ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАГРУЗКАХ И ОПРЕДЕЛЕНИИ УСИЛИЙ

Чтоб уберечь конструкции от разрушения ил появления изъянов, для одних и тех же частей проводятся разные расчёты: проверки на крепкость, устойчивость, выносливость, трещиностойкость (для железобетона) и также проверка по прогибам. В этих расчётах бытуют нагрузки разной величины.

В предстоящем мы будем определять нагрузки нормативные и расчётные ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ. Нормативными именуют средние нагрузки, которые появляются в процессе строительства либо эксплуатации сооружения. Такие нагрузки определяются исходя из фактического веса автомобиля, жд состава, объёма материала, сечений конструкции, покрытий и их удельного веса. Естественно, что за время эксплуатации моста величина нагрузки может отличаться от нормативной (средней) зависимо от огромного ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ количества причин как в огромную сторону, так и в наименьшую. Этими факторами могут быть и возникновение перегруженного тс, динамическая добавка для подвижной нагрузки, дополнительные слои асфальта и т.д. Потому в расчётах мы должны учесть кроме средней (нормативной) нагрузки ещё наивысшую и наименьшую (расчётные). Нормативная нагрузка переводится в расчётную оковём ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ввода коэффициентов надёжности по нагрузке, которые снижают либо увеличивают усилие. Эти коэффициенты соответственно бывают меньше единицы либо же больше.

Усилия определяются для расчёта на крепкость, устойчивость, выносливость и трещиностойкость (для железобетонных конструкций). При всем этом:

- на крепкость и устойчивость ищется наибольшее усилие, которое может появиться за всё ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ время эксплуатации сооружения. Конкретно это усилие приводит к нарушению целостности, утраты стойкости и разрушению конструкции;

- на выносливость рассчитывается условно среднее усилие. Потому что конкретно средние напряжения участвуют в расчётах по усталостному разрушению;

- на трещиностойкость – долгое усилие. Такое усилие должно действовать в протяжении времени, в течение которого вода сумеет проникнуть ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ в открывшуюся под нагрузкой трещинку и добраться до арматуры, начав коррозию.

Точно найти эти усилия нереально, потому для расчёта вводятся последующие допущения:

- Для расчёта на крепкость нагрузки принимаются с динамическим коэффициентом и коэффициентом надёжности по нагрузке. Таким макаром, выходит очень вероятная величина усилия.

- Для расчёта по выносливости нагрузки учитываются без ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ коэффициента надёжности по нагрузке и при уменьшенном динамическом коэффициенте, также в расчёт не принимаются редчайшие сверхтяжёлые нагрузки. Таким макаром, выходит условно-средняя величина усилия.

- Для расчёта по трещиностойкости принимаются нормативные нагрузки без динамического коэффициента и без учёта сверхтяжёлых редчайших нагрузок. Так получаются условно-длительные нагрузки.

- При расчёте по ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ прогибам также принимаются только нормативные нагрузки без динамики.

Тут и дальше усилие по прочности будем писать без штрихов, по выносливости с одним штрихом и по трещиностойкости (нормативное) с 2-мя штрихами – F, F’ и F’’ соответственно.

Разглядим неизменные нагрузки, действующие на сооружения.

Неизменные НАГРУЗКИ

Неизменные нагрузки в мостах обычно составляют наименьшую ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ долю, в отличие от временных нагрузок. Но толика неизменных нагрузок растет с величиной пролёта и в неких системах может превосходить временную.

В неизменных нагрузках выделяют первую и вторую часть неизменных нагрузок. Обычно, к первой части относится свой вес конструкции, ко 2-ой – все другие неизменные нагрузки: вес асфальта, перил, огораживаний и т ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ.д.

Необходимо подчеркнуть, что бывает и другое деление. Так в сталежелезобетонных конструкциях первой частью нагрузок являются те, которые воспринимаются только металлической частью конструкции, а 2-ой частью – нагрузки, воспринимаемые объединённым сталежелезобетонным сечением.

Как было отмечено выше, нормативные нагрузки находятся исходя из фактических объёмов материала и его удельного веса. Объёмный вес для ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ неких материалов представлен в таблицеТаблица 1.

Таблица 1

Материал Объёмный вес, кН/м3, (т/м3)
Бетон, зависимо от класса 21,6-24,5 (2,2 – 2,5)
Сталь 77,0 (7,85)
Балласт под ж/д путь 19,62 (2,0)
Асфальтобетон 22,5 (2,3)
Слой защиты 24,5 (2,5)
Изоляция 9,81 (1,0)
Разглаживающий слой 23,5 (2,4)

В согласовании со СП 35.13330.2011 “Мосты и трубы” (дальше «СП») - для балочных пролётных строений нагрузку от собственного веса ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ допускается принимать умеренно распределённой по длине, если величина её на отдельных участках отклоняется от средней величины менее чем на 10 %.

Нормативную нагрузку от веса мостового полотна 1-го жд пути следует принимать равной:

- При древесных поперечинах и отсутствии тротуаров – 6,9 кН/м пути;

- то же, при 2-ух тротуарах с металлическими консолями и железобетонными плитами ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ настила – 12,7 кН/м пути;

при железобетонных безбалластных плитах без тротуаров – 16,7 кН/м пути;

- то же, с 2-мя тротуарами – 22,6 кН/м пути.

Для железных конструкций вес сварных швов, также выступающих частей прочных болтов с гайками и 2-мя шайбами допускается принимать в процентах к общему весу металла по таблице Таблица 2.

Таблица ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ 2

Железная конструкция Сварные швы, % Выступающие части высоко-прочных болтов, гайки и две шайбы, %
Болтосварная 1,0 4,0
Сварная 2,0 -

Таблица 3

Нагрузки и воздействия Коэффициенты надёжности по нагрузке gf
Все нагрузки и воздействия, не считая обозначенных в данной таблице 1,1 (0,9)
Вес мостового полотна с ездой на балласте под металлическую дорогу, также пути метрополитена и ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ трамвая 1,3 (0,9)
Вес балластного мостового полотна под трамвайные пути на бетонных и железобетонных плитах 1,2 (0,9)
Вес разглаживающего изоляционного и защитного слоёв автодорожных и городских мостов 1,3 (0,9)
Вес покрытия ездового полотна и тротуаров автодорожных и городских мостов, покрытия прохожей части пешеходных мостов 1,5 (0,9)
Вес древесных конструкций в мостах 1,2 (0,9)
Горизонтальное давление грунта от веса насыпи: на ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ опоры мостов (включая устои) 1,4 (0,7)
на звенья труб 1,3 (0,8)
Воздействия подготовительного напряжения (регулирование усилий) при контроле только по деформациям 1,2 (0,8)
Воздействие усадки и ползучести бетона и подготовительного напряжения (регулирование усилий) 1,1 (0,9)
Воздействие осадки грунта 1,5 (0,5)
Примечания 1. Значения gf для мостов на внутрихозяйственных авто дорогах следует принимать такими же, как и для мостов ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ на авто дорогах общего предназначения. 2. Значения gf в скобках следует принимать в случаях, когда при всем этом сочетании нагрузок создаётся более нерентабельное воздействие на элементы конструкции.

В таблице Таблица 3 представлены коэффициенты надёжности для перевода нагрузок из нормативных значений в расчётные.

Величина коэффициента надёжности получена исходя из опыта строительства и эксплуатации сооружений. Так ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ свой вес конструкции может отличаться только на 10 % от нормативной величины (1,1 и 0,9, 1-ая строчка таблицыТаблица 3). Горизонтальное же давление грунта наименее предсказуемо и коэффициент к нему 1,4 и 0,7. Балласт для жд путей может быть подсыпан во время эксплуатации, но не может быть срезан ниже малой отметки, потому значения коэффициента к ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ балласту 1,3 и 0,9. Таким же образом можно разъяснить и другие величины в таблице.

Необходимо подчеркнуть, что на всех загружаемых участках значения для каждой из нагрузок следует принимать схожими во всех случаях, кроме расчётов по стойкости положения. При расчётах на устойчивость положения удерживающие нагрузки вводятся с понижающим коэффициентом, опрокидывающие же – с повышающим ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ.

При расчётах рекомендуется раздельно определять нормативное усилие от первой части неизменных нагрузок и от 2-ой. Конкретно же в расчёты по прочности и стойкости вводить приобретенные значения, умножая их на коэффициенты надёжности по нагрузке.

Дальше приведём пример загружения балочно-консольной системы неизменными нагрузками. Схема изображена на рисунке

Набросок 1.

Подсчитаем нормативные нагрузки.

Свой ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ вес конструкции примем gсв = 60 кН/мп (6,12 тс/мп).

Толщина асфальта 0,15 м, ширина моста 6,9 м, удельный вес 22,5 кН/м3, тогда вес дорожной одежки (без учёта других слоёв) gасф = 6,9∙0,15∙22,5 = 23,3 кН/мп (2,37 т/мп).

Вес перил (погонным весом 0,5 кН/мп) gп = 2∙0,5 = 1 кН/мп (0,102 тс/мп)

Вес огораживаний gогр = 2∙1 = 2 кН/мп (0,204 тс ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ/мп)

Будем определять реакцию в левой опорной части моста. Создадим это, обратившись к полосы воздействия.

Площадь положительной части полосы воздействия Ω+ = 24,9 м, площадь отрицательной Ω- = 4,02 м, суммарная площадь ΩΣ = Ω+ - Ω- = 24,9 - 4,02 = 20,88 м.

Набросок 1. Схема консольного моста, приложение неизменных нагрузок и линия воздействия реакции для левой опорной части.

Расчёт суммы нормативных нагрузок 60+23,3+1+2 = 86,3 кН ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ/мп (8,80 тс/мп)

Расчётных наибольших 60∙1,1+23,3∙1,5+1∙1,1+2∙1,1 = 104,25 кН/мп (10,63 тс/мп)

Расчётных малых 60∙0,9+23,3∙0,9+1∙0,9+2∙0,9 = 77,67 кН/мп (7,92 т/мп)

Для последующих вычислений бывает комфортно вычислить малый и наибольший приведённый коэффициент надёжности по нагрузке.

Сейчас найдём усилия. Нередко при нормативном усилии ставят штришок, чтоб не путать его с расчётным. Например – Q’’, M’’.

Нормативное –

Расчётное наибольшее (к ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ расчёту на крепкость и устойчивость) –

Расчётное малое –

Необходимо подчеркнуть, что в приведённом примере конструкция в поперечном направлении представляет собой единую опору и все нагрузки, находящиеся на мосту воспринимаются этой опорой невзирая на их размещение в поперечном направлении. Если б конструкция состояла из нескольких балок в поперечном направлении, нагрузку пришлось бы ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ разделять меж этими элементами. Дальше этот вопрос рассмотрен в главе «Коэффициент поперечной установки».

Также к неизменным нагрузкам относится давление грунта, которое будет рассмотрено ниже в соответственной главе.

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ

Снутри временных нагрузок есть большая группа, именуемая «временные нагрузки от подвижного состава и пешеходов».

К этим нагрузкам кроме коэффициентов надёжности по ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ нагрузке вводится динамический коэффициент.

Динамический коэффициент (1+μ) указывает во сколько раз фактор приобретенный при динамическом воздействии больше фактора приобретенного при воздействии статическом.

В качестве такового фактора могут выступать усилия, деформации, напряжения и т.п.

Поясним произнесенное графиком который изображён на рисунке Набросок 2. Плавная линия получена при проезде по ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ мосту без динамических воздействий со стороны тс (на очень низкой скорости, при выключенном движке, по мостовому полотну без неровностей и т.д). Линия же с бо́льшим количеством изломов получена при динамическом воздействии на мост (большая скорость движения, работает движок, автомобиль подскакивает на кочках и тд).

Набросок 2. Вычисление ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ динамического коэффициента. По вертикали отложен измеряемый фактор, по горизонтали – положении нагрузки на мосту.

Динамический коэффициент равен ;

В действительности динамический коэффициент находится в зависимости от огромного количества причин (статическая схема сооружения, его материал, вид тс и тд). СП даёт эмпирические коэффициенты, вычисленные при испытаниях различных мостов различными нагрузками.

В некой ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ литературе динамическим коэффициентом именуют μ. Мы же тут и дальше, говоря о динамическом коэффициенте, будем подразумевать (1+μ). Потому динамический коэффициент всегда больше либо равен единице.

Динамический коэффициент вводится только к расчётам по первой группе предельных состояний.

При расчётах на выносливость вводят уменьшенную величину коэффициента, равную .

ПЕШЕХОДНЫЕ НАГРУЗКИ

Разглядим самые обыкновенные – пешеходные нагрузки ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ.

Интенсивность пешеходной нагрузки в согласовании с СП и ГОСТ-ом по авто нагрузкам (ГОСТ 32960-2014) равна:

1. При расчёте мостов –

- 3,0 кПа при учёте вместе с автодорожной нагрузкой;

- 4,0 кПа при отсутствии автодорожной нагрузки.

В СП интенсивность пешеходной нагрузки вместе с автодорожной равна 2,0кПа. СНиП 2.05.03-84* эту же нагрузку определял как p = 3,92-0,0196∙λ, где λ- длина загружения.

Необходимо подчеркнуть ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ, для расчёта салонов публичного транспорта интенсивность нагрузки от толпы принимается еще больше – 7,0 кПа. Но такая нагрузка не может появиться на мосту из-за того, что тротуар не является замкнутым местом и огромное скопление людей выжмет часть толпы на проезжую часть.

По сопоставлению с реальной нагрузкой даже ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ 3,0 кПа является завышенной. При испытании мостов сделать нагрузку таковой интенсивность при помощи толпы фактически нереально. По Еврокоду интенсивность пешеходной нагрузки составляет также 3,0кПа.

2. Для расчёта частей самих тротуаров и перил тротуарная нагрузка принимается при отсутствии других нагрузок при загружении распределённым давлением:

а) при расчёте только частей тротуаров жд мостов и мостов метрополитена ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ с устройством пути на балласте – 10,0кПа, при расчёте частей тротуаров на иных мостах – 4,0кПа;

б) при расчёте перил городских мостов – 1,0кН/м. Эта нагрузка может прикладываться как горизонтально, так и вертикально.

В пт «а» речь идёт уже не о массе, а о складировании щебня либо других ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ материалов при ремонте пути на балласте. Пешеходы на жд мосты не допускаются, а все служебные проходы устраиваются только для работников, занятых эксплуатацией моста, которые никак не могут вызвать нагрузки из первого пт.

3. Для расчёта частей самих тротуаров и перил тротуарная нагрузка принимается при отсутствии других нагрузок при загружении сосредоточенной силой ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ:

а) вертикальное давление – при расчёте частей тротуаров городских мостов – 10,0кН с площадкой рассредотачивания от колеса автомобиля 0,015м2 (0,15х0,1м), иных мостов – 3,4кН;

б) вертикальная либо горизонтальная сила при расчёте перил мостов – 1,27кН.

В пт «а» речь идёт о внештатной ситуации, когда машина при аварии заезжает колесом на пешеходный тротуар ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ.

Перейдём к определению коэффициентов для тротуарной нагрузки.

Коэффициент надёжности по нагрузке γ принимается равным:

а) при расчёте частей пешеходных мостов и тротуаров (не считая тротуаров на мостах внутрихозяйственных дорог и служебных проходов), также перилл городских мостов – 1,4. Этот коэффициент применим только при отсутствии на мосту других подвижных нагрузок либо при ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ расчёте частей тротуара;

б) при расчёте пролётного строения и опор при учёте вместе с другими нагрузками – 1,2;

Необходимо подчеркнуть, что ширина тротуара не может быть меньше 1-го метра потому что, при наименьшей ширине он именуется служебным проходом. Малая ширина служебного прохода – 0,75м. В СП зависимо от этого изменялись коэффициенты надёжности по нагрузке ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ. Потому в СНиПе 1984-го года интенсивность нагрузки зависела от ширины прохода.

Динамический коэффициент к тротуарным нагрузкам равен единице.

(1+μ) = 1

Принципиальное различие подвижных нагрузок от неизменных в том, что мы можем устанавливать их в хоть какое положение, подбирая самые нерентабельные случаи. Естественно, что пешеходные нагрузки можно размещаться только снутри тротуаров ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ.

Погонную пешеходную нагрузку получают умножая интенсивность на ширину тротуара. Дальше загружают линию воздействия, располагая нагрузку только над положительными либо отрицательными участками. При работе с поверхностями воздействия находят положительный и отрицательный объём поверхности воздействия под тротуарами, после этого множат его на интенсивность распределённой нагрузки. Таким макаром получают наибольшее и малое ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ значение нагрузки.

В качестве примера определим опорные реакции в уже известной системе (набросок Набросок 3).

Определим положительное и отрицательное нормативное усилие от пешеходной нагрузки.

Будем считать, что пешеходная нагрузка учитывается вместе с автодорожной нагрузкой, тогда её интенсивность gп = 3,0∙T, где T – ширина тротуара. Потому что в нашем примере два тротуара ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ, то получим

gп = 2∙3,0∙0,75 = 4,5кН/мп (0,46тс/мп)

Найдём положительную и отрицательную нормативную реакцию. Для этого расположим нагрузку так, как это показано на рисункеРисунок 3. Другими словами поначалу только над положительном, а позже только над отрицательным участком полосы воздействия.

Набросок 3. Определение усилий от пешеходной нагрузки.

Нормативные реакции –

Усилия на крепкость (устойчивость)

Расчётное ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ наибольшее –

Расчётное малое –

Потому что 1+μ равен единице, то усилия на выносливость и трещиностойкость будут совпадать с нормативными.

Сейчас найдём суммарные усилия от пешеходных и от неизменных нагрузок, которые мы обусловили в предшествующей главе.

На выносливость и трещиностойкость (нормативные) –

На крепкость (расчётные)


digital-computer-operation.html
digra-chto-iz-chego-sdelano.html
dihanie-dlya-usileniya-krovoobrasheniya-v-glazah-i.html