Schematy obciążeń

zmiennych dla mostów

Rafał Kotowicz

Mikołaj Pawełczak

WIADOMOŚCI OGÓLNE

 mosty, wiadukty i estakady w ciągu lini kolejowych lub

tramwajowych oraz dróg kołowych,

 kładki dla pieszych, schody oraz pochylnie w ciągach dla

pieszych,

 przepusty, przejazdy i przejścia pod torami kolejowymi lub

jezdniami drogowymi oraz płytkie tunele pod szlakami
komunikacyjnymi,

 ściany oporowe oraz inne budowle oporowe utrzymujące w

stanie stateczności grunty rodzime i nasypowe korpusu
drogowego, kolejowego lub innej budowli komunikacyjnej.

Obiekty mostowe:

 Układ podstawowy P- obciążenia podstawowe
 Układ dodatkowy PD – obciążenia podstawowe i niektóre

dodatkowe które mogą wystąpić równocześnie

 Układ wyjątkowy PW- obciążenia podstawowe i jedno z

wyjątkowych oraz te z dodatkowych które występują lub mogą
występować równocześnie z obciążeniem wyjątkowym

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

OBCIĄŻENIA PODSTAWOWE:

• Obciążenia stałe

• ciężar własny konstrukcji
• elementy wyposażenia
• ciężar nawierzchni
• parcie gruntu
• parcie wody

KOMBINACJE OBCIĄŻEŃ

OBCIĄŻENIA PODSTAWOWE:

• obciążenia zmienne

• Obciążenia taborem z uwzględnieniem wpływów

dynamicznych i sił odśrodkowych

• Parcie gruntu przy naziomie obciążonym
• Obciążenie tłumem pieszych
• Hamowanie i przyspieszanie pojazdów
• Obciążenia wywołane przewidywanym osiadaniem podpór,

zmianami temperatury lub inne obc. zmienne, jeśli wpływ
każdego z nich jest większy niż wpływ innych zmiennych
obciążeń.

OBCIĄŻENIA DODATKOWE:

• Obciążenia wywołane zmianami

temperatury

• Przewidywane osiadanie podpór gdy

obciążenie to nie jest większe od
pozostałych obc. zmiennych

• Obciążenia w czasie budowy

OBCIĄŻENIA WYJĄTKOWE:

• Obciążenia wynikłe przy wykolejeniu taboru kolejowego lub

tramwajowego

• Obciążenia wynikłe przy najeździe taboru samochodowego na

chodnik w odniesieniu do konstrukcji chodnika

• Obciążenie konwojowane (ponadnormowe)
• Obciążenie wymuszone nieprzewidywanymi osiadaniami i innymi

ruchami podpór

WARTOSCI WSPÓŁCZYNNIKÓW OBCIĄŻEŃ γ

f

WARTOSCI WSPÓŁCZYNNIKÓW OBCIĄŻEŃ γ

f

OBCIĄŻENIA STAŁE NA OBIEKTY MOSTOWE

Wartość obciążenia od ciężaru własnego nawierzchni q

n

uzyskuje się poprzez wymnożenie ciężaru objętościowego
poszczególnych warstw nawierzchni przez ich grubość

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH OBIEKTÓW MOSTOWYCH

 Obciążenie taborem samochodowym i pojazdami

samochodowymi elementów głównych i pomostów

Obiekty mostowe w ciągu dróg samochodowych należy projektować
na jedna z poniższych klas obciążeń

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH OBIEKTÓW MOSTOWYCH

Schemat obciążenia należy przyjmować wg. poniższych rysunków.

Schemat obciążenia pojazdem typu K składa się z
obciążenia równomiernie rozłożonego q oraz ośmiu sił skupionych P.

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH OBIEKTÓW MOSTOWYCH

Schemat obciążenia pojazdem typu S składa się z
dwunastu sił skupionych P

i

ustawionych jak na rysunku.

Do obliczeń należy przyjmować ten schemat obciążenia (K, S)
który powoduje
powstawanie sił wewnętrznych o największych wartościach

Przy obciążeniu elementów o rozpiętości większej od 4,8m obciążenie K można
zastąpić obc. równomiernie rozłożonym na długości 4,8m.
Obciążenie K należy stosować ze współczynnikiem dynamicznym

f

gdzie l = rozpiętość teoretyczna przęsła

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH
OBIEKTÓW MOSTOWYCH

Dla L >= 70,0m,
φ=1,00

Elementy pomostu należy obliczać na obciążenie pojazdem typu
K wg rys. 5 lub na obciążenie dwoma samochodami typu S
ustawionymi wg rys. 6 i tabl. 4 ze współczynnikiem
dynamicznym wg wzoru

Przy obciążeniu taborem samochodowym i pojazdami
samochodowymi elementów pomostów wymiary pola nacisku
kół obciążenia K lub samochodów S należy przyjąć 0,20 x 0,60
m niezależnie od klasy obciążenia K.

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH
OBIEKTÓW MOSTOWYCH

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH
OBIEKTÓW MOSTOWYCH

Obciążenie taborem tramwajowym

Obciążenie to należy przyjmować zgodnie z poniższym rysunkiem
niezależnie
od klas obciążenia ruchem samochodowym. Pociągi tramwajowe należy
ustawiać
tak by uzyskać jak najniekorzystniejsze wartości sił i przemieszczeń

OBCIĄŻENIA ZMIENNE DROGOWYCH
OBIEKTÓW MOSTOWYCH

Gdy jezdnia drogowa i wyodrębnione torowisko tramwajowe usytuowane
są na
tej wspólnej konstrukcji niosącej, jako obciążenie miarodajne należy
przyjmować łączne
obciążenie określone klasą taboru samochodowego oraz tramwajowego.
Dla torowisk tramwajowych niewyodrębnionych z jezdni obciążenie
miarodajne
przyjmuje się jako najniekorzystniejsze z następujących:

- obciążenie q na całej szerokości jezdni i torowiska oraz obciążenia K

ustawionego w

sposób najbardziej niekorzystny
- obciążenie q na jezdni drogowej oraz obciążenie K oraz tabor
tramwajowy na torowisku

W obciążeniach należy założyć możliwość przesunięcia taboru tramwajowego
o 1m od osi torowiska ze względu na wykolejenie się.

Wpływ dynamicznego obciążenia uwzględnia się stosując współczynnik
dynamiczny wyrażony wzorem

gdzie l – teoretyczna rozpiętość przęsła

Obciążenia zmienne

Klasy obciążeń

Wartość obciążeń dla klasy podstawowej oznaczonej jako klasa
k=0 są następujące:
P=250kN
P=80kN/m
Mnożniki obciążeń klas wyższych od klasy 0 oznaczono symbolem

α

+k, zaś niższych

α

-k, gdzie k jest liczbą klasy.

+k

α +k

-k

α -k

0

1,00

0

1,00

+1

1,10

-1

0,90

+2

1,21

-2

0,81

+3

1,33

-3

0,73

O klasie obciążeń obiektów mostowych leżących w ciągu
określonych linii decyduje administracja kolejowa. Miarą klasy dla

istniejących obiektów jest współczynnik

α

k

Obciążenia zmienne

Obciążenie taborem kolejowym – schemat obciążenia

Dla mostów w ciągu linii normalnotorowych należy
przyjmować obciążenia wg poniższego schematu
uwzględniając współczynniki klasy obciążeń.

Obciążenie taborem kolejowym – schemat obciążenia
zastępczego

Można stosować obciążenie zastępcze:
a) Równomiernie rozłożone na dł. 6,40m
b) Równomiernie rozłożone przy podsypce o grubości

przynajmniej 0,5m od wierzchu podkładu na
szerokości 3,0m

c) Przy ułożeniu bezpośrednim toru na dźwigarach lub

mostownicach można rozłożyć nacisk osi
lokomotywy na trzy siły działające na sąsiednie
podkłady w rozstawie 0,6m

Naciski zastępcze wynoszą: 0,25P; 0,5P; 0,25P; P –

nacisk osi

Ustawianie obciążeń

Warunki:

1. Obciążenie naciskami osi P może wystąpić w niepełnej liczbie z

pominięciem dowolnej z nich, jeśli to wpłynie niekorzystnie na
wartość wyznaczanej wielkości

2. Obciążenie naciskami osi P mogą wystąpić jednokrotnie na

każdym torze w najniekorzystniejszym miejscu

3. Oś toru na podsypce może ulec przesunięciu od położenia proj.

o 0,10m

4. Przy obciążaniu mostów o przynajmniej dwóch torach należy

przyjąć najniekorzystniejszy z wariantów wyznaczanej wielkości:

a) Obciążenie dwóch torów dowolnie wybranych pełnym

obciążeniem

b) W przypadku liczby torów większej niż 2, obciążenie wszystkich

torów, wynoszące 75% obciążenia normatywnego

Współczynnik dynamiczny

Współczynnik dynamiczny obciążeń należy stosować wg
poniższego wzoru:

Współczynnik dynamiczny należy stosować niezależnie od
rodzaju materiału konstrukcji niosącej dla pomostów bez
podsypki i z podsypką o grubości do 0,5m.
Jeżeli tor ułożony jest na podsypce o grubości od h=0,5-1,0m od
wierzchu podkładu, współczynnik dynamiczny należy obliczać
wg wzoru (10) w/w normy.
Dla h≥1,0m – φ=1,0

Współczynnik dynamiczny

Długość L do obliczania współczynnika dynamicznego:

Obciążenia zmienne

Uderzenia boczne (niedoskonałości toru):
Uderzenia boczne wynikające z niedoskonałości toru należy
uwzględniać stosując obciążenie poziome 100kN w odniesieniu do
przęseł i podpór 50kN w odniesieniu do stężeń
przeciwuderzeniowych w pomostach stalowych na wysokości
górnej krawędzi szyny w dowolnym miejscu, prostopadle do
każdego z torów.

Wykolejenie pociągu (brać pod uwagę przy rozpiętości większej niż
15m):
a) Należy założyć obciążenie dwoma siłami liniowo rozłożonymi w

rozstawie 1,40m, z tym, że odległość siłe zewnętrznej w
stosunku do osi toru nie może być większa niż 2,10m. Wartość
obciążenia na jedną linię powinna wynosić 50kN/m przy
długości obciążenia 6,40m; na pozostałym nieograniczonym
odcinku obciążenie liniowe powinno wynosić 25kN/m.

b) Obciążenie pionowe, równoległe do osi toru, rozłożone

równomiernie wzdłuż linii na odcinku 20m i wartości 80kN/m.
Obciążenie to powinno być zaczepione wzdłuż krawędzi
wewnętrznej koryta balastowego. Należy je uwzględniać
również przy sprawdzaniu stateczności konstrukcji.

Obciążenia zmienne

Obciążenie tłumem:
Należy je przyjmować jako równomiernie rozłożone bez
współczynnika dynamicznego:
a) Konstrukcja nośna chodników, schodów i kładek

4 kN/m

2

b) Dźwigary główne i podpory

2,5kN/m2

c) Chodniki służbowe i pomosty robocze

1,5kN/m2

Obciążenie tłumem może być przerywane jeśli to wpływa

niekorzystnie na wyznaczaną wielkość

Obciążenia zmienne

Obciążenie poręczy:
Poręcze obiektów przeznaczonych do ruchu publicznego należy
wymiarować na działanie obciążenia poziomego równomiernie
rozłożonego na poziomie pochwytu o wartości 1kN/m i
równomiernie rozłożonego obciążenia pionowego o wartości
0,5kN/m.

Niezależnie należy sprawdzać poręcz na działanie siły skupionej o
wartości 0,3kN, przyłożonej w najniekorzystniejszym miejscu i
kierunku.

Poręcze chodników służbowych i roboczych należy wymiarować na
poziome obciążenie równomiernie rozłożone 0,5kN/m.

Obciążenia zmienne

Uderzenia o bariery ochronne:
Obciążenia słupków barier ochronnych na mostowych obiektach
drogowych należy przyjmować jako zaczepione na wysokości 0,7m
od jezdni lub chodnika, niezależnie od klasy obciążeń:

35kN – bariery podatne

50kN – bariery wzmocnione

100kN – bariery sztywne