Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
Obiekt mostowy – budowla komunikacyjna, której
zadaniem jest przeprowadzenie trasy komunikacyjnej
nad przeszkodą (rzeką, drogą, linią kolejową) lub
zastąpienie nasypu.
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
Podstawowymi parametrami
charakteryzującymi obiekt mostowy są:
w kierunku poziomym,
w kierunku pionowym,
położenie w planie
• w kierunku poziomym – przekrój podłużny
mostu:
- rozpiętość teoretyczna (podporowa) przęsła l
t
– pozioma
odległość mierzona wzdłuż przęsła, między punktami
podparcia na dwóch sąsiednich podporach. Punkty te
wyznaczają osie łożysk lub osie podpór;
- długość całkowita obiektu – L
c
– odległość mierzona po osi
podłużnej obiektu,
pomiędzy najdalej wysuniętymi punktami;
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
• w kierunku poziomym – przekrój podłużny mostu:
- rozpiętość przęsła w świetle – l
0
- mierzona wzdłuż osi
przęsła pomiędzy
dwoma miarodajnymi punktami podpór. Punkty te mogą
być wyznaczone przez wielką miarodajną wodę czy
pomiędzy najdalej wysuniętymi punktami podpór
(przestrzeń pod konstrukcjami, pod którymi odbywa się
ruch).
- długość mostu w świetle – L
0
- suma długości w świetle
wszystkich przęseł.
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
• w kierunku poziomym – przekrój poprzeczny
mostu:
- całkowita szerokość pomostu – b
c
– odległość pomiędzy
zewnętrznymi krawędziami przekroju poprzecznego przęsła;
- szerokość użytkowa pomostu – b
u
- suma szerokości
wszystkich pasów
ruchu wraz z pasami bezpieczeństwa, a więc z
wyłączeniem przestrzeni zajętej np. przez urządzenia
bezpieczeństwa ruchu (bariery).
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
• w kierunku
pionowym:
- wysokość konstrukcyjna – h
k
- największa odległość między
dolną krawędzią
przęsła a niweletą drogi na moście lub rzędną główki szyny.
Przy czym dolną krawędź oznacza dowolny element
podwieszony do konstrukcji np. rurociąg lub urządzenie
odwadniające.
- wysokość podporowa– h
p
– odległość między niweletą drogi
na moście nad podporą i górną krawędzią ciosu lub ławy
podłożyskowej;
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
Rys. Przęsło mostu z jazdą
dołem
• w kierunku
pionowym:
-
wysokość ustrojowa– h
u
- odległość mierzona od punktu
podparcia przęsła (od
dolnej krawędzi łożysk) do górnej krawędzi konstrukcji. Z
reguły większa od
wysokości konstrukcyjnej.
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
Rys. Przęsło mostu płytowo-
belkowego
• w kierunku
pionowym:
- wysokość mostu nad terenem – h
t
- największa wysokość
między niweletą osi drogi na moście i terenem (dnem rzeki,
doliny itp.);
- wysokość mostu w świetle– h
0
- najmniejsza odległość
pionowa między dolną krawędzią przęsła a najwyższym
punktem przeszkody pod przęsłem. Punktem tym może być
niweleta drogi pod wiaduktem, rzędna główki szyny lub
poziom wielkiej wody.
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
• położenie w planie:
- kąt skrzyżowania mostu z przeszkodą - α – mierzony w rzucie
poziomym kąt ostry między osią drogi na moście i osią
przeszkody;
- kąt skosu przęsła - β – mierzony w rzucie poziomym kąt ostry
między osią podłużną konstrukcji przęsła i prostą łączącą
punkty podparcia przęsła;
- kąt skosu podpór - γ – mierzony w rzucie poziomym kąt ostry
między licem podpory a osią podłużną konstrukcji przęsła.
A-A – oś drogi,
B-B – oś
konstrukcji,
C-C – oś
przeszkody.
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
geometryczne obiektów mostowych
geometryczne obiektów mostowych
Obciążenia mostów drogowych
Obciążenia mostów drogowych
i kolejowych
i kolejowych
PN-EN 1991-1-3. Eurokod 1: Oddziaływania na
konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne.
Obciążenie śniegiem.
PN-EN 1991-1-4. Eurokod 1: Oddziaływania na
konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne.
Oddziaływania wiatru.
PN-EN 1991-2. Eurokod 1: Oddziaływania na
konstrukcje. Część 2: Obciążenia ruchome mostów
PN-EN 1991-1-5. Eurokod 1: Oddziaływania na
konstrukcje. Część 1-5: Oddziaływania ogólne.
Oddziaływania termiczne
Obciążenie śniegiem może być istotne:
• dla obiektów mostowych zadaszonych;
• w określonych rejonach świata,
• w trakcie budowy obiektów
mostowych
Obciążenia mostów śniegiem
Obciążenia mostów śniegiem
Ogólne zasady oddziaływania quasi-
statycznego wiatru na elementy obiektów
mostowych:
• dotyczy obiektów mostowych o przęsłach:
- nie dłuższych niż 200m i zlokalizowanych nie
wyżej niż 200m
powyżej powierzchni gruntu,
- nie podlegających efektom aerodynamicznym;
• dla przęseł o długości do 40m nie ma
konieczności
uwzględniania wpływów aerodynamicznych;
• nie obejmuje oddziaływania aerodynamicznego
pojazdów.
Obciążenia mostów wiatrem
Obciążenia mostów wiatrem
Obciążenia mostów wiatrem
Obciążenia mostów wiatrem
Powierzchnie oddziaływania
wiatru:
• pomost
• filary
• wyposażenie (bariery,
balustrady itp.)
• pojazdy i tłum
Obciążenia wywołane ruchem na mostach drogowych,
kładkach dla pieszych i mostach kolejowych składają się
z:
obciążeń zmiennych,
obciążeń w wyjątkowych sytuacjach obliczeniowych,
Obciążenia przedstawiane są z użyciem różnych modeli,
ale oddzielnie do obliczeń wytrzymałościowych i do
sprawdzenia na zmęczenie.
Obciążenia ruchome mostów
Obciążenia ruchome mostów
drogowych i kolejowych
drogowych i kolejowych
Zalecane jest, by w normalnych warunkach stosowania (tzn. z
wyłączeniem sytuacji wyjątkowej) obciążenie ruchem i pieszymi
traktowano jako oddziaływania zmienne.
Wartości reprezentatywne – określane w celu
kalibracji głównych
Modeli Obciążeń:
• wartości charakterystyczne - wartości statystyczne
tzn.
odpowiadającymi określonemu
prawdopodobieństwu
przekroczenia podczas trwałości obliczeniowej
mostu lub
wartości nominalne;
• wartości częste;
• wartości nieczęste;
• wartości prawie stałe.
Oddziaływania zmienne
Oddziaływania zmienne
Mosty drogowe
Mosty drogowe
PN-EN 1991-2. Eurokod 1: Oddziaływania na
konstrukcje. Część 2: Obciążenia ruchome mostów
Obszar stosowania:
Modele obciążeniowe podane w EC1 dotyczą tylko mostów drogowych,
których przęsła mają rozpiętość mniejszą od 200m oraz jezdnie nie szersze
niż 42,0m;
Modele i związane z nimi reguły powinny uwzględniać wszystkie normalnie
przewidywalne sytuacje ruchowe, które należy uwzględniać w
projektowaniu;
Oddziaływania zmienne mostów
Oddziaływania zmienne mostów
drogowych
drogowych
Przedstawienie oddziaływań:
• podziały jezdni na pasy umowne,
• położenie i numeracja pasów w
projektowaniu,
• modele obciążeń ruchu drogowego.
Szerokość pasów umownych – w
i
, oraz ich liczbę w
zależności od szerokości jezdni - (Tab.4.1EC):
Wartość „Int” – część całkowita
Szerokość jezdni – „w” - mierzy się między
krawężnikami lub między wewnętrznymi krawędziami
barier ochronnych. Nie uwzględnia się odległości ani
między stałymi barierami ochronnymi lub krawężnikami
pasa dzielącego, ani szerokości tych barier ochronnych.
Oddziaływania zmienne mostów
Oddziaływania zmienne mostów
drogowych
drogowych
Podział jezdni na pasy umowne
Przykład
Dla szerokość jezdni: w = 11m
a szerokość obszaru pozostałego
wynosi:
Oddziaływania zmienne mostów
Oddziaływania zmienne mostów
drogowych
drogowych
gdy jezdnia na moście jest fizycznie podzielona na dwie części w sposób
trwały, to liczbę pasów ruchu ustala się oddzielnie dla każdej części;
w przypadku bariery rozbieralnej jezdnię traktuje się jako całość, łącznie
z pasami awaryjnymi oraz utwardzonym poboczem;
ponumerowanym pasom ruchu przyporządkowuje się schemat i wartość
obciążenia,
jeśli dwie niezależne jezdnie znajdują się na jednym pomoście, nawet gdy
są oddzielone fizycznie, pas o danym numerze może wystąpić tylko raz.
liczbę pasów, ich
położenie na
jezdni i numerację dobiera
się tak,
by efekty wywołane
modelami
obciążeń były najbardziej
niekorzystne ( pas dający
najniekorzystniejszy
skutek
numeruje się jako Pas
Numer 1 itd.);
Zasady położenia i numeracji
Zasady położenia i numeracji
pasów
pasów
obciążenia pionowe (wartości charakterystyczne):
- model obciążenia 1 – LM1,
- model obciążenia 2 – LM2,
- model obciążenia 3 – LM3,
- model obciążenia 4 – LM4;
obciążenia poziome (wartości charakterystyczne):
- siły hamowania i przyśpieszenia,
- siły odśrodkowe;
siły statyczne;
siły dynamiczne.
Modele obciążeń, nie opisują obciążeń
rzeczywistych. Zostały one dobrane i
skalibrowane tak, aby ich skutki przedstawiały
skutki ruchu rzeczywistego.
Modele obciążeń mostów
Modele obciążeń mostów
drogowych
drogowych
Obciążenia skupione i równomiernie rozłożone, które obejmują większość
skutków ruchu samochodów ciężarowych i osobowych, służące do
sprawdzeń ogólnych. Składa się z dwóch układów częściowych:
• Dwuosiowe Obciążenia Skupione (tandem TS):
Ciężar na oś (na koło przypada połowa obciążenia nacisku
osi):
α
Qi
*Q
ik
np. w mostach bez znaków
drogowych
Model obciążenia pionowego 1
Model obciążenia pionowego 1
(LM1)
(LM1)
• Równomiernie Rozłożone Obciążenia (układ UDL):
Ciężar -
α
iq
*q
ik
„Qik” - wartość obciążenia zależnego od numeru pasma „i”;
„qik” - wartość obciążenia.
Współczynniki korekcyjne zależne są od klasy drogi lub
spodziewanego ruchu (ustalane z administracją drogową).
Przyjmuje się:
W modelu tym wybiera się położenia pasów numerowanych i umiejscowieniu
układów tandemowych. Stosowany w każdej sytuacji obliczeniowej.
W przypadku sprawdzeń lokalnych układ tandemowy należy ustawiać w
najbardziej niekorzystnym położeniu.
-
powierzchni
a kontaktu
koła
Rys 4.2a) Zastosowanie
Modelu Obc. 1
Rys 4.2b) Zastosowanie układów
tandemowych
do sprawdzeń lokalnych
Model obciążenia pionowego 1
Model obciążenia pionowego 1
(LM1)
(LM1)
Model obciążenia pionowego 1
Model obciążenia pionowego 1
(LM1)
(LM1)
Podstawowe wartości obciążeń – Tab. 4.2 EC:
Wykorzystywany jest niezależnie od modelu 1 i powinien być
używany do sprawdzeń lokalnych. Pojedyncza oś przyłożona na
powierzchniach kontaktowych specjalnych opon, stosowana
przy obliczaniu bardzo krótkich elementów konstrukcyjnych.
Składa się z pojedynczej osi -
β
Q
*Q
ak
,
gdzie:
„Q
ak
” - wartość obciążenia równa
400kN.
„β
Q
”- odpowiada wartości α
Qi
z
LM1
Rys 4.3 Zastosowanie Modelu
Obc. 2
1-
krawęż
nik
kierunek osi
podłużnej
mostu
Ustawia się je w dowolnym
miejscu
jezdni, tak aby uzyskać
ekstremalną
wartość sił wewnętrznych.
Stosowany w każdej sytuacji
obliczeniowej.
Model obciążenia pionowego 2
Model obciążenia pionowego 2
(LM2)
(LM2)
Zbiór zestawów nacisków osi przedstawiający
pojazdy specjalne (np. dla transportu przemysłowego),
które mogą być włączone do ruchu na drogach na
podstawie zezwolenia. Stosowany jest tylko na specjalne
życzenie, w niektórych sytuacjach obliczeniowych.
Rys 4.4
Zastosowanie
Modelu
Obc. 3
Wprowadzono 8 klas pojazdów specjalnych.
Liczba rozpatrywanych modeli może być różna. Pojazdy te
ustawia się na jednym (nr 1) pasie obciążenia lub na
dwóch sąsiednich (nr 1 i 2). Obciążenie ustawiane jest w
możliwie najniekorzystniejszych położeniach jezdni.
Model obciążenia pionowego 3
Model obciążenia pionowego 3
(LM3)
(LM3)
Obciążenie tłumem pieszych przedstawiane w postaci
obciążenia równomiernie rozłożonego o intensywności
5,0kN/m².
Nie mnoży się go dodatkowo przez współczynnik
dynamiczny.
Stosowany jest na specjalne życzenie.
Powinno być ustawione na odpowiednich odcinkach
długości i szerokości pomostu, z wyłączeniem pasa
dzielącego.
Uwzględnia się go wyłącznie z sytuacją przejściową.
Model obciążenia pionowego 4
Model obciążenia pionowego 4
(LM4)
(LM4)
Siły hamowania i przyśpieszenia
Q
lk
- przyjmowane jako siły podłużne zaczepione na poziomie jezdni o
wartości:
gdzie:
L- długość pomostu lub rozpatrywanej jego części
r - promień krzywizny osi środkowej jezdni [m],
Q
v
- całkowity maksymalny ciężar pionowy obciążeń skupionych
tandemowych głównego układu obciążenia.
Siła odśrodkowa Q
tk
- przyjmowane jako siły działające po promieniu łuku i
zaczepiona na
poziomie nawierzchni, o wartościach podanych w Tab.
7.16.
Obciążenia poziome – wartości
Obciążenia poziome – wartości
charakterystyczne
charakterystyczne
Jednoczesność występowania podanych układów
obciążeń jest uwzględniona przez rozpatrywanie grup
obciążenia.
Przewiduje się 5 grup obciążenia, które są kombinacją
różnych modeli obciążeń oraz dodatkowych sił od
hamowania i sił odśrodkowych.
Grupy obciążeń ruchomych mostów
Grupy obciążeń ruchomych mostów
drogowych
drogowych
Obciążenie chodników i kładek dla
Obciążenie chodników i kładek dla
pieszych
pieszych
Jako obciążenie normatywne przyjmuje się obciążenie
równomiernie rozłożone o wartości q
k
= 5kN/m², jednakże
w przypadku kładek dla pieszych, o rozpiętości
poszczególnych przęseł przekraczającej 10m, powinny być
uwzględniane następujące wartości:
gdzie: L- rozpiętość przęsła
[m]
W przypadku mostów
drogowych z chodnikami
lub ścieżkami
rowerowymi powinna być
uwzględniana tylko
wartość 5kN/m² .
Obciążenie tłumem pieszych przyjmuje się o wartości 2,5kN/m².
Ruch odbywający się na mostach wywołuje widmo naprężeń, które
może powodować zmęczenie. Zależy od geometrii pojazdów, obciążeń
osi,
rozstawu pojazdów, składu ruchu i jego skutków dynamicznych.
Określono 5 modeli obciążeń zmęczeniowych składających się z sił
pionowych:
Model Obciążenia Zmęczeniowego 1 (podobny do LM1);
Model Obciążenia Zmęczeniowego 2 (zestaw „częstych”
samochodów ciężarowych);
Model Obciążenia Zmęczeniowego 3 (model pojedynczego
pojazdu);
Model Obciążenia Zmęczeniowego 4 (zestaw „standardowych”
samochodów ciężarowych);
Model Obciążenia Zmęczeniowego 5 (oparty na danych z z
pomiarów ruchu drogowego).
Modele obciążeń zmęczeniowych
Modele obciążeń zmęczeniowych
Oddziaływania w sytuacjach
Oddziaływania w sytuacjach
obliczeniowych wyjątkowych
obliczeniowych wyjątkowych
Uwzględnia się je jeśli nie przewidziano zabezpieczeń
ochronnych
przed:
• wjechaniem pojazdu na chodnik,
• uderzeniem pojazdu w podporę,
• uderzeń łodzi, statków lub samolotów ( nad kanałami i
wodą żeglowną).
Obciążenia wyjątkowe są przyjmowane zawsze ze
współczynnikiem obciążeniowym γA=1
Siły uderzenia od pojazdów pod mostem:
siły uderzenia filary oraz inne elementy
podporowe;
siły uderzenia w pomosty;
Oddziaływania pojazdów na moście:
pojazdy na chodnikach i ścieżkach rowerowych;
siły uderzenia w krawężniki;
siły uderzenia w elementy konstrukcyjne.
Oddziaływania w sytuacjach
Oddziaływania w sytuacjach
obliczeniowych wyjątkowych
obliczeniowych wyjątkowych
Mosty kolejowe
Mosty kolejowe
PN-EN 1991-2. Eurokod 1: Oddziaływania na
konstrukcje. Część 2: Obciążenia ruchome mostów
• ruchome obciążenia pionowe:
- model obciążenia „71”,
- model obciążenia „SW”,
- model obciążenia „pociąg bez ładunku”,
- model obciążenia „HSLM”;
• obciążenia pionowe nasypów;
• efekty dynamiczne;
• ruchome obciążenia poziome:
- siły odśrodkowe,
- siły uderzenia bocznego,
- siły przyśpieszania i hamowania;
• oddziaływań aerodynamicznych od przejeżdżających
pociągów.
Obciążenia mostów kolejowych
Obciążenia mostów kolejowych
Przedstawia statyczny efekt obciążenia pionowego
wywołany normalnym ruchem kolejowym.
Rys.6.1 Wartości charakterystyczne obciążeń pionowych modelu 71
Do określenia wartości obliczeniowych mnoży się
wartości
charakterystyczne przez współczynnik α równy jednej z
wartości:
w zależności od kategorii linii
kolejowej.
Model obciążenia pionowego 71
Model obciążenia pionowego 71
• Model SW/0
- przedstawia statyczny efekt obciążenia pionowego
wywołany
normalnym ruchem kolejowym na belkach ciągłych.
• Model SW/2
- przedstawia statyczny efekt obciążenia pionowego
wywołany
ciężkim ruchem kolejowym.
Rys.6.2 Model obciążenia SW/0 i SW/2
Tab.6.1 Wartości charakterystyczne obciążeń
pionowych w modelach SW/0 i SW/2
Model obciążenia pionowego SW
Model obciążenia pionowego SW
• Model obciążenia pionowego „pociąg bez
ładunku”:
- składa się z obciążenia pionowego równomiernie
rozłożonego o
wartości charakterystycznej 10,0kN/m.
• Model obciążenia pionowego „HSLM”:
- przedstawia obciążenia od pociągów pasażerskich
przy
prędkościach powyżej 200km/h.
Pozostałe modele obciążenia
Pozostałe modele obciążenia
pionowego
pionowego
Współczynnik dynamiczny
Współczynnik dynamiczny
W projektowaniu kolejowych obiektów mostowych
należy uwzględnić współczynnik dynamiczny, którego
wartość zależna jest od jakości utrzymania toru:
• w przypadku starannego utrzymania
toru:
• w przypadku typowego utrzymania
toru:
L – długość miarodajna, przyjmowana zgodnie z
Tab. 6.2 EC
przy
:
przy
:
Współczynnik uwzględnia zwiększenie naprężeń w
konstrukcji, jednak nie uwzględnia skutków rezonansu
i nadmiernych drgań pomostu. Stosowany jest tylko do
prędkości do 200km/h.
Siła odśrodkowa
– obliczana w wypadku występowania zakrzywienia toru na
moście, na całej długości lub na jego części:
gdzie:
Q
tk
,q
tk
- wartości charakterystyczne sił
ośrodkowych [kN, kNm],
Q
vk
,q
vk
- wartości charakterystyczne obciążeń
pionowych,
f- współczynnik redukcyjny,
v- prędkość max [m/s],
g- przyśpieszenie ziemskie,
r- promień krzywizny [m].
Przyjmuje się, że działa na zewnątrz w kierunku poziomym
na wysokości 1,8m nad płaszczyzną jazdy.
Obciążenia poziome – wartości
Obciążenia poziome – wartości
charakterystyczne
charakterystyczne
Siły uderzeń bocznych:
– siła skupiona działająca poziomo na poziomie główki
szyny, prostopadle do osi toru.
Wartość charakterystyczna wynosi: Q
sk
= 100kN.
Wartość obliczeniowa - Q
sk
*α , gdzie α≥1
Siły przyśpieszenia i hamowania:
- przyjmowane w postaci sił równomiernie rozłożonych na
długości linii wpływu L
a,b
działających na poziomie główki
szyny w kierunku podłużnym toru.
Wartości charakterystyczne:
siła przyśpieszenia: Q
lak
= 33[kN/m] , L
a,b
[m]<1000[kN]
dla modeli: 71, SW/0, SW/2 i
HSLM
siła hamowania: Q
Ibk
= 20[kN/m] , L
a,b
[m]<6000[kN]
dla modeli: 71, SW/0 i HSLM
Q
Ibk
= 35[kN/m] , L
a,b
[m]
dla modelu: SW/2
Obciążenia poziome – wartości
Obciążenia poziome – wartości
charakterystyczne
charakterystyczne
Sytuacja wyjątkowa
Sytuacja wyjątkowa
Projektując nowe bądź sprawdzając istniejące obiekty
mostowe, należy uwzględnić możliwość wykolejenia
taboru, które należy traktować jako wyjątkową sytuację
obliczeniową. W obliczeniach uwzględnia się dwa
przypadki:
• Sytuacja obliczeniowa I: wykolejenie taboru kolejowego z
wykolejonymi pojazdami pozostają na obszarze toru na
przęśle po ich zatrzymaniu za pomocą sąsiedniej szyny
lub wystającej ściany:
• Sytuacja obliczeniowa II: wykolejenie taboru kolejowego
z wykolejonymi pojazdami zawieszonymi na krawędzi
mostu i obciążającymi krawędź przęsła:
Sytuacja wyjątkowa
Sytuacja wyjątkowa