Opis
Wyróżnienie Naczelnej Organizacji Technicznej w Konkursie ACADEMIA 2011
Pierwsza w polskiej literaturze przedmiotu bardzo bogato ilustrowana kolorowymi zdjęciami monografia uwzględniająca najważniejsze zagadnienia dotyczące budowy współczesnych mostów dla pieszych. Opisano w niej ogólne wymagania, architekturę i estetykę oraz przegląd materiałów konstrukcyjnych wykorzystywanych do budowy tych obiektów. Duży nacisk położono na zaprezentowanie bardzo wielu różnorodnych przykładów współczesnych rozwiązań architektonicznych, materiałowych i konstrukcyjnych mostów dla pieszych zbudowanych na całym świecie. Obszernie przedstawiono również mechanikę tych budowli, ich dynamikę i aerodynamikę, kryteria komfortu ich użytkowania oraz wykorzystanie różnych rodzajów tłumików drgań do ograniczenia wahań, a także przykłady obliczeń dynamicznych i aerodynamicznych oraz badania modelowe mostów dla pieszych.
Odbiorcy: projektanci (konstruktorzy i architekci) mostów dla pieszych, studenci wydziałów inżynierii lądowej wyższych uczelni technicznych o specjalności mostowej oraz słuchacze studiów podyplomowych o tym kierunku, jak również studenci wydziałów architektury.
Książka ani w całości, ani we fragmentach nie może być skanowana, kserowana, powielana bądź rozpowszechniana za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczana ani rozpowszechniana w postaci cyfrowej zarówno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich.
Spis treści
Przedmowa 12
1. Wstęp 15
2. Wymagania ogólne stawiane mostom dla pieszych 31
2.1. Wstęp 31
2.2. Wymagania zabezpieczenia ruchu oraz wymagania geometryczne i funkcjonalne stawiane mostom dla pieszych wg przepisów krajowych 31
2.3. Wytyczne projektowania mostów dla pieszych wg BD 29/03 (2003) 36
2.4. Obciążenia statyczne mostów dla pieszych spowodowane tłumem pieszych i innymi oddziaływaniami ruchomymi 42
3. Architektura i estetyka współczesnych mostów dla pieszych 46
3.1. Wstęp 46
3.2. Elementy architektury, estetyki i piękna w projektowaniu mostów dla pieszych 47
3.3. Integracja z otoczeniem 48
3.4. Oświetlenie i kolorystyka 50
3.5. Elegancja i czytelność formy 56
3.6. Proporcje i harmonia 57
3.7. Dodatkowe elementy architektoniczne wpływające na estetykę mostów dla pieszych 59
3.8. Uwagi dodatkowe 63
4. Nowoczesne materiały konstrukcyjne i rozwiązania elementów konstrukcyjnych 70
4.1. Uwagi wstępne 70
4.2. Betony nowej generacji 71
4.3. Kompozyty polimerowe 73
4.4. Materiały metalowe 81
4.4.1. Informacje wstępne 81
4.4.2. Właściwości mechaniczne lin stalowych 86
4.4.3. Cięgna stalowe we współczesnych, odpowiedzialnych mostach dla pieszych 92
4.5. Drewno i materiały drewnopodobne 100
5. Przykłady współczesnych rozwiązań architektonicznych, materiałowych i konstrukcyjnych mostów dla pieszych 105
5.1. Uwagi wstępne 105
5.2. Realizacje zagraniczne 105
5.3. Realizacje krajowe 152
5.4. Inne ciekawe rozwiązania architektoniczno-konstrukcyjne 175
6. Mechanika mostów dla pieszych w ujęciu systemowym 201
6.1. Pojęcie systemu i modelu matematycznego systemu. Schemat statyczny/dynamiczny układu 201
6.2. Podstawowe założenia i metody normalizacji wielkości (parametrów) występujących w blokach wejścia WE, układu U i wyjścia WY oraz wzajemnych relacji miedzy nimi, przyjęte w eurokodach 204
6.2.1. Informacje wstępne 204
6.2.2. Przyjęta metoda oraz podstawowe założenia 206
6.3. Blok wejścia WE - oddziaływań (obciążeń, wymuszeń) na obiekty (konstrukcje, ustroje) mostowe 207
6.3.1. Uwagi wstępne 207
6.3.2. Klasyfikacja ogólna (mechaniczna) oddziaływań na obiekty budowlane 208
6.3.3. Obciążenia własne i użytkowe 212
6.3.4. Oddziaływania stałe i zmienne 212
6.3.5. Oddziaływania statyczne i dynamiczne 213
6.3.6. Oddziaływania deterministyczne i losowe (przypadkowe) 213
6.3.7. Modele normowe oddziaływań na obiekty budowlane 215
6.3.8. Podstawowe zasady ustalania wartości oddziaływań i ich rozmieszczenia na konstrukcji 215
6.4. Blok układu U - obiektów (konstrukcji, ustrojów) mostowych 223
6.4.1. Modele właściwości mechanicznych i fizycznych materiałów konstrukcyjnych - modele więzów wewnętrznych w materiałach konstrukcyjnych 223
6.5. Blok wyjścia WY - odpowiedzi obiektów (konstrukcji, ustrojów) mostowych 241
6.5.1. Charakterystyka ogólna bloku wyjścia 241
6.5.2. Podstawowe przypadki statyki wybranych ustrojów płaskich 243
6.6. Warunki (stany graniczne) nośności i użytkowalności 258
6.6.1. Według norm krajowych PN i prac związanych 258
6.6.2. Według PN-EN 1990 Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji (2004) 260
7. Charakterystyki dynamiczne 265
7.1. Wprowadzenie 265
7.2. Badania własne charakterystyk dynamicznych różnych mostów dla pieszych 274
7.2.1. Informacje wstępne 274
7.2.2. Rozwiązania konstrukcyjne badanych mostów dla pieszych 275
7.2.3. Częstotliwości i postaci drgań własnych 275
7.2.4. Logarytmiczne dekrementy tłumienia drgań 281
7.2.5. Wnioski z badań i obliczeń 282
7.3. Porównanie charakterystyk dynamicznych różnych mostów dla pieszych 283
8. Oddziaływania dynamiczne na mosty dla pieszych spowodowane przez pojedynczego człowieka 294
8.1. Geometria ruchu człowieka podczas chodu i biegu oraz ogólna analiza sił i momentów spowodowanych chodem lub biegiem 294
8.1.1. Przypadek nieruchomego podłoża lub zaniedbywanie małych drgań podłoża 294
8.1.2. Przypadek ruchomego (drgającego) podłoża przy małych amplitudach drgań 299
8.2. Oddziaływania dynamiczne generowane przez człowieka w różnych warunkach jego aktywności, wynikające z podstawowych zasad mechaniki 300
8.2.1. Podstawowe zasady i twierdzenia dynamiki (kinetyki) układu punktów materialnych 300
8.2.2. Przypadek podłoża nieruchomego lub zaniedbywanie małych drgań konstrukcji podtrzymującej 302
8.2.3. Przypadek znaczących drgań konstrukcji podtrzymującej 304
8.3. Przegląd wyników badań dynamicznych podstawowych modeli dotyczących oddziaływań dynamicznych generowanych przez jedną osobę, bez uwzględnienia wpływu sprzężenia zwrotnego drgający most - poruszający się człowiek 305
8.3.1. Urządzenia i stanowiska pomiarowe 305
8.3.2. Modele oddziaływania dynamicznego przyjmowane zwykle w badaniach 310
8.3.3. Chód i bieg 312
8.3.5. Zestawienia porównawcze wartości współczynników ?ij 337
8.3.4. Rytmiczne podskoki (skoki w miejscu) 328
8.3.6. Rytmiczne przysiady 339
8.3.7. Rytmiczne kołysanie się 344
8.4. Wymuszenia intencjonalne, złośliwe 345
8.5. Metody wyznaczania odpowiedzi mostów dla pieszych przy różnych formach aktywności pojedynczego człowieka 347
8.5.1. Wyznaczanie odpowiedzi mostów dla pieszych z wykorzystaniem programów MES 347
8.5.2. Przybliżone metody szacowania maksymalnych wartości amplitud przyspieszeń drgań generowanych przez pojedynczego człowieka 349
9. Podstawowe przypadki oddziaływania zbiorowego ludzi na pomost bez uwzględnienia interakcji drgająca konstrukcja - poruszający się ludzie 351
9.1. Uwagi wstępne 351
9.2. Współczynnik zwiększający M uwzględniający efekt dynamicznego oddziaływania więcej niż jednej osoby 355
10. Oddziaływania dynamiczne generowane przez jedną lub więcej osób z uwzględnieniem interakcji drgająca konstrukcja - poruszający się człowiek lub interakcji ludzi między sobą 362
10.1. Zjawisko synchronizacji (dostosowania się) poruszającego się człowieka po drgającej konstrukcji 362
10.2. Wyniki badan´ i obserwacji zjawiska synchronizacji 364
10.2.1. Badania laboratoryjne na ruchomych (drgających) platformach 364
10.2.2. Badania i obserwacje na obiektach zrealizowanych 371
10.3. Modele zjawiska synchronizacji (dostosowania się) opracowane przez różnych autorów 376
10.3.1. Model Grundmanna i in. uwzględniający prawdopodobieństwo zaistnienia danej sytuacji 376
10.3.2. Model Dallarda i in. dla mostu Millennium Bridge przy drganiach bocznych 378
10.3.3. Model Nakamury dla mostu T-bridge przy drganiach bocznych 379
10.3.4. Model liniowego sprzężenia zwrotnego Tadli (2004) - drgania boczne 383
10.3.5. Model Newlanda - drgania boczne o małych amplitudach 385
10.3.6. Model Robertsa 388
10.3.7. Liczba Scrutona zjawiska synchronizacji w warunkach interakcji drgający most - piesi 390
10.3.8. Model Żółtowskiego ? drgania pionowe 392
10.3.9. Modele własne zjawiska interakcji drgający most - poruszający się człowiek 397
11. Oddziaływanie wiatru na mosty dla pieszych 428
11.1. Struktura wiatrów silnych w warstwie przyziemnej 428
11.1.1. Wstęp 428
11.1.2. Właściwości powietrza 428
11.1.3. Prędkość wiatru 429
11.1.4. Prędkość charakterystyczna wiatru - makrorejonizacja wiatrowa 431
11.1.5. Pionowy profil wiatru i kategorie chropowatości terenu 432
11.1.6. Ciśnienie prędkości wiatru i współczynnik ekspozycji 437
11.1.7. Parametry fluktuacji prędkości wiatru 438
11.1.8. Ustalenia Eurokodu PN-EN 1991-1-4 (2008) w zakresie struktury i parametrów charakteryzujących wiatr w warstwie przyziemnej 441
11.1.9. Funkcje korelacji 447
11.1.10. Funkcje gęstości widmowej mocy 449
11.2. Krótka charakterystyka oddziaływania wiatru na obiekty mostowe 456
11.3. Statyczne oddziaływania wiatru na smukłe elementy konstrukcyjne obiektów mostowych 457
11.4. Buffeting i jego ujęcie obliczeniowe 462
11.4.1. Uwagi wstępne 462
11.4.2. Modelowanie oddziaływania wiatru wg teorii quasi-ustalonej 463
11.4.3. Podstawowe modele ujęcia obliczeniowego oddziaływania wiatru spowodowanego turbulencją atmosferyczną spotykane najczęściej w normach i dokumentach normalizacyjnych 475
11.5. Wybrane modele sprzężeń aerodynamicznych na przykładzie jednoprzęsłowych, smukłych obiektów poziomych, przy ustalonym napływie powietrza atmosferycznego 488
11.5.1. Model quasi-ustalony 488
11.5.2. Klasyczne zagadnienie flatteru giętego, skrętnego lub giętno-skrętnego przęsła mostu wiszącego lub podwieszonego w modelach Scanlana 492
11.5.3. Wzory uproszczone na wyznaczenie prędkości krytycznej flatteru Vcf 495
11.6. Wzbudzenie wirowe obiektów smukłych i jego ujęcie obliczeniowe 497
11.6.1. Uwagi wstępne 497
11.6.2. Wybrane modele własne krytycznego wzbudzenia wirowego obiektów smukłych o przekrojach poprzecznych zwartych 506
11.6.3. Odpowiedź konstrukcji prostej lub złożonej z konstrukcji prostych w warunkach krytycznego wzbudzenia wirowego 511
11.7. Inne zagadnienia związane z oddziaływaniem wiatru na obiekty mostowe 515
11.7.1. Wzbudzenie wiatrowo-deszczowe 515
11.7.2. Interferencja aerodynamiczna 516
11.7.3. Procedura postępowania w pracach studialnych, dotyczących wpływów wiatru na obiekty mostowe podatne na dynamiczne oddziaływanie wiatru 516
12. Kryteria komfortu użytkowania 517
12.1. Wstęp 517
12.2. Problematyka oceny wpływu drgań na ludzi 517
12.2.1. Zakres częstotliwości drgań 1 ? 80 Hz 517
12.2.2. Zakres częstotliwości drgań 0,063U ? 1,0 Hz 523
12.3. Specyfika oceny wpływu drgań na ludzi w przypadku mostów i mostów dla pieszych 524
12.4. Kryteria komfortu wibracyjnego dla mostów 526
12.5. Kryteria komfortu wibracyjnego i statycznego w odniesieniu do mostów dla pieszych 528
12.5.1. Przegląd kryteriów komfortu spotykanych w literaturze i dokumentach normalizacyjnych do 2005 roku 528
12.5.2. Kryteria komfortu wibracyjnego wg innych norm i dokumentów normalizacyjnych 532
12.5.3. Własne kryteria komfortu wibracyjnego dla pieszych na mostach z uwzględnieniem prawdopodobieństwa generowania drgań 541
12.5.4. Przykłady oceny spełnienia kryteriów komfortu wibracyjnego różnych mostów dla pieszych przy wpływach wiatru 557
12.6. Wnioski i uwagi końcowe 564
13. Tłumiki drgań 566
13.1. Mechaniczne i aerodynamiczne sposoby redukcji drgań budowli i konstrukcji 566
13.2. Tłumiki wiskotyczne (hydrauliczne, lepkie) pasywne 567
13.3. Tłumiki wiskotyczne półaktywne 570
13.4. Strojone tłumiki masowe(STM) 574
13.4.1. Podstawy teorii strojonego tłumika masowego 574
13.4.2. Model matematyczny układu ze strojonymi tłumikami masowymi 577
13.4.3. Podstawowe zależności dla pojedynczego STM przy jednej postaci drgań własnych 582
13.4.4. Wielokrotne strojone tłumiki masowe (WSTM) 584
13.5. Strojone tłumiki wahadłowe 591
13.6. Tłumiki lepkosprężyste 594
13.7. Przykłady zrealizowanych mechanicznych tłumików drgań 596
14. Przykłady obliczeń dynamicznych i aerodynamicznych oraz badań modelowych mostów dla pieszych 604
14.1. Analiza komfortu wibracyjnego jednoprzęsłowych mostów dla pieszych o konstrukcji kratownicowej w funkcji rozpiętości przęsła 604
14.1.1. Uwagi wstępne 604
14.1.2. Opis techniczny i modele obliczeniowe analizowanych mostów 605
14.1.3. Charakterystyki dynamiczne przedmiotowych mostów dla pieszych 607
14.1.4. Wybrane wyniki odpowiedzi dynamicznych badanych konstrukcji wywołanych oddziaływaniem ludzi 609
14.1.5. Sprawdzenie kryteriów komfortu 610
14.1.6. Wnioski dla praktyki inżynierskiej 611
14.2. Analiza drgań mostu dla pieszych nad Drogową Trasą Średnicową w Katowicach, spowodowanych przez ludzi w różnych warunkach ich aktywności 612
14.2.1. Wstęp 623
14.2.2. Krótki opis techniczny i przyjęty model obliczeniowy mostu 613
14.2.3. Charakterystyki dynamiczne mostu 614
14.2.4. Drgania mostu spowodowane przez ludzi 614
14.2.5. Ocena skuteczności działania mechanicznego tłumika drgań 619
14.2.6. Wnioski 622
14.3. Ocena skuteczności działania wielokrotnych strojonych tłumików masowych zainstalowanych na różnych mostach dla pieszych 623
14.3.1. Wstęp 623
14.3.2. Projektowany most dla pieszych w Katowicach 626
14.3.3. Most dla pieszych o konstrukcji kratownicowej i długości przęsła 50 m 637
14.3.4. Wnioski końcowe 644
14.4. Badania modelowe i obliczenia aerodynamiczne projektowanego mostu dla pieszych w Katowicach 645
14.4.1. Wstęp 645
14.4.2. Badania aerodynamiczne modelu sekcyjnego mostu w tunelu aerodynamicznym 646
14.4.3. Obliczenia aerodynamiczne 648
14.4.4. Badania modelowe modelu aeroelastycznego mostu w tunelu aerodynamicznym 654
14.5. Analiza podatności aerodynamicznej różnych mostów dla pieszych 661
14.5.1. Wstęp 661
14.5.2. Opis konstrukcji analizowanych mostów dla pieszych 663
14.5.3. Charakterystyki dynamiczne analizowanych mostów 665
14.5.4. Wyniki obliczeń aerodynamicznych 666
14.5.5. Wnioski 670
14.6. Analiza wpływu sprzężeń aerodynamicznych na odpowiedź dynamiczną dwóch wiszących mostów dla pieszych 672
14.6.1. Wprowadzenie 672
14.6.2. Wyniki analiz 673
14.6.3. Wnioski 674
14.7. Badania modelowe i obliczenia aerodynamiczne mostu pieszo-rowerowego Kazimierz ? Podgórze przez Wisłę w Krakowie 676
14.7.1. Wstęp 676
14.7.2. Krótki opis techniczny mostu 676
14.7.3. Stanowisko pomiarowe, czujniki pomiarowe, aparatura pomiarowa, tory pomiarowe 679
14.7.4. Opis modeli do badań aerodynamicznych 683
14.7.5. Współczynniki aerodynamiczne segmentów przęsła nawietrznego i zawietrznego 686
14.7.6. Współczynniki aerodynamiczne globalnego, sumarycznego oddziaływania wiatru na most 689
14.7.7. Model MES mostu 690
14.7.8. Analiza modalna 693
14.7.9. Modelowanie oddziaływania wiatru 694
14.7.10. Obliczenia aerodynamiczne mostu 698
14.7.11. Analiza wzbudzenia wirowego 700
14.7.12. Komfort pieszych 701
14.8. Badania modelowe i obliczenia aerodynamiczne mostu pieszo-rowerowego Kazimierz ? Ludwinów przez rzekę Wisłę w Krakowie 706
14.8.1. Wstęp 706
14.8.2. Opis konstrukcji mostu 706
14.8.3. Modele do badań 711
14.8.4. Procedura badawcza 712
14.8.5. Wyniki pomiarów 713
14.8.6. Model MES konstrukcji 717
14.8.7. Analiza modalna 718
14.8.8. Modelowanie oddziaływania wiatru 722
14.8.9. Obliczenia aerodynamiczne mostu 726
14.8.10. Wnioski 727
Literatura 729
?
?
?
?
O autorach / z książki
Współautorzy monografii:
Kazimierz Flaga, Renata Kłaput, Marek Pańtak
