoljni. Zelo praktično bi bilo, da bi im eli s ta lne tipe za vse objekte, p ri čemer pa bi imeli določene diferenciacije: glede nasipnega m a­ teriala, načina izg ra jevan ja nasipa in glede zahteve o stop­ nji podajnosti. Razvoj nadvozov in podvozov bo verjetno prinesel določene prednosti gobastim ploščam, katerih prvenec je že izveden pri Škofljici. Nedoločenosti v raz­ delitvi no tran jih sil nas p ri tem ne smejo m otiti: statični račun je le dokaz varnosti, n i p a vedno tud i dokaz de­ janskega razporeda no tran jih sil. S tatična kom pliciranost ne bi smela b iti ovira, da ne bi uporab ili za m ost kon­ strukcije, ki so gospodarne, p rep roste v operativn i izvedbi in elegantne po dovršenosti oblik. P rej nape te konstruk­ cije im ajo prednost v p rim erih zelo om ejene konstruk­ tivne višine, v p rim ern ih širokopotezno m ehanizacije. Ti prim eri pa so redkejši. Ob zak ljučku bom navedel še nekaj osebnih težav, ki smo n an je nale te li revizorji. Sm oter revizije ni n a ­ tančno določen. Eno je b iro k ra tsk a revizija , ki obsega številčno kontrolo, drugo je rev iz ija varnosti in tre tje revizija gospodarnosti. Ja z sam se n ikdar nisem spuščal v podrobno številčno kontrolo, razen če so me k tem u prisilile elem entarne napake p ro jek tan ta . Mi sta tik i se Sl. 18 prav dobro zavedamo, na kak ih p redpostavkah tem elje naša p reračunanja . Zelo veseli smo, če naši statični re ­ zu ltati drže pri prvem številčnem m estu. Z aradi tega r a ­ čunam o napetosti betona in železa le na dve m esti n a ­ tančno. N ajboljša kontro la zam otanih prim erov je ta, da isto konstrukcijo računam o na več različnih načinov; jam ­ stvo za varnost je v tem, da dobim o skoraj enake rezultate. R ezultate predloženih pro jek tov sem vedno kon­ tro lira l na drug neodvisen način in po tej poti ugotovil, koliko n ač rt ustreza ozirom a ne ustreza. Sele tedaj, če se je pokazala neskladnost, sem začel iskati napake v s ta ­ tični preiskavi. N ajvečjo važnost polagam na zasnovo objekta, ko t sim fonijo funkcionalnosti, gospodarnosti in estetike. P rav tu pa je težava, ker k rite riji niso le objek­ tivnega značaja, tem več tud i subjektivnega. Im eli smo take prim ere, da je za isti m ost prišlo' celo 6 varian t, pa še nism o mogli p rizna ti nobene za vzorno. P ri štud iju na univerzi smo upravičenost izb rane v arian te dokazovali z dodatnim i dvem i ali trem i nemogočimi. Ta sistem ne bi smeli ponavljati p ri rea ln ih nalogah. Težave so se pojavile tud i v tak ih prim erih, ko je zelo dobra zasnova prišla p ri podrobni obdelavi v roke p ro jek tan tu , ki ji ni bil kos. Tako lahko dobra zasnova propade in jo izpodrine slabša (dražja, neprim em ejša). O bratno: dobro izdelan in lepo zrisan pro jek tn i e laborat često uspe, k ljub dejstvom , da je zasnova celotnega ob jek ta kom aj sprejem ljiva. Težave so tud i v dejstvu, da najbo ljši s ta tik i n im ajo časa za m anjše objekte, k e r so prezaposleni z rokodelskim delom p ri večjih objektih. N asprotno pa inženirji, k i so odlični za tehnično obdelavo pro jek ta, pogosto niso kos resnejšim nalogam. K oordinacija k v a lite t razn ih oseb za skupno delo pa za zdaj n i neoporečna. Povsod: p ri inve­ stitorju , p ri p ro jek tan ju in p ri izvajalcu, se pa pozna, da naši predpisi ne vsebujejo stim ulacije za gospodarne poteze; kolikor jo p redpisu je u redba o novatorstvu in racionalizaciji, p a se ne izvaja. Mislim, da bi prožnost v tem sm islu lahko bistveno prispevala h gospodarnosti g rajen ja. P ri nekaterih večjih ob jek tih pa se je zopet pokazalo, da lahko edino m očna konkurenca pred objek­ tivno žirijo dovede do res kvalite tn ih in gospodarnih del. S. Lapajne, ing. civ. OTJVItAGES D’ART DE LAUTOROÜTE LJUBLJANA—ZAGREB L ’article expose le developpem ent des constructions su r la nouvelle au toroute L jub ljana—Zagreb. Pour les types standardises des ponts les questions d’economie: les dim ensions des culees et des m urs en aile, les questions d ’abolissem ent des culees chez les constructions ouvertes des ponts etc. sont traitees. Les constructions nouvelles des ponts sont m entionnees: les ponts avec deux poutres principales sans poutres transversales, les dalles ä cham ­ pignons, les ponts p re c o n tra c ts etc. S. Lapajne, C. E. BRIDGE STRUCTURES ON THE AUTOMOBILE HIGHWAY LJUBLJANA—ZAGREB This paper trea ts of the developm ent of bridge structu res along the course of the new automobile h igh­ w ay L jub ljana—Zagreb. F or standard bridge types, the w riter discusses economic questions regard ing dimensions of abutm ents and wing walls, the questions of dispensing w ith abutm ents in open bridge structures, etc. F inally the w riter quotes new bridge structu res i. e. bridges w ith two m ain g irders w ithou t cross beams, f la t slabs, p re ­ stressed bridges etc. Dipl.-Ing. S. L apajne OBJEKTE AUF DER AUTOSTRADA LJU BLJA N A —ZAGREB Der A rtikel behandelt die Entw icklung der B rücken­ konstruktionen au f der neuen A utostrada L jub ljana— Zagreb. Bei E inheitsbau typen der B rücken w erden W irt­ schaftlichkeitsfragen behandelt u. zw. Dim ensionen der W iderlager und d er F lügelm auern, die F rage der offenen B rückenkonstruk tionen ohne W iderlager usw. Es w erden die neusten B rückenkonstruk tionen besprochen u. zw. B rücken m it zwei H aup tträgern ohne Q uerbalken, P ilz­ platten, V orspannbrücken usw. Ing. Carm en Jež-G ala DK 624.046 : 624.014.2 Uporaba plastostatike pri jeklenih konstrukcijah Uvod —■ razvoj p lastostatike — M etode p lastostatike (pojem sk rajnega p lastičnega m om enta in plastičnega členka, predpostavke p lastostatike, opis najvažnejših m e ­ tod plastostatike) — D im enzioniranje statično nedoločenih jeklenih konstrukcij (vprašanje varnosti, stab ilite tn i p ro ­ blemi, konstrukcijsk i problem i, uporaba p lastosta tike v svetu) — Zaključki — Slovstvo. 1. UVOD — RAZVOJ PLASTOSTATIKE P rve poskuse računan ja konstrukcij po> teoriji p la ­ stičnosti, to je glede na njihovo dejansko nosilnost, za­ sledimo že zelo zgodaj. Uporabo p lastosta tike p ri jeklenih konstrukcijah je predlagal že le ta 1914 Kazinczy (1) in 1917 K ist (2). K ist (3) je le ta 1920 podal m etodo za varno dim enzioniranje jek len ih konstrukcij v p lastičnem ob­ močju glede na dejansko nosilnost, ko t to om enja tud i Timoshenko v kn jig i »Strength of M aterial«. P ravzaprav pa je Goodrich že le ta 1910 in tu itivno uporabil plasto- sta tiko p ri računan ju daljnovodnih stebrov [glej Van den Brock (4)], G rim ing (5) se je 1. 1926 u k v a rja l s plastičnim ponašanjem statično nedoločenih konstrukcij p ri ponav lja­ joči se obtežbi. Da bi om ajal odklonilno stališče do teh novih načinov računan ja konstrukcij, je M aier-Leibnitz (6), (7) delal preizkuse, o ka te rih je 1. 1936 tudi poročal na 2. m ednarodnem kongresu za m ostove in konstrukcije. Na eksperim entalnem polju so še pom em bna dela H aigha (8), 1934 in V olterra (9), 1942. Okoli 1. 1930 najdem o v lite ra tu ri mnogo člankov o tem, da je možno p ri r a ­ čunanju zveznih nosilcev, okvirov in palici j upoštevati plastične lastnosti jekla. P regled o delu pred letom 1931 podaja Bleich (10). Om eniti m oram o, da je G irkm ann (11), (12) že 1932—33 raziskal nosilnost okvirov za preprosto proporcionalno obtežbo s postopnim n as ta jan jem p lastič­ nih členkov v elastično-plastičnem območju vse do po­ rušitve. P redlagal je postopek računan ja s »končno mo- m entno črto« — k i so ga prej uporab lja li samo za zvezne nosilce — tudi za neposredno dim enzioniranje okvirov. Tudi v Rusiji so nared ili nekaj raziskav (13), (14). M edtem ko so bili v večini evropskih držav nenaklonjeni novim idejam dim enzioniranja konstrukcij glede n a njihovo dejansko nosilnost, so v A m eriki in A ngliji začeli km alu uvajati plastostatiko kot veljavno m erilo za dim enzio­ niranje. V letih 1929—1936 je v A ngliji S teel S tru c tu ra l R e­ search Com ittee raziskoval obnašanje jek len ih okvirnih konstrukcij. R azvijal je nove m etode računanja , ki naj bi upoštevale m onolitno delovanje konstrukcij, k a r je bilo doseženo, ko so uvedli varjene izvedbe, in jih p rim erja l z m eritvam i. R ezultat sedem letnega dela pa je bilo spo­ znanje, da je »elastično« obravnavan je večk ra t statično nedoločenih konstrukcij prezam otano, da bi moglo b iti podlaga za preprosto in racionalno m etodo računan ja kon­ strukcij glede na dejansko nosilnost. D osedanji način d im enzioniranja po teoriji elastič­ nosti glede na dopustne napetosti m ateriala, k je r upošte­ vamo varnost glede na sam začetek nastopa plastičnosti, ima še druge pom anjkljivosti: a) Ne podaja p rave varnosti konstrukcije (razen pri stab ilite tn ih problem ih). V arnost je sprem enljiv pojem za posam ezne prim ere. Za statično določene konstrukcije, k je r nastopijo znatne p lastične deform acije, ko je v nek i točki dosežena m eja plastičnosti, je fak to r varnosti (razm erje med m ejo p lastičnosti in dopustno napetostjo) res približno enak obtežnem u fak to rju (razm erje m ed porušno in delovno obtežbo). P ri statično nedoločenih konstrukcijah pa bodo nastopile velike p lastične deform acije šele p ri obtežbi, ki je mnogo večja od obtežbe, ki je potrebna, da dosežejo m aksim alne napetosti m ejo plastičnosti. P reden nam reč jek lena konstrukcija odpove, nastopijo znatne plastične deform acije in s prekoračenjem m eje plastičnosti nastopi poleg izenačevanja napetosti v k ritičn ih prerezih tudi nova razdelitev n o tran jih sil v celotni konstrukciji. De­ janska varnost (ofotežni faktor) je torej znatno večja od varnosti, k i bi jo dobili po teoriji elastičnosti. b) Upošteva različne predpostavke, ki v resnici niso izpolnjene. V obnašanju konstrukcije nastopijo razlike med dejanskim i in računsk im i napetostm i, k i izvirajo iz načina podpiranja, neenakom ernega delovanja podpor, nepopolne togosti stikov, koncentracije napetosti, ideali­ zacije členkov, k je r so zakovičeni stik i ali prik ljučki, preostalih napetosti itd. c) Edina lastnost m ateria la , k i jo upošteva dosedanji način računan ja po teo riji elastičnosti, je njegovo e la­ stično ponašanje. Začetek p lastifikaclje (nastop p lastič­ nosti m ateriala) je osnovno m erilo za dim enzioniranje, najbolj značilne in najbolj važne lastnosti jekla, njegove plastičnosti, pa sploh ne upošteva. Čeprav so razvili številne postopke računan ja statično nedoločenih konstrukcij po teo riji elastičnosti, zahtevajo ti določeno stopnjo m atem atične spretnosti in jih je treba za prakso »avtom atizirati«. Pozornost sta tika je odvrn jena od dejanskega obnašan ja konstrukcije in več ali m anj slepo uporab lja le tehniko računanja. Nova teorija, teo rija plastičnosti, pa ni podvržena tem pom anjkljivostim , poleg tega je mnogo bolj preprosta in nudi tud i izredne ekonom ske prednosti. P lastostatika upošteva dva pogoja za obtežbo, in sicer: 1. P ri enostavni proporcionalni obtežbi rastejo vse sile enakom erno p ri konstantnem medsebojnem razm erju. 2. P ri sprem enljivi, ponavljajoči se obtežbi se lahko sile m ed seboj m nogokrat neodvisno sprem injajo med predpisano m aksim alno in m inim alno vrednostjo (vendar ne tolikokrat, da bi postalo u tru ja n je m ateriala odločilno merilo). Račun za enostavno proporcionalno obtežbo obsega analizo konstrukcije in dim enzioniranje konstrukcije. .Naloga analize je določiti in tenziteto (obtežni faktor) za najneugodnejšo kom binacijo obtežbe na nekem nosil­ nem. sistemu, p ri ka teri bi ta statično nedoločeni sistem odpovedal. Dokazati moramo, da je tako izračunani ob­ težili fak to r X večji od zahtevane varnosti 2potr. Naloga dim enzioniranja je neposredno določiti p o ­ trebn i vztra jnostn i m om ent za posamezne dele določe­ nega nosilnega, sistem a, s pogojem, da konstrukcija ne bo odpovedala p ri najneugodnejši kom binaciji skrajne obtežbe. S kra jna ali porušna obtežba je delovna obtežba pom nožena z zahtevano varnostjo (obtežni faktor). V A ngliji so se B aker in njegovi sodelavci že od leta 1936 ukvarja li s problem i p lastostatike, ki je postala tudi osnova za p ro jek tiran je neka te rih neobičajnih konstrukcij iz m edvojnega časa (15). Leta 1944 se je začelo intenzivno delo v Engineering Laboratory, U niversity of Cambridge, pod vodstvom prof. B akerja . Na modelih so študirali, kdaj se okvirna kon­ strukcija poruši in na kakšen način. Tako so skušali po­ trd iti predpostavke analitičnega računa. G reenberg in P rag er (18) sta 1.1951 postavila (verjetno na vzpodbudo Feinberga) dva osnovna teorem a p lasto­ sta tike : 1. S tatično načelo. Resnična porušna obtožna je največja obtežba, za katero še lahko določimo potek upogibnih m om entov tako, da bodo izpolnjeni pogoji ravnovesja in pogoj p lastič­ nosti, k i zahteva, da ni upogibni m om ent v nobenem p re ­ rezu večji od sk rajnega plastičnega momenta. 2. K inem atično načelo. Resnična porušna obtežba je najm an jša obtežba, ki jo izračunam o za poljubno izbiro p lastičnih členkov na konstrukciji, to je za po ljubn i m ehanizem . H orne (19) je 1. 1950 dokazal, da je za določeno kon ­ strukcijo in določen način obtežbe m ožna samo ena v e­ likost obtežbe in ustrezn ih upogibnih momentov, ki p re ­ tvori konstrukcijo v m ehanizem tako, da je obenem iz­ po ln jen pogoj plastičnosti in ravnovesja. Ta dokaz je velike važnosti za plastostatiko. V zadnjih le tih so razvili različne m etode za rač u n a­ n je konstrukcij po teoriji plastičnosti. N ekatere izmed teh so čisto splošne m etode (20), (21), (23), (24), (25), (26), d ruge pa so p rim erne le za bolj p rep roste okvirne konstrukcije (16), (17), (27), (39). O obsežnem eksperim entalnem delu (z m odelnim i raziskavam i) na področju p lastosta tike so poročali na 4. m ednarodnem kongresu za m ostove in konstrukcije 1952 (28), (29). Veliko pozornost so posvečali predvsem pro­ blem om stabilnosti in podrobnostim prik ljučkov in stikov. M odelne raziskave delajo predvsem na Lehigh U niversity, B ethlehem , Pa., USA (30), (31), (32), (33), (34), (35), (36), (37), (38) in v Engineering L aboratory, U niversity of Cam ­ bridge (16), (17). Č eprav segajo p rve teoretične in eksperim entalne raz iskave o uporabi p lastosta tike pri jeklenih k onstruk ­ cijah zelo daleč nazaj, so dosegli znaten napredek šele v zadnjem času. Vodilno vlogo im ata A nglija in Am erika, k je r je organizirano sistem atično raziskovalno delo na univerzah v Cam bridgeu, Bethlehem u (USA) in teoretično delo na Brown U niversity, Providence, R. J. USA. Dejstvo, da računanje konstrukcij glede na elastične napetosti in dim enzioniranje glede na »dopustne napetosti« ni splošno veljavno m erilo za varnost konstrukcije, narek u je nujno potrebo po novem načinu dim enzioniranja glede na no­ silnost konstrukcij. Iz prak tičnega stališča p a nam omo­ goča uporaba p lastostatike, ker točneje zajam e pojem v a r­ nosti, tud i to, da zm anjšam o težo konstrukcije. Novi pojem varnosti ali obtežni faktor, kot ga v p lastosta tik i im enujemo, je določen z razm erjem m ed sk rajno (po- rušno) in delovno obtežbo. Samo računan je statično n e­ določenih konstrukcij po m etodah p lastosta tike pa je mnogo h itre jše kot po teo riji elastičnosti, saj pogosto ni zam udnejše kot za statično določeno konstrukcijo. P lasto- sta tika si u tira pot ne samo z uporabo p ri r a v ­ ninskih upogibnih nosilcih, am pak tudi p ri prostorskih okvirih (40), (41), p r i paličjih (42), na področju ploskovnih konstrukcij in p ri p reso jan ju odnosov m ed plastostatiko in m ehaniko ta l n a p rim er (43) itd. Raziskave o pona­ šan ju posam eznih delov konstrukcije, prik ljučkov in sta- b ilite tn ih problem ov bodo omogočile, da bo p lastostatika čimbolj p ro d rla v prakso. 2. METODE PLASTOSTATIKE 2.1 Pojem skrajnega plastičnega m om enta in plastičnega členka P ri enostavni p lastičn i teoriji upogiba privzam em o poenostavljeni d iagram a—■s (sl. 1), k i im a linearn i potek vse do m eje p lastičnosti (m eja proporcionalnosti je iden­ tična z m ejo plastičnosti) in ki ne upošteva področja u trd itve jekla. Sl. 1 Ko dosežejo upogibne napetosti v najbolj obrem enje­ nem prerezu upogibnega nosilca mejo plastičnosti (sl. 2 a), se začne š ir iti p lastific irano področje z naraščan jem upo- K" H ' - I—- H f—■ 6p gibnega m om enta tako, da dobimo diagram napetosti po sliki 2 b in končno 2 c, ko so napetosti po celem preseku dosegle m ejo p lastičnosti np. Razdelitev napetosti po sl. 2 b in 2 c pa sloni na dveh predpostavkah. P rv a te rja , da ostanejo vlakna, k je r smo že dosegli m ejo plastičnosti, v popolnoma p lastičnem stanju , dokler n i p lastificiran ves prerez. D ruga predpostavka pa upošteva enak diagram o— s v nategu in tlaku. Za nosilec pravokotnega p rereza b X h lahko izrazimo rezultirajoči m om ent d iagram a upogibnih napetosti po sliki 2 c 2 l ,5 W a p = 1,5 Me Ta m om ent im enujem o skra jn i plastični m om ent Mp za pravokoten prerez in je za 50 % večji od skrajnega e la­ stičnega m om enta M e, ki ga definiram o kot rezultirajoči m om ent diagram a napetosti, ko smo v k ra jn ih v laknih ravno dosegli m ejo p lastičnosti op (sl. 2 a). Nekoliko za- m udnejši je račun skrajnega p lastičnega m om enta za valjane profile. Razm erje yj med skrajn im p lastičn im m om entom in skrajn im elastičnim m om entom prereza je važna k arak - te ristka prereza in ga im enujem o količnik p lastične re ­ zerve. Za valjane I profile, ki jih p ri nas uporabljam o, se giblje ta količnik m ed 1,15 in 1,17 in lahko povprečno privzam em o 1,16. V zvezi z upogibnim i napetostm i p a se pojavijo tud i strižne napetosti. Dosedanji poskusi so pokazali, da lahko vpliv prečne sile n a sk rajn i p lastični m om ent zanem a­ rimo. V določenih okoliščinah pa se izraža vpliv velikih strižnih napetosti lokalno, na p rim er v izbočen ju stojine, preden se je razv il sk rajn i p lastični m om ent. V vseh p r i­ m erih, k i jih bom o obravnavali, bomo predpostavili, da je razm erje m ed prečnim i silam i in upogibnim i m om enti tako m ajhno, da lahko vpliv striga na sk ra jn i p lastični m om ent zanem arim o. Da bi si bolje ponazorili pojem, plastičnega členka, opazujmo najp re j p rosti gredni nosilec n a dveh podporah, ki je v sredini obtežen s silo P ; ta enakom erno narašča. U poštevajoč idealno plastični m ateria l, je sovisnost m ed upogibnim m om entom M in zakriv ljenost j o 1 Ig linearna, dokler ne doseže m om ent v rednosti sk rajnega elastičnega m om enta Me (sl. 3). Od tu naprej se veča zakriv ljenost Ho h itre je kot m om ent. Na odseku BC sledi že zelo m ajhnim Sl. 3 sprem em bam m om enta M veliko povečanje zakrivljenosti in upogibni m om ent se prib liža vrednosti skrajnega p la ­ stičnega m om enta Mp. P lastific iran je je omejeno le na sredino nosilca, torej na področje m aksim alnega upogibnega m om enta, in no­ silec se upogne približno tako, ko t to p rikazu je sl. 4. Nosilec se torej obnaša, kot da bi bil na tem m estu p la­ stični členek, k i p redstav lja nekak to rn i členek, k i ne m ore prevzeti m om enta, večjega od M p. S k ra jn i p lastični m om ent in p lastični členek sta osnovna pojm a p lastosta tike statično nedoločenih kon ­ strukcij. Območje p lastifikacije si torej zam išljam o om e­ jeno samo na en prerez, k je r dosežejo upogibne napetosti po celotnem prerezu m ejo plastičnosti. R ezultirajoči upo­ gibni m om ent je sk ra jn i p lastičn i moment. Mesto, k je r nastopi sk ra jn i p lastični m om ent, pa p redstav lja p lastični členek v konstrukciji. Ta se n a jp re j pojavi n a m estu m aksim alnega upogibnega m om enta. K er pa p ri n ad a lj­ n jem naraščan ju obtežbe m om ent v plastičnem členku ne m ore b iti večji od sk rajnega plastičnega m om enta, pride p ri statično nedoločenih konstrukcijah do pregrupacije n o tran jih sil. Z večanjem obtežbe dosežejo napetosti na nekem drugem m estu m ejo plastičnosti in nastane nov p lastični členek. To se nadalju je , dokler ne nastopi v kon­ strukciji toliko p lastičn ih členkov, da jo sprem enijo v labilen sistem — porušn i mehanizem . D eform acijsko s tan je okvira po p lastosta tik i si torej p redstav ljam o iz rav n ih č r t osi nosilcev, ki so lom ljene le tam, k je r so p lastičn i členki. E lastičnih deform acij sploh ne upoštevam o, p lastične deform acije pa si zam išljam o koncentrirane v eni točki z zasukom v plastičnem členku. 2.2 P redpostavke plastosta tike P ri obravnavanju statično nedoločenih konstrukcij po običajnih m etodah p lastosta tike se m oram o zavedati, ka tere so osnovne predpostavke vseh teh metod, in sicer: a) Velikost sk rajnega p lastičnega m om enta je ne­ odvisna od prečne in osne s ile .. b) Pojavi nestab ilnosti (izbočen j e stojine, uklon t la ­ čenega pasu itd.) ne nastopijo p rej, preden se ne razvije sk ra jn i p lastični m om ent. c) D eform acije konstrukcije m orajo b iti še sprejem ­ ljive, ko se razv ije poslednji plastični členek. V zvezi s pojavom nestabilnosti so eksperim enti po­ kazali, da povzročijo p ri upogibnih nosilcih velike osne sile porušitev, še p reden je bil k ritičn i prerez popolnom a plastificiran. P ri ob ravnavan ju tega problem a so potrebne mnoge poenostavitve, da bi dosegli za prak tičen račun prim eren postopek. P o trebne so še nada ljn je eksperim en­ talne in teoretične raziskave. Lahko pa postavim o prav ila za račun konstrukcij, p r i k a te rih so napetosti zaradi osne sile m ajhne in k i so ob s traneh tako podprte, da ne bo nastopila porušitev zarad i elastične nestabilnosti. Redukcijski vp liv osne sile na sk ra jn i p lastični m o­ m ent za pravokotne in IN p rofile nam prikazu je diagram v sl. 5, k je r nanašam o n a abscisno os razm erje oJav, na ordinatno os pa MP/Me. P ri tem pomeni a0 napetost nazarad i osne sile, ap pa m ejo plastičnosti jekla. 5 t Oi o.t 0.6 08 /0 v N CQ, «, / /2 //63 (09/ 0078 0J98 0J06 0 n o 066 ooc 0900 06/2 Oj/2 0 ISO /.777 /,//2 09/6 0.629 O .it/ 0 _ Q _ (SOO (tto m o 0.960 osto 0 Sl. 5 2.3 Opis na jvažnejših m etod plastostatike 2.31 S p l o š n o V zadnjih le tih so razvili različne m etode za računa­ n je konstrukcij po teoriji plastičnosti, in sicer: a) m etodo s končno m om entno črto, (16), (17), (27, (44), b) m etodo z reševanjem sim ultanih linearn ih ne- enačb, (21), c) m etodo sistem atične om ejitve kritičnega obtežnega fak torja , d) m etodo kom binacije e lem entarn ih porušnih m e­ hanizm ov, (24), e) m etodo s p lastičnim izenačevanjem momentov, (26), f) računan je konstrukcij z m inim alno težo, (39). Od teh so za p rak tično rač u n an je najbolj p rim erne B akerjeva m etoda s »končno m om entno črto«, Nealova in Sym ondsova m etoda kom binacije elem entarn ih porušnih m ehanizm ov in H ornejeva m etoda s plastičnim izenačeva­ njem momentov. V naslednjih točkah tega poglavja bomo te metode podrobneje opisali. M edtem ko je B akerjeva m etoda zelo nazorna predvsem za p rep roste okvire, lahko Nealovo in Symondsovo te r H ornejevo m etodo uporabim o tud i za večnadstro jne okvire. Zanim iv je način za d im enzioniranje zveznih nosil­ cev in okvirov, k je r iščem o konstrukcijo z najm anjšo lastno težo. Postopek je p reprost, če im am o samo dve neznanki — dva različna vz tra jnostna m om enta p ri kon­ strukciji. Vse naštete m etode so m etode, ki z njim i obravna­ vam o enostavno proporcionalno obtežbo. Le m etoda z re ­ ševan jem sim ultanih linearn ih neenačb nam , upoštevajoč p reosta le upogibne m om ente v konstrukciji, omogoča rač u n tu d i p ri sprem enljivi, ponavljajoči se obtežbi. P ri k o n stru k c ijah s sprem enljivo, ponavljajočo se obtežbo m oram o plastične deform acije že po začetnih periodah obtežbe om ejiti tako, da bo konstrukcija p renašala vse n a d a ljn je sprem em be obtežbe le na elastičen način. P ra ­ vim o, da se konstrukcija prilagodi. S sprem enljivo, po­ nav lja jočo se obtežbo se ne bi podrobneje ukvarja li [glej (45)]. Potrebno p a je še veliko eksperim entalnega dela, p reden bo m etoda raču n an ja prilagoditve k onstruk ­ cije zrela za prak tično uporabo pri jeklenih konstrukcijah . Važno vlogo igrajo p ri tem preostale napetosti, p rav tako n i še raz jasn jen problem sta ran ja m a teria la in vpliv B auschingerjevega efekta. Metoda z reševan jem sim ultanih linearn ih neenačb je čisto splošna m etoda za računanje statično nedoločenih konstrukcij po teoriji plastičnosti, vendar p a postane zelo zamudna, p ri zam otanih konstrukcijah zarad i veli­ kega števila neenačb. Z uvedbo elek tronskih računsk ih stro jev pa je ta pom anjk ljivost prem agana. 2.32 B a k e r j e v a m e t o d a s k o n č n o m o m e n t n o č r t o P ri p rep rostih sta tično nedoločenih okvirih se v p re ­ rezih, k je r dosežemo sk ra jn i plastični m om ent, izobliku­ jejo plastični členki in n tak ih členkov p retvori k onstruk ­ cijo v sta tično določeno. Število n p red stav lja stopnjo statične nedoločenosti. Z (n + 1) p lastičnim i členki pa dobimo labilen sistem — porušni m ehanizem . B aker je podal (16), (17) osnove za računan je okvirov s plastičnim i členki. K sreči nam ni treba zasledovati zaporedje n a ­ s ta jan ja p lastičn ih členkov, am pak izhajam o iz končnega s tan ja •— porušnega m ehanizm a. B akerjeva m etoda skuša v eni operaciji izpolniti vse tr i pogoje p lasto s ta tik e : 1. Pogoj ravnovesja. D iagram upogibnih momentov m ora b iti v ravnovesju z zunanjo obtežbo. 2. Pogoj m ehanizm a. N astopiti m ora zadostno število p lastičnih členkov, da sprem enijo celotno konstrukcijo ali vsaj del konstrukcije v labilen sistem — porušni m e­ hanizem . 3. Pogoj plastičnosti. Upogibni m om ent ne sme biti v nobenem prerezu večji od skrajnega plastičnega m o­ m enta (Mj,). Sam postopek p a je postopek poizkušanja (trial and e rro r design), k e r n a jp re j predpostavim o porušn i m ehani­ zem, t. j. dispozicijo p lastičn ih členkov, in preverim o, če sta izpolnjena pogoja 1. in 3. B akerjeva m etoda je p r i­ m erna za neposredno dim enzioniranje ali za določitev sk rajnega brem ena konstrukcije, če število statične ne­ določenosti ni preveliko. P rim er zelo preprostega okvira z dvem a tečajem a in z vertikalno in s horizontalno obtežbo (sl. 6) nam bo pojasnil po tek računa. Ta okvir je en k ra t statično ne­ določen in za porušn i m ehanizem je potrebno, da se v dveh prerezih razv ije ta p lastična členka. Iz d iagram a elastičnih upogibnih m om entov (sl. 7) je razvidno, da bo Sl. 7 m om ent v d pri naraščan ju 'ofoteže na jp re j dosegel v red ­ nost skrajnega p lastičnega m om enta in bo tu nasta l p la ­ stični členek. S tem členkom je postal okvir statično določen, za porušni m ehanizem pa m ora nastop iti še en členek, in sicer v b ali c, k a r je odvisno od dimenzij konstrukcije, razm erja Obtežbe in od sk ra jn ih p lastičnih m om entov prečke in stebrov. Za okvir po sl. 6 so možni tr i različni porušni m ehanizm i (sl. 8 a, b, c), k je r pa m o­ ram o pri vsakem razlikovati še p rim er rt, če je Mp2 > M pi, p rim er b, če je M pž ; Mpi, in p rim er c, če je M p2 < M,,i. Če želimo določiti d iagram upogibnih m om entov za po­ rušni m ehanizem (upogibni m om enti v p lastičn ih členkih m orajo biti enaki skrajnem u plastičnem u m omentu), je p rik ladna Patridgeva grafična m etoda. D iagram upogibnih m om entov rišem o na raztegnjeno os okvira abcde (sl. 9). N ajprej narišem o upogibne m om ente bfe zaradi hori­ zontalne obtežbe H n a statično določenem osnovnem si­ stem u s pomično podporo v a (Ha = 0). V tem prim eru je df = Hh. K tem u diagram u prištejem o diagram bgt zaradi vertikalne obtežbe z osnovnico bf, tako da je kg = — . Sedaj m oram o še dodati d iagram upogibnih 4 m om entov zaradi neznanke Ha tako, da bodo v končnem diagram u na m estih plastičnih členkov upogibni m om enti enaki skrajnem u plastičnem u m om entu prečke ali stebra. Slika 9 nam prikazuje le k valita tiven potek upogibnih momentov. M om entna črta am ne zarad i H a poteka na odseku m n vzporedno z osnovnico, tako da je bm = dn. Oglejmo si podrobneje porušni m ehanizem po sl. 8 c za prim er, ko je vztra jnostn i m om ent prečke večji od vztrajnostnega m om enta steb ra (Mp 2 > M p i). Za ta m e­ hanizem lahko napišemo, upoštevajoč ravnovesne pogoje in pogoj m ehanizm a, sistem enačb. Ravnovesne enačbe (glej sl. 6) Ha h = Mb . . . (1) H , h - —M,! . . . (2) Hh + — = V0 1 . . . (3) 2 M-o = 1 Ve 1 — H e h . . . (4) iz (1) in (2) . . . (Ha + H c) h = Hh = Mh — Md . . . (6) (2) in (3) v (4) . . . Mc = i (M,, + M(1) + - 1 . . . (7) 4 Pogoj porušnega m ehanizm a M,! = - M p,i . . . (3) Mc = + M p’2 . . . (9) Iz enačbe (6) sledi, če vstavim o enačbo (8) Hh - M,, M„ iz enačbe (7) pa MP = 2 ali pogoj Pl(Hh — 2 M p l) + — - M p>2 4 + M p 2 H h Pl 2 4 • (6a) ( 10) Upogibni m om ent v b m ora b iti m anjši od skrajnega p la ­ stičnega m om enta stebra, saj smo predpostavili porušni m ehanizem s p lastičnim a členkom a v c in d, torej Mb < M p>1 ali če vstavim o enačbo (6) in (8), M„ , > ™ . . . (11) 2 Iz enačbe (10) lahko izrazim o vrednost za sk ra jn i p lastični m om ent prečke M p 2 - H h + — — M p i . . . ( 1 2 ) 2 4 ki m ora b iti večji od M p 1 , k e r smo si izbrali okvir, ki im a prečko močnejšo od stebrov. Ta pogoj lahko izrazimo z neenačbo H h + Pl > 2M ̂ > Hh 2 4 - S - > 2 . . . (13) H h P orušitev okvira po sl. 8 c v p rim eru Mp 2 > M p i je torej možna, če je izpolnjen pogoj po enačbi (13) in (10). Obtežba P in H je v tem prim eru sk rajna ali porušna obtežba. Na podoben način bi lahko analiz irali tud i m ehanizem po sl. 8 a in 8 b ali pa p rim er z Mp 2 = M p1 ali Mp 2 < M pJ. Če m oram o dim enzionirati konstrukcijo tako, da bo varnostn i količnik glede na nastop porušnega m ehanizm a dosegel predpisano vrednost, potem delamo takole: Delovno obtežbo pomnožimo z obtežnim fak torjem (varnost) in nastavim o ravnovesne enačbe za porušni m ehanizem , ki smo si ga izbrali. V teh enačbah sta poleg sta tične nedoločenke (v našem prim eru Ha) neznanki še velikosti skrajnega p lastičnega m om enta prečke in stebra. Za določeno razm erje m ed obem a sk rajn im a plastičnim a m om entom a lahko torej izračunam o neznanko H., in M p 1 oz. M p 2. Za p rim er porušnega m ehanizm a po sl. 8 c lahko določimo Mp i iz enačbe (10), upoštevajoč, da je Mp2 = = « Mp l , M P,1 = 1 + a \ in H a iz enačbe (6a) H h + P 1 ) M,, + H h - -M p, ! = H ah Ha = + H — _ L _ / E + 1 + a \ 2 4 h / • • • (14) . . . (15) Sedaj m oram o še dokazati, d a smo si izbrali p raviln i porušni mehanizem. V končnem diagram u upogibnih m o­ m entov ne sme b iti v nobenem prerezu mom ent večji od Mp i oz. M p 2, v prerezu d m ora b iti enak Mp i, v prerezu c pa Mp 2- Ce ti pogoji niso izpolnjeni, si izberemo nov po­ rušn i m ehanizem in postopek ponovimo. Samo dim en­ zion iran je izvedemo tako, da si izberem o profil z odpor- M nostnim momentom W = — £-, k je r je ip količnik p la- M stične rezerve (y> = —Uglej 2.1) in je za valjane INP enak 1,16, a p pa m eja p lastičnosti jekla. Prim er. Na k ra tko bomo še prikazali uporabo B aker- jeve m etode za okvir po sl. 10 a z vertikalno in horizon­ talno obtežbo, ki p ride v praksi pogosto v poštev. Za kon­ k re ten p rim er s podatki 1 = 16,0 m, h = 5,0 m, a = 15 °, q = 1,42 t/m, v = 0,24 (oz. 0,12) t/m, X = 1,75 bi nastop il porušni m ehanizem po sl. 10 b z (n + 1) = 4 p lastičnim i členki. R avnovesne enačbe za ta m ehanizem se glasijo: p lastičn i členek b b . . . —Mb + Mx + H h = —Mp p lastičn i členek f f . . . —Mf + Mx — ?.(M i — M2) + Hh ^1 + S ^ k = + M p p lastičn i členek d d . . . —Md + M2 + Hh = —Mp plastičn i členek e e . . . + M e + M2 = -j-Mp V teh enačbah so Mb, Mf, Md, Me upogibni m om enti za s ta tično določeni osnovni sistem po sl. 11 a; Mi, M2 in H pa statične nedoločenke v podpori a in e, k i so ekviva­ len tne sta tičn im nedoločenkam M0, Hp, V0 v točki c (sl. 11 b). Iz tega sistem a štirih enačb lahko izračunam o poleg neznank Mi, M2, H še sk rajn i plastični m om ent M p. Končna m om entna č rta (sl. 11 c) nam dokazuje, da je a b r c a 9 m ehanizem po sl. 10 b p rav i porušni m ehanizem za obrav­ navani p rim er, k e r upogibni m om enti v nobenem prerezu ne presegajo vrednosti M p, v b, f, d in e pa so enaki M p. 2.33 N e a l o v a i n S y m o n d s o v a m e t o d a k o m b i n a c i j e e l e m e n t a r n i h p o r u š n i h m e h a n i z m o v M etoda kom binacije elem entarn ih porušn jh m eha­ nizmov (24) tem elji n a kinem atičnem principu plastosta- tike. M atem atično sicer ni sistem atična, ra v n a pa se po jasn ih p rav ilih in zah teva le preproste račune za določitev sk ra jn e obtežbe. T a postopek je zlasti p rim eren za bolj zamotane, n -k ra t statično nedoločene konstrukcije, k je r lahko nastopi p lastična porušitev že p ri m anj ko t (n + 1) p lastičnih členkov, (n. pr. okvire p rek več polj, več- nastropni okviri). P orušitev je v tem prim eru delna. Po N ealovi in Sym ondsovi m etodi razčlenim o najprej elem entarne m ehanizm e konstrukcije. Število elem entar­ nih m ehanizm ov je enako razlik i m ed številom mest, k je r lahko nastopi sk ra jn i p lastični moment, in stopnjo statične nedoločenosti, t. j. štev ilu neodvisnih ravnovesnih enačb. K ot elem entarni m ehanizem sm atram o: a) m ehanizem grede (s plastičnim i členki na k rajih in nekje vmes, sl. 12 a, b). č e im am o več sil, im a vsaka sila svoj m ehanizem s členkom pod silo. Če je greda neobtežena, nim a elem en­ tarnega mehanizma. b) m ehanizem rom bične deform acije (členki so v vozliščih, a ne pod silo, in povzročijo stransk i pomik cele konstrukcije ali posam eznega nadstrop ja, sl. 12 c); c) m ehanizem zasuka vozlišča (fiktivni mehanizem), k je r se stikajo najm anj tr i palice (sl. 12 d). Sl. 12 c Sl. 12 d Za elem entarne m ehanizm e in n jihove kom binacije izračunam o sk rajno obtežbo iz enačbe v irtua lnega dela, k je r pa pri v irtua lnem delu n o tran jih sil upoštevam o le zasuk v plastičnem členku pri m om entu M p. Ta enačba se splošno glasi m n +1 2 P j <5j — 2 M pi V i = 0 . . . (16) j - 1 i = l <3j pomeni pom ik sile Pj in