Нагрузки воздействия и их коэффициенты

При расчете элементов моста учитываются следующие виды нагрузок:

а) постоянные:

ü собственный вес конструкций;

ü вес балласта с частями пути;

б) временные (от подвижного состава):

ü вертикальные;

ü горизонтальная (продольная нагрузка от торможения);

в) прочие:

ü ветровая;

ü сейсмическое воздействие;

ü строительные нагрузки.

При сочетании нагрузок вводятся коэффициенты сочетаний h, учитывающие вероятности одновременного появления расчетных нагрузок.

Величины нагрузок и воздействий для расчета элементов по всем группам предельных состояний принимают с коэффициентами надежности по нагрузке g_f и динамическими коэффициентами (1+m) или (1+2/3m).

Нормативная временная вертикальная нагрузка от подвижного состава на железных дорогах (СК) принята в виде объемлющих максимальных эквивалентных нагрузок v,т/м в соответствии с приложением 5 СНиП 2.05.03-84*. Временную вертикальную нагрузку от порожнего подвижного состава следует принимать равной 13,7 кН/м (1,40 тс/м) пути. С пересчетом на КПУ получаем нагрузку, равную 1,7 тс/м.

Загружения моста указанными нагрузками должны создавать в рассчитываемых элементах наибольшие усилия, в установленных нормами местах конструкции – максимальные перемещения (деформации).

Усилия (рассматриваемого знака) по линиям влияния, состоящим из нескольких участков, следует определять суммированием результатов загружения отдельных, рядом расположенных участков всей или части линии влияния.

В соответствии с очертанием линий влияния и значениями величин l и a для участков следует загружать:

два участка рассматриваемого знака, расположенные рядом или разделенные участком иного знака, при общей длине этих (двух или трех) участков менее 80 м;

один участок рассматриваемого знака при длине 80 м и более;

остальные участки того же знака — нагрузкой 9,81 K кН/м (K тс/м) пути.

Разделяющие участки иного знака следует загружать нагрузкой 13,73 кН/м (1,4 тс/м) пути, а при наличии таких участков длиной до 20 м один из них не загружают.

 

Нормативную горизонтальную продольную нагрузку от торможения или сил тяги подвижного состава следует принимать равной 10% от веса нормативной временной вертикальной подвижной нагрузки.

Динамический коэффициент 1+ m к нагрузкам от подвижного состава железных дорог следует принимать равным  но не менее 1,15.

Коэффициенты надежности по нагрузке  для железнодорожных нагрузок СК следует принимать равными:

 

	Коэффициент надежности по нагрузке  при расчете
Воздействие	конструкций мостов в зависимости от длины загружения l*, м			звеньев труб
	0	50	150 и более
Вертикальное	1,30	1,15	1,10	1,30
Горизонтальное	1,20	1,10	1,10	1,20
Давление грунта от подвижного состава на призме обрушения	1,20 независимо от длины загружения			-

* Здесь l — длина загружения линии влияния за вычетом длины участков, загруженных порожним составом (при  = 1); для промежуточных значений следует принимать по интерполяции.

Нормативную величину ветровой нагрузки W_n следует определять как сумму нормативных значений средней W_m и пульсационной W_p составляющих:

.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W_m на высоте z над поверхностью воды или земли определяется по формуле

,

где  — нормативное значение ветрового давления, принимаемое по СНиП 2.01.07-85 в зависимости от ветрового района территории РФ, в котором возводится сооружение;

k — коэффициент, учитывающий для открытой местности (типа А) изменение ветрового давления по высоте z, принимаемый по СНиП 2.01.07-85;

 — аэродинамический коэффициент лобового сопротивления конструкций мостов и подвижного состава железных дорог и метрополитена, приведенный в обязательном приложении 9* СНиП 2.05.03-84*.

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки W_p на высоте z следует определять по указаниям, содержащимся в СНиП 2.01.07-85:

,

гдеx — коэффициент динамичности;

L — коэффициент пульсации давления ветра на уровне z;

v — коэффициент пространственной корреляции пульсации давления для расчетной поверхности сооружения.

При определении пульсационной составляющей ветровой нагрузки применительно к конструкциям мостов допускается руководствоваться следующим:

а) произведение коэффициентов Lv принимать равным:

0,55 — 0,15 l/100, но не менее 0,30,

где l — длина пролета или высота опоры, м;

б) Коэффициент динамичности принимается равным 1,2, если:

балочное пролетное строение является неразрезным;

Горизонтальную поперечную ветровую нагрузку, действующую на отдельные конструкции моста, а также на поезд, находящийся на железнодорожном мосту, следует принимать равной произведению интенсивности ветровой нагрузки на рабочую ветровую поверхность конструкции моста и подвижного состава.

Рабочую ветровую поверхность конструкции моста и подвижного состава следует принимать равной:

для пролетных строений со сплошными балками и прогонов деревянных мостов — боковой поверхности наветренной главной балки или коробки и наветренного прогона;

для сплошных опор — площади проекции тела опоры от уровня грунта или воды на плоскость, перпендикулярную направлению ветра;

для железнодорожного подвижного — площади сплошной полосы высотой 3 м с центром давления на высоте 2 м от головки рельса.

Распределение ветровой нагрузки по длине пролета допускается принимать равномерным.

Строительные нагрузки, действующие на конструкцию при монтаже или строительстве (собственный вес, вес подмостей, кранов, работающих людей, инструментов, мелкого оборудования, односторонний распор и др.), а также при изготовлении и транспортировании элементов следует принимать по проектным данным с учетом предусматриваемых условий производства работ и требований СНиП III-4-80*.

Расчет конструкций и оснований зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, должен выполняться на основные и особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий.

При расчете зданий и сооружений на сочетание нагрузок значения расчетных нагрузок следует умножать на коэффициенты сочетаний, принимаемые по табл. 2 СНиП II-7-81^*.

Горизонтальные нагрузки от масс на гибких подвесках, температурные климатические воздействия, ветровые нагрузки, динамические воздействия от оборудования и транспорта, тормозные и боковые усилия от движения кранов при этом не учитываются.

Сейсмические воздействия могут иметь любое направление в пространстве.

Расчетная сейсмическая нагрузка S_ik в выбранном направлении, приложенная к точке k и соответствующая i – му тону собственных колебаний зданий или сооружений (кроме гидротехнических сооружений), определяется по формуле:

S_ik= K₁ S_0ik,

где К₁ – коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений, принимаемый по табл. 3 СНиП II-7-81^*;

S_оik – значение сейсмической нагрузки для i-го тона собственных колебаний здания или сооружения, определяемое в предположении упругого деформирования конструкций по формуле:

S_oik = Q_k A_biK_yh_ik,

где: Q_k – вес здания или сооружения, отнесенный к точке k, определяемый с учетом расчетных нагрузок на конструкции согласно п. 2.1 (рис. 1);

А – коэффициент, значение которого следует принимать равным 0,4 для расчетной сейсмичности 9 баллов;

b_i – коэффициент динамичности, соответствующий i-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, принимаемый согласно п. 2.6;

K_y – коэффициент, принимаемый по табл. 6 СНиП II-7-81^*;

h_ik – коэффициент, зависящий от формы деформации здания или сооружения при его собственных колебаниях по i – му тону и от места расположения нагрузки.

Усилия в конструкциях зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, а также в их элементах, следует определять с учетом не менее трех форм собственных колебаний, если периоды первого (низшего) тона собственных колебаний T₁ более 0,4 с, и с учетом только первой формы, если Т₁ равно или менее 0,4 с.

Расчетные значения поперечной и продольной сил, изгибающего и опрокидывающего моментов, нормальных и касательных напряжений N_p в конструкциях от сейсмической нагрузки при условии статического действия ее на сооружение следует определять по формуле:

N_p = ,

где: N_i – значения усилий или напряжений в рассматриваемом сечении, вызываемых сейсмическими нагрузками, соответствующими i – й форме колебаний;

n – число учитываемых в расчете форм колебаний.

Расчет зданий и сооружений с учетом сейсмического воздействия, как правило, производится по предельным состояниям первой группы. В случаях, обоснованных технологическими требованиями, допускается производить расчет по второй группе предельных состояний.

При расчете мостов с учетом сейсмических воздействий коэффициенты сочетания h следует принимать равными:

- для постоянных нагрузок и воздействий, для сейсмических нагрузок, учитываемых совместно с постоянными нагрузками, а также с воздействием трения от постоянных нагрузок в подвижных опорных частях, — 1;

- для сейсмических нагрузок, действие которых учитывается совместно с нагрузками от подвижного состава железных дорог, — 0,8;

- для нагрузок от подвижного состава железных дорог — 0,7;

При прочих расчетах конструкций мостов сейсмическую нагрузку, вызванную вертикальной составляющей колебаний грунта, допускается не учитывать. Сейсмические нагрузки, вызванные горизонтальными составляющими колебаний грунта, направленными вдоль и поперек оси моста, следует учитывать раздельно.

При расчете мостов сейсмические нагрузки следует учитывать в виде возникающих при колебаниях основания сил инерции частей моста и подвижного состава.

При расчете мостов произведение коэффициентов K₁ и А следует принимать равным 0,1 при расчетной сейсмичности 9 баллов. Коэффициент b_i следует определять независимо от категорий грунтов.