Електронна версія документа
*Електронна версія документа носить довідковий характер
ДБН В.2.3-26:2024 "Мости і труби. Проєктування сталевіх конструкцій" (чинні з 01.03.2025)
1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ
1.1 Ці будівельні норми (далі – норми) встановлюють правила проєктування сталевих конструкцій залізничних, автодорожніх, суміщених під рейковий і автомобільний транспорт мостів і дорожніх труб, пішохідних мостів; підземних переходів, призначених для руху пішоходів і велосипедистів під залізницями, автомобільними дорогами загального користування та вулицями і дорогами міст та інших населених пунктів; прогонових будов та опор розвідних мостів.
1.2 Норми не поширюються на проєктування механізмів розвідних мостів, складних спеціальних виробів, наприклад сферичні опорні частини і модульні деформаційні шви.
2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ
У цих нормах є посилання на такі документи:
ДБН В.2.3-22:20ХХ Мости і труби. Основні вимоги проєктування
Чинність норм та стандартів, на які є посилання в цих нормах, перевіряють згідно з офіційними виданнями національного органу стандартизації – каталогом національних нормативних документів і щомісячними інформаційними покажчиками національних стандартів
Якщо норми або стандарти, на які є посилання, замінено новими або до них внесено зміни, треба застосовувати нові норми або стандарти, охоплюючи всі внесені зміни до них.
3 ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ
У цих нормах використано терміни, встановлені в:
Нижче подано терміни, вжиті в цих нормах, та визначення позначених ними понять.
3.1 абсолютний поріг витривалості
Максимальне напруження за циклічного навантаження, під час якого ще не виникають втомні тріщини (втомне руйнування) за необмеженої кількості циклів (понад 100 млн)
3.2 анкер (socket)
Постійний замикальний елемент на кінцях каната для передавання зусиль з каната на іншу частину анкерного пристрою
3.3 анкерний пристрій (anchorage)
Пристрій, що охоплює всі компоненти і матеріали типу анкерів, опорних плит, пальців, різьбових шпильок тощо, потрібні для передавання зусиль з канатного елемента на балку, пілон або на інші елементи мосту
3.4 атмосферостійка сталь (structural steels with improved atmospheric corrosion resistance)
Сталь з поліпшеною стійкістю до корозії за рахунок утворення стійкої корозійної плівки
3.5 балансирна (тангенціальна) опорна частина
Сталева опорна частина, яка передає контактні зусилля по площі дотику плоскої і криволінійної або обох криволінійних поверхонь. Криволінійна поверхня може бути частиною циліндра або сфери
3.6 вивідні планки
Листові деталі, призначені для подовження шва зовні від кінця шва основного елемента
3.7 виливки (cast steel products)
Вироби, отримані литтям із подальшим термічним, зварювальним або механічним обробленням
3.8 вирив
Різновид руйнування вузла внаслідок розриву фасонки або накладки
3.9 високоміцні болти
Болти класів міцності 8.8, 10.9 і більшої міцності з попереднім натягом
3.10 витривалість
Властивість деталей і з’єднань протистояти втомі
3.11 відкритий поперечний переріз
Поперечний переріз, складений із відрізків, які не утворюють замкнений контур
3.12 відносний поріг витривалості
Максимальне напруження за циклічного навантаження, під час якого ще не виникають втомні тріщини (втомне руйнування) за певної кількості циклів (2 млн або 5 млн)
3.13 вільне кручення
Кручення стрижня під дією моменту, коли в його перерізі виникають тільки дотичні напруження, а депланація постійна по довжині стрижня
3.14 всебічно рухома опорна частина
Опорна частина, що уможливлює поворот між двома елементами конструкції та горизонтальне переміщення в обох напрямках
3.15 вуглецева сталь (carbon (non-alloy) structural steels)
Сталь з обмеженим умістом вуглецю не більше ніж 0,5 % без легувальних добавок
3.16 гарячекатана сталь (hot-rolled steel)
Сталь, яку деформують у розігрітому стані
3.17 граничний стан
Стан, за якого споруда загалом або її частина не задовольняють заданим вимогам
3.18 гребінка
Елемент перекриття консольного деформаційного шва
3.19 група опорних частин
Сукупність однотипних опорних частин, що мають однаковий напрямок переміщень
3.20 демпфер (damper)
Пристрій для гасіння енергії коливань
3.21 депланація поперечного перерізу
Переміщення точок плоского поперечного перерізу, що перетворюють його з площини в криву поверхню або в сукупність площин
3.22 деформована схема
Розрахункова схема, у рівняннях рівноваги якої враховують переміщення від початкового незавантаженого стану і зміни в положенні навантажень від деформацій
3.23 довговічність
Здатність споруди тривалий час зберігати робочий стан за відповідної системи технічного обслуговування і прийнятому порядку проведення ремонтів
3.24 допоміжні конструкції мосту
Конструкції, що є частиною проїзної частини, декоративного оформлення, експлуатаційних облаштувань тощо
3.25 дріт (wire)
Індивідуальне високоміцне сталеве волокно круглого або Z-подібного перерізу з діаметром до 8 мм
3.26 дротовий трос (wire rope)
Зібрані разом спіральні пасма, розташовані по спіралі навколо сталевого або волоконного сердечника, як правило, із звиванням у зустрічних напрямках
3.27 залізничні решітчасті ферми
Наскрізна конструкція, схема і складові частини якої показано на рисунку Рисунок 16.1.
3.28 замкнене ребро
Ребро, яке разом з перерізом листа настилу утворює замкнений контур
3.29 замкнений поперечний переріз
Поперечний переріз, складений з відрізків, які утворюють замкнений контур
3.30 звичайні болти
Болти без попереднього натягу (рекомендовані класи міцності 3.6, 4.6 і 5.6)
3.31 знімна підкладка
Сталева підкладка, яку знімають після зварювання
3.32 зрізні з’єднання
З’єднання, в яких болти працюють на зріз і зминання
3.33 кабель (cable)
Розтягнутий елемент, що містить один чи більше канатних елементів, об’єднаних або розділених спеціальними пристроями по довжині
3.34 канат (strand)
Гнучкий виріб з дроту чи органічних волокон
3.35 канат з паралельних дротів (parallel wire strand)
Пучок прямих паралельних дротів, поєднаних в один елемент
3.36 канат закритого типу (locked coil strand)
Спіральний мостовий канат, у якого дроти зовнішнього шару мають Z-подібний переріз і щільно розташовані
3.37 ковані вироби (forged products)
Сталеві вироби, піддані нагріванню й обробленню тиском зі зміною їхніх механічних властивостей
3.38 конструкційна нормалізована сталь з дрібним зерном (normalized rolled weldable fine grain structural steels)
Низьколегована сталь, піддана нормалізації
3.39 контактні напруження
Напруження, що виникають під час взаємного натискання двох тіл, обмежених криволінійними поверхнями
3.40 корінь шва
Частина шва зварювання, що найбільш віддалена від лицевої поверхні
3.41 легована сталь (alloy steel)
Сталь, у яку додають інші метали (зокрема, нікель, хром, молібден) для надання їй додаткових властивостей. За ступенем легування сталі поділяють на низьколеговані з умістом легувальних елементів менше ніж 2,5 %, середньолеговані з умістом легувальних елементів у
3.42 матеріал заповнення анкера (socket filler material)
Матеріал, який вводять у рідкому стані в порожнину анкерного стакана для фіксації дротів та герметизації в анкері
3.43 нерухома опорна частина
Опорна частина, що уможливлює поворот між двома елементами конструкції, але запобігає переміщенням в усіх напрямках
3.44 оболонка каната (sheath)
Металева чи пластмасова оболонка, що вкриває поверхню канатного елемента для його захисту від корозії та пошкоджень
3.45 опорна частина (ОЧ)
Пристрій, призначений для передавання навантажень з прогонової будови на опору та забезпечує проєктні переміщення прогонової будови
3.46 ортотропна плита
Плита проїзної частини сталевої прогонової будови мосту, яка складається з листа настилу та привареного до неї набору поздовжніх і поперечних ребер
3.47 переріз шва
Найменший розмір поперечного перерізу шва зварювання, з урахуванням зони проплавлення
3.48 перехідний шов
Щілина між деформаційним швом та дорожнім покривом, заповнена герметиком
3.49 поздовжні ребра
Ребра відкритого і замкненого перерізів, розміщені вздовж осі балки
3.50 позацентрово стиснуті стрижні
Стрижні, в яких сила стиску діє з постійним ексцентриситетом по всій довжині стрижня, епюра моментів прямокутна і поперечні сили відсутні
3.51 полірована аустенітна сталь
Сталь листів ковзання з малим коефіцієнтом тертя за рахунок полірування до дзеркального вигляду (ступінь 1К), високої твердості і незначної зношеності під час переміщення антифрикційного матеріалу
3.52 поперечні ребра (балки)
Ребра (переважно таврового перерізу), розміщені поперек поздовжньої осі балки
3.53 Розрахунки на пружність
Розрахунки, в яких залежність між навантаженнями та деформаціями є лінійною
3.54 розрахунковий строк експлуатації
Період, протягом якого конструкція відповідає проєктним вимогам, у разі виконання правил експлуатації
3.55 розрахункові значення ефектів навантаження
Добуток від множення характеристичних значень на коефіцієнт надійності за навантаженням без урахування (або з урахуванням) динамічних ефектів
3.56 розрахункові значення механічних характеристик прокату і виробів
Частка від ділення характеристичних значень на коефіцієнт надійності за матеріалом
3.57 сідло (saddle)
Ложе для канатів, розташоване на пілоні або стояні, яке дозволяє плавно перегинати канати, змінюючи їхній напрямок
3.58 сідло-сепаратор (splay saddle)
Сідло, що дозволяє розділяти окремі канати (пасма)
3.59 спіральний канат пасма (spiral strand)
Канат з малою кількістю дротів, що лежать по спіралі навколо прямого дроту, як правило, з 7 або 19-дротовою конфігурацією
3.60 спіральний мостовий канат (spiral bridge strand)
Канат з великою кількістю дротів, що лежать по спіралі навколо центрального прямого дроту (не менше ніж три шари), із наступними шарами зустрічних напрямків (як правило, але не обов’язково)
3.61 стаканна опорна частина (pot bearing)
Опорна частина будівельної конструкції, що складається з еластомерної прокладки (поворотний елемент), поміщеної у циліндр за допомогою пістону з щільним приляганням, та внутрішнього ущільнювача
3.62 стиснене кручення
Кручення стрижня за якого, крім дотичних, виникають напруження нормальні до поверхні перерізу, а депланація змінюється по довжині стрижня
3.63 стиснуто-зігнуті стрижні
Стиснуті стрижні, піддані згину поперечним навантаженням
3.64 стяжка (clamp)
Пристрій, що охоплює канат через визначені інтервали для утримування форми поперечного перерізу, або для передавання поперечних зусиль на канат (пучок)
3.65 тонкостінні перерізи
Перерізи, в яких товщина стінок як мінімум у 10 разів менша за довжину контурної лінії поперечного перерізу
3.66 траверсна балка
Поперечна балка основних конструкцій мосту або модульного деформаційного шва, на яку спираються модулі (рейки й еластомерне заповнення)
3.67 утома (fatigue of materials)
Деградація механічних властивостей матеріалу деталей і з’єднань через накопичення пошкоджень під дією циклічних навантажень і появу втомних тріщин
3.68 фасонка
Листовий елемент конструкції, до якого приєднують інші елементи
3.69 фланцеве з’єднання
Роз’ємне болтове з’єднання металевих стрижневих (переважно трубчастих) елементів за допомогою фланців – товстостінних пластинчастих деталей з отворами, які закріплюють (приварюють) на кінцях з’єднуваних елементів, повністю їх перетинаючи
3.70 фрикційне з’єднання
Роз’ємне болтове з’єднання, в якому зусилля передаються тертям, а високоміцні болти з’єднання призначені лише для стиснення шорстких поверхонь і працюють тільки на розтяг
3.71 характеристичні (нормативні) значення
Значення, що характеризують розрахунковий параметр з певною ймовірністю, і їх наведено в нормативних документах. Розрізняють характеристичні значення ефектів навантажень і ефектів опору
3.72 центрально стиснуті стрижні
Стрижні, в яких рівнодійна сил стиску перетинає поперечний переріз у його геометричному центрі
3.73 штабове ребро
Плоске ребро постійної товщини.
4 Познаки та скорочення
CEV – вуглецевий еквівалент
ЕХС (execution class) – клас виконання
HV – твердість металу швів за шкалою Віккерса
ЕАОЧ – еластомерні армовані опорні частини
КМ – креслення металевих конструкцій
МСЕ – метод скінченних елементів
МСМ (MSM) – Маурер слизький матеріал (Maurer Sliding Material)
ОЧ – опорна частина
ПВ – висока площинність
ПО – особливо висока площинність
ПТФЕ – політетрафторетилен (матеріал ковзання)
Познаки за розділами та додатками наведено в додатку Додаток С.
5 Загальні положення
5.1 Ці норми встановлюють вимоги, за якими проєктують сталеві конструкції залізничних і автодорожніх мостів та дорожніх труб, пішохідних мостів, підземних переходів, призначених для руху пішоходів і велосипедистів під залізницями, автомобільними дорогами загального користування, вулицями і дорогами міст та інших населених пунктів, прогонових будов та опор розвідних мостів, що відповідають своєму функціональному призначенню, та гарантують безпечну експлуатацію протягом розрахункового строку експлуатації.
5.2 Проєктують сталеві конструкції з дотриманням вимог ДБН В.2.3-22. Зусилля в елементах розрахункових схем визначають від навантажень згідно з ДБН В.1.2-15. Виготовляють і монтують конструкції відповідно до ДБН А.3.1-5, ДСТУ 9054, ДСТУ EN 1090-1, ДСТУ EN 1090-2 та ДСТУ EN 1090-4. Клас виконання несних конструкцій приймають ЕХС-3 для мостів усіх призначень. Для допоміжних конструкцій мостів приймають ЕХС-2.
5.3 Під час проєктування сталевих конструкцій мостів рекомендовано:
– приймати таку статичну схему, для якої відмова одного з елементів не призведе до руйнації споруди загалом;
– забезпечити можливість оглядання і ремонту елементів/вузлів споруди неперервно під час експлуатації;
– обирати конструкції з більшим ресурсом утоми.
5.4 Безвідмовність роботи елементів мосту протягом розрахункового строку експлуатації вважаютьзабезпеченою за умови:
– належного виготовлення конструкцій, їх монтування і відповідного контролю на всіх етапах спорудження;
– виконання розрахунків витривалості, що підтверджують розрахунковий строк експлуатації без втомних тріщин;
– створення умов для заміни елементів, які потрібно з часом замінювати;
– оцінки в проєкті аварійних ситуацій;
– утворення спеціального захисту для несних конструкцій, розташованих поруч з проїздом, де наїзд транспорту вірогідний (наприклад, посиленої бар’єрної огорожі);
– захисту від корозії елементів і з’єднань. Фрикційні поверхні з’єднань на високоміцних болтах потребують захисту від будь-яких забруднень;
– забезпечення доступу для оглядання і ремонту для підтримання проєктного технічного стану (елементи, які не можна оглянути і пофарбувати в процесі експлуатації (наприклад, внутрішній простір замкнених елементів ферм, замкнених ребер плит тощо), мають бути загерметизовані від проникнення вологи і кисню в середину, а у місцях можливого накопичення і застою води слід передбачати отвори діаметром від 20 мм до 25 мм);
– захисту сталевих ортотропних плит проїзду водонепроникним покривом, що забезпечує гарантований зв’язок плити з покриттям;
– збільшення товщини прокату, застосовування біметалевого прокату або спеціального антикорозійного захисту для елементів, розташованих у ґрунті або у воді (наприклад, стінок труб фундаментів опор) за неможливості забезпечення їхньої нормальної експлуатації;
– збільшення товщини елементів ортотропної плити, параметри яких знайдено за критеріями міцності, стійкості та витривалості для забезпечення необхідної довговічності проїзної частини автодорожніх мостів.
5.5 Креслення сталевих конструкцій мостів усіх призначень необхідно виконувати відповідно до вимог ДСТУ 9286.
5.9 Систему антикорозійного захисту мостових конструкцій із сталі визначають відповідно до ДСТУ ISO 12944, ДСТУ EN ISO 1461, ДСТУ EN ISO 2063-2, ДСТУ EN 1090-1, ДСТУ EN 1090-2.
6 Матеріали та вироби
6.1 Прокат і сталеві вироби
6.1.1 Для несних та допоміжних конструкцій мостів рекомендовано застосовувати матеріали та вироби, наведені в додатку Додаток Б.
6.1.2 Базовими механічними характеристиками прокату і виробів, які використовують для розрахунків і надають у нормативних документах, є:
Ryn – опір текучості; приймають як характеристичне (нормативне) значення;
Run – тимчасовий опір; приймають як характеристичне (нормативне) значення.
6.1.3 У розрахунках показники матеріалу для конструкційних сталей потрібно приймати такими:
– модуль пружності E = 210 000 МПа;
– модуль зсуву ≈ 81 000 МПа;
– коефіцієнт Пуассона у пружній стадії ν = 0,3;
– коефіцієнт лінійного температурного розширення α = 12·10-6×°C-1.
Під час розрахунку впливів на сталезалізобетонну конструкцію від різниці температур залізобетонної плити і сталевої балки коефіцієнт лінійного температурного розширення приймають таким, що дорівнює α = 10·10-6×°C-1.
6.2 Канатні елементи
6.2.1 Розрахунки канатних елементів і технічні умови виготовлення мають відповідати наданим у додатку Додаток Л.
6.2.2 Розтягнуті елементи з суцільних стрижнів із зварними або різьбовими закріпленнями можна проєктувати за цими нормами.
6.3 Спеціальні вироби
6.3.1 До спеціальних виробів належать опорні частини і деформаційні шви.
6.3.2 Розрахунки опорних частин, деформаційних швів і технічні умови виготовлення мають відповідати наданим у додатках Додаток П і Додаток Р.
6.3.3 Ці норми поширюються на проєктування коткових і балансирних (тангенціальних) опорних частин та деформаційних швів, крім деформаційних швів модульних конструкцій.
7 Розрахунки. Загальні положення
7.1 Граничні стани
7.1.1 Розрахунки сталевих конструкцій ґрунтуються на двох групах граничних станів.
7.1.2 Розрахунки за першою групою граничних станів або за станом аварійного руйнування конструкції розподілено на:
– перевірку міцності;
– перевірку стійкості форми;
– перевірку витривалості;
– перевірку стійкості положення.
Під час розрахунків сталевих конструкцій за другою групою граничних станів або за експлуатаційною придатністю оцінюють такі параметри:
– деформації основних конструкцій (прогинів, кутів повороту);
– рівень коливань (частоти й амплітуди);
– стан втомних тріщин у другорядних (неосновних) елементах конструкції;
– стійкість другорядних (неосновних) елементів конструкції;
– стан корозії елементів і з’єднань.
7.1.3 Експлуатаційну надійність мосту має бути забезпечено виконанням таких вимог:
– дискомфорту пішоходів та пасажирів транспортних засобів;
– динамічних впливів на споруду.
б) обмеження коливань для запобігання:
– дискомфорту пішоходів та пасажирів транспортних засобів;
– появи резонансних явищ;
– появи надмірного шуму.
в) обмеження дефектів проїзду для запобігання динамічних впливів оцінюють розрахунками витривалості елементів плит проїзду.
Обмеження експлуатаційного граничного стану приймають згідно з чинними нормами. Додаткові обмеження залежно від конструктивної схеми мосту і його призначення може бути встановлено в завданні на проєктування.
Аеропружні явища потрібно досліджувати для мостів комбінованих систем, вантових, висячих, аркових, рамних, та мостів, у яких період власних коливань перевищує 1 секунду. Оцінюють коливання за частотами, амплітудами та прискореннями
7.1.4 Для кожного граничного стану елемента, перерізу, з’єднання і споруди загалом має бути виконано умову:
Формула 7.1 -
Ed / Rd ≤ m,
де Ed – функція навантаження (значення розрахункового узагальненого впливу – зусилля, деформації тощо). Значення Ed – це добуток від множення характеристичного значення Ek на коефіцієнти надійності за навантаженням γf, на динамічні коефіцієнти (1 + m), а також на коефіцієнт надійності за відповідальністю γr;
Rd – функція опору (значення розрахункового узагальненого опору перерізу або з’єднання). Значення Rd – це частка від ділення його характеристичного значення Rk на коефіцієнт надійності γM;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця 7.1);
γM – коефіцієнт надійності (враховує відхил від номінальних значень механічних властивостей матеріалу і геометричних параметрів).
7.2 Класи перерізів
7.2.1 Перевірку перерізів елементів виконують за класами перерізів залежно від появи пластичних деформацій, характеру навантажень і виду розрахунків (див. додаток Додаток А).
7.2.2 Під час виконання всіх розрахунків опір локальній втраті стійкості елементів перерізу має бути забезпечено для всіх класів перерізів.
7.3 Розрахункові схеми
7.3.1 Розрахункові схеми у перерізах, в яких потрібно знаходити поздовжні і поперечні сили, згинальні моменти і, за потреби, крутильні моменти, будують на основі стрижневих елементів. На основі цих зусиль перевіряють міцність поперечних перерізів стрижня.
Розміри перерізів не беруть до уваги, перевірка міцності для перерізу балки жорсткості мосту загалом і перерізу прокатного виробу принципово не відрізняються.
Розрахункові схеми, складені з нестрижневих скінченних елементів, розглядають як допоміжні. Їх використовують для оцінки нерівномірності розподілу напружень у місцях різкої зміни форми елементів або інтенсивності навантажень.
Зусилля, напруження та деформації в елементах конструкції знаходять із припущення пружної роботи конструкції або елемента, якщо це не призводить до похибки більше ніж на 5 %. Урахування геометричної нелінійності для монтажних стадій спорудження вантових і висячих мостів є обов’язковим.
Для врахування перерозподілу внутрішніх зусиль від пластичних деформацій матеріалу розрахунок потрібно виконувати у фізично нелінійній постановці задачі.
7.3.3 Для розрахунку решітчастих ферм рекомендовано використовувати розрахункові схеми з жорстким приєднанням стрижнів до вузлів або до вузлових вставок. Допускається приймати з’єднання шарнірним, якщо за такого припущення конструкція зберігає незмінюваність. Це не стосується поясів головних ферм у місцях приєднання підвісок і елементів головних ферм із відношенням висоти перерізу до довжини елемента більшим ніж 1:15. Для них жорстке приєднання є обов’язковим.
7.3.4 За вісь стрижневих елементів приймають лінію, що з’єднує центри ваги їх перерізів. Під час визначення положення центру ваги перерізу ослаблення його отворами болтових з’єднань не враховують, а ослаблення перфорацією приймають постійним по всій довжині елемента.
7.3.5 Ексцентриситет приєднання стрижневого елемента до вузла можна не враховувати, якщо він не перевищує:
– для двотаврових та П-подібних, коробчастих і елементів з двох швелерів 1,5 % висоти перерізу;
– для T та H-подібних елементів 0,7 % висоти перерізу.
В елементах кутикових в’язей з болтовими з’єднаннями, центрованих за рисками, найближчих до обушка, ексцентриситет можна не враховувати.
7.3.6 Розраховуючи міцність і витривалість конструкцій, потрібно застосовувати геометричні характеристики перерізів – нетто, а для розрахунків стійкості – брутто.
7.4 Коефіцієнти умов роботи
7.4.1 Коефіцієнти умов роботи для елементів і з’єднань приймають згідно з таблицеюТаблиця 7.1.
Таблиця 7.1
Коефіцієнти умов роботи для елементів і з’єднань
7.4.2 Для елементів суміщених мостів із залізничним рухом, де вплив залізничного транспорту менший за 50 % від сумарних рухомих навантажень, коефіцієнт m допускається приймати таким, що дорівнює 0,95.
7.5 Опори перерізів і елементів
7.5.1 Характеристичні значення опорів перерізів і з’єднань з прокату, лиття і поковок для різних типів напруженого стану надано в таблиці Таблиця 7.2.
7.5.2 Розрахункові опори приймають як частку від ділення характеристичних значень опорів для різних типів навантажень на коефіцієнти надійності, значення яких наведено в таблиці Таблиця 7.3.
7.5.3 Коефіцієнти надійності опору надано залежно від типів розрахунків, від різновиду елементів і з’єднань. Коефіцієнти, наведені в таблиці Таблиця 7.3, характеризують похибки в оцінюванні опорів матеріалів і з’єднань, спричинені механічними властивостями матеріалу, розмірами перерізів, недосконалістю розрахункових моделей тощо.
Таблиця 7.2
Характеристичні значення опорів перерізів і з’єднань
Таблиця 7.3
Значення коефіцієнтів надійності опору
8 Розрахунки на міцність
8.1 Загальні положення
Розрахунки на міцність виконують для всіх без винятку конструкцій і з’єднань, приймаючи граничний стан відповідно до розділу 7.1. Розрахунки на міцність умовно розподілено за напруженим станом: на розтяг і стиск, згин і зріз. За потреби виконують розрахунки на кручення.
8.2 Розрахунки перерізів класу 1. Розрахунки на пружність
8.2.1 Перевірку міцності під час виконання пружних розрахунків за критерієм обмеження величини еквівалентних напружень для критичної точки перерізу допускається застосовувати без обмежень за формулою:
Формула 8.1 -
де σx, σy і τxy – нормальні напруження в критичній точці вздовж осей x, y і дотичні напруження від дії розрахункових навантажень;
m – коефіцієнт умов роботи, приймають за таблицею таблиця 7.1;
Ryn – опір текучості (характеристичне значення);
γM 0 – коефіцієнти надійності, приймають за таблицею Таблиця 7.3.
Перевірка за формулою (8.1) має певні запаси міцності і не враховує розвиток обмежених пластичних деформацій. Перевірку виконують, якщо неможливо виконати перевірку міцності на основі прикладених у перерізі зусиль NEd, MEd, QEd.
8.2.2 Розрахунки на пружність перерізів елементів, підданих дії поздовжньої сили і згину в двох площинах відносно осей x і y, виконують за формулою:
Формула 8.2 -
де NEd, Mx,Ed і My,Ed – діючі в перерізі розрахункова поздовжня сила і згинальні моменти відносно осей x і y.
NRd, Mx,Rd і My,Rd – розрахункові опори перерізу поздовжній силі і згину відносно осей x і y. Опори визначають за формулами:
Формула 8.3 -
Формула 8.4 -
Формула 8.5 -
де Aeff, Weff,x і Weff,y – ефективні: площа і моменти опору перерізу відносно осей x і y відповідно.
Ефективні геометричні характеристики потрібно знаходити для перерізів із широкими полицями, де є нерівномірність розподілу нормальних напружень по ширині. Їх знаходять з використанням ефективної ширини плит beff згідно з додатком Додаток В.
8.2.3 Формулу (8.2) використовують і тоді, коли один або два з членів навантажень NEd, Mx,Ed і My,Ed дорівнюють нулю.
8.2.4 Для перерізів з отворами розрахунковий опір NRd розтягу потрібно приймати меншим із двох значень за формулами (8.6) і (8.7), а опір стиску визначати за формулою (8.6):
Формула 8.6 -
Формула 8.7 -
де Ryn, і Run – опір текучості і тимчасовий опір (характеристичні значення);
γM0 і γM2 – коефіцієнти надійності, за таблицеюТаблиця 7.3;
An – площа перерізу, нетто.
8.2.5 Розтягнуті елементи мостів та підвісних систем з прокату (не тільки округлої форми) потрібно відносити до розтягнутих елементів групи А і розраховувати згідно з додатком Додаток Л.
8.3 Розрахунки перерізів класу 2. Розрахунки на пружну пластичність
8.3.1 Розрахунки на міцність позацентрово стиснутих і стиснуто-зігнутих, позацентрово розтягнутих і розтягнуто-зігнутих стрижнів під час згину у двох головних площинах виконують за формулою:
Формула 8.8 -
де Aeff, Wx,efx і Wy,eff – ефективні площа та моменти опору відносно головних осей x і y.
Характеристики знаходять з використанням коефіцієнтів редукції β для перерізів у пружнопластичному стані за додатком В.3.
κx і κy – коефіцієнти збільшення опору перерізів за рахунок появи обмежених пластичних деформацій, відносно головних осей x і y.
Коефіцієнт κ для двотаврових, коробчастих і таврових перерізів залежно від відношення площі меншого поясу Af,min до площі стінок Aw допускається приймати за формулою:
Формула 8.9 -
Для інших перерізів:
– для кільцевих κ = 1,1;
– для прямокутних суцільних κ = 1,2;
– для Н-подібних κ = 1,2;
Для таврового перерізу Af,min = 0.
8.3.3 Під час розрахунків з урахуванням появи пластичних деформацій, для елементів, що сприймають зусилля різних знаків, обмежують розмах напружень за пружних розрахунків за формулою:
Формула 8.10 -
де σmax і σmin – розрахункові максимальні і мінімальні (зі своїми знаками) нормальні напруження в точці, що перевіряють, обчислено з припущення пружної роботи матеріалу;
τ1 і τ2 – дотичні напруження в точці, що перевіряють (з урахуванням їхніх знаків), обчислено відповідно від тих самих навантажень, що і σmax та σmin.
У разі невиконання умови (8.10) елемент розраховують тільки за умови пружної роботи перерізу.
8.4 Елементи, піддані зрізу
8.4.1 Значення дотичних напружень t для перерізів класу 1 під час пружних розрахунків мають задовольняти умову:
Формула 8.11 -
де QEd – розрахункова поперечна сила в перерізі;
Sx – статичний момент частини, що зазнає зсуву;
Ix – момент інерції перерізу;
t – товщина стінки.
За наявності ослаблення стінки отворами болтових з’єднань замість товщини стінки t у формулу (8.11) підставляють значення:
Формула 8.12 -
де a – крок болтів; d – діаметр отвору.
8.4.2 Для перерізів класу 2 розрахункова величина зрізу QEd для всіх типів перерізів має задовольняти умову:
Формула 8.13 -
де Qpl,Rd – розрахунковий пластичний опір зрізу, що оцінюють з прямокутної епюри напружень у стінках:
Формула 8.14 -
де AQ – площа зрізу, яка дорівнює:
– для перерізів із стінками – площі стінок:
– для труб:
A – площа поперечного перерізу;
hw – висота стінки;
tw – товщина стінки.
8.5 Елементи, піддані крученню
8.5.1 У відкритих перерізах впливами вільного кручення можна нехтувати (через малість напружень), а в замкнених перерізах допускається не враховувати вплив стисненого кручення. Тобто рекомендується виконувати розрахунки елементів відкритого перерізу на стиснене кручення, а елементів замкненого перерізу – на вільне кручення.
8.5.2 Одночасний вплив вільного і стисненого кручення допускається не враховувати.
8.5.3 Напружений стан у разі вільного кручення характеризують появою дотичних напружень, які визначають за формулою:
Формула 8.15 -
де Mt – діючий крутильний момент у перерізі;
Wt – крутильний момент опору (знаходити згідно з додатком Додаток Г).
8.5.4 Напружений стан за стисненого кручення характеризують появою нормальних напружень за формулою:
Формула 8.16 -
де Bω – бімомент;
ω – секторіальна координата;
Iω – секторіальний момент інерції;
– секторіальний момент опору.
8.5.5 Загальний напружений стан елемента, що підданий впливу поздовжньої сили, згинальних моментів і стисненому крученню, визначають за формулою для нормальних напружень:
Формула 8.17 -
де N, Mx і My – поздовжня сила і згинальні моменти відносно осей x і y;
A, Ix і Iy – площа і моменти інерції відносно осей x і y;
x, y – координати для точки відносно головних осей;
– секторіальна площа (координата).
Останній член у формулі (8.17) відповідає за кількість нормальних напружень, що виникають за стисненого кручення.
У перерізах стрижня, крім нормальних напружень, можуть виникнути і дотичні, обчислювані за формулою:
Формула 8.18 -
де Mω – момент за стисненого кручення;
Iω – секторіальний момент інерції;
Sω – секторіальний статичний момент;
– товщина стінки відкритого профілю
Момент Mω та бімомент Bω визначають з дотриманням положень теорії тонкостінних стрижнів.
8.6 Елементи, піддані згину і зрізу
8.6.1 Для перерізів класу 1 перевірку міцності для критичної точки перерізу виконують за формулою (8.1).
Для перерізів класу 2 у разі дії дотичних напружень менших ніж 50 % від граничних, впливом зрізу на опір згину можна нехтувати.
Формула 8.19 -
- для зрізу;
-для кручення;
Qpl,Rd знаходять за формулою (8.14);
+F454 - для двотаврів;
- для швелерів;
- для замкнених перерізів,
tt,Ed і tw,Ed розрахункові дотичні напруження у разі вільного і стисненого кручення за формулами (8.15) і (8.18).
8.3.6 Для перерізів класу 3 за умови дії розрахункової сили зрізу, більшої ніж 50 % від сили опору, розрахунковий опір на згин зменшують, відповідно до А.4.6 додатка Додаток А.
9 Канатні елементи висячих і вантових мостів
9.1 Розрахунки на міцність сталевих канатів виконують відповідно до додатка Додаток Л.
9.2 Поздовжню повзучість εcr,x сталевих спіральних і закритих канатів потрібно приймати за даними виробника, але не меншу ніж 0,15 мм/м. Для зменшення величини εcr,x можна виконати попереднє циклічне навантаження канатів (5 циклів від нуля до рівня нормативних постійних навантажень).
9.3 Поперечну повзучість εcr,y сталевих спіральних і закритих канатів потрібно приймати за даними виробника канатів.
9.4 Для канатів з паралельними дротами повзучість можна не враховувати.
10 Розрахунки на стійкість стрижнів і балок
10.1 Розрахунки на стійкість виконують у межах пружності у припущенні лінійної залежності між зусиллями і деформаціями сталі. Розрізняють плоску форму втрати стійкості, яку характеризує згин в одній площині, і згинально-крутильну форму, яку характеризує згин із скручуванням.
Плоску форму втрати стійкості суцільностінчастих елементів замкнутого і відкритого перерізів, підданих центральному стиску, стиску зі згином і позацентровому стиску зі згином у площині найбільшої гнучкості, перевіряють з використанням нерівності:
Формула 10.1 -
де NEd – розрахункова сила стиску;
- розрахунковий опір перерізу;
NRk = A·Ryn – характеристичний опір перерізу;
A – площа перерізу елемента, брутто;
Ryn – характеристичний опір текучості сталі;
j – коефіцієнт поздовжнього згину, який визначають за розділом Д.2 додатка Додаток Д залежно від гнучкості елемента λ і приведеного відносного ексцентриситету eef;
γM1 = 1,1 – коефіцієнт надійності для розрахунків на стійкість;
m – коефіцієнт умов роботи (таблицяТаблиця 7.1).
Гнучкість елемента λ визначають за формулою:
Формула 10.2 -
де lef – розрахункова або ефективна довжина елемента (див. розділ 12);
i – радіус інерції перерізу відносно осі найбільшої гнучкості.
Приведений відносний ексцентриситет eef визначають за таблицеюТаблиця 10.1.
Таблиця 10.1
Визначення ексцентриситетів
10.3 Розрахункові значення поздовжньої сили N і згинального моменту M в елементі приймають для одного й того самого сполучення навантажень. Значення M потрібно приймати таким, що дорівнює:
– для елементів постійного перерізу – найбільшому моменту в межах довжини елемента;
– для елементів з одним защемленим, а іншим вільним кінцем – моменту в защемленні, але не меншим ніж момент у перерізі, що знаходиться на третині довжини елемента від защемлення;
– для стиснутих поясів ферм, що сприймають позавузлове навантаження, – найбільшому моменту в межах середньої третини довжини панелі поясу, який визначають розрахунком поясу як нерозрізної балки;
– для стиснутих стрижнів із шарнірно-обпертими кінцями і перерізами, що мають одну вісь симетрії, яка збігається з площиною згину, – моменту, який визначають за формулами розділу Д.3 додатка Додаток Д.
Для стиснутих стрижнів з шарнірно-обпертими кінцями і перерізами, що мають дві осі симетрії, розрахункові значення приведених відносних ексцентриситетів eef потрібно визначати відповідно до розділу Д.3 додатка Додаток Д.
Рисунок 10.1 -
Наскрізні прямокутні стрижні з планками і перфорованими листами
Розрахунки для плоскої форми втрати стійкості наскрізних елементів замкнутого перерізу, гілки яких з’єднано планками або перфорованими листами під дією центрального стиску, стиску зі згином і позацентровому стиску, виконують за формулою (10.1).
Розрахунки на стійкість наскрізних елементів виконують для елемента загалом і для окремих гілок (рисунок Рисунок 10.1):
– елемента загалом – залежно від гнучкості гілки λef під час згину в площині, що перпендикулярна і паралельна до площини планок і перфорованих листів, відносно осей x–x і y–y, відповідно;
– окремих гілок – залежно від гнучкості гілки λa, що розрахована відносно осі, для якої жорсткість на згин найменша.
Приведену гнучкість наскрізного елемента λef у площині з’єднувальних планок і перфорованих листів визначають за формулою:
Формула 10.3 -
гнучкість наскрізного елемента в площині з’єднувальних планок або перфорованих листів;
- гнучкість окремої гілки;
lef – розрахункова довжина наскрізного елемента загалом;
lef,a – розрахункова довжина окремої гілки, яку приймають як відстань у просвіт між привареними планками або відстань між центрами крайніх болтів сусідніх планок, або 0,8 довжини вирізу в перфорованому листі (рисунок Рисунок 10.1);
ia – радіус інерції перерізу гілки відносно власних осей згину.
Підраховуючи площу перерізу, момент інерції і радіус інерції елемента потрібно приймати еквівалентну товщину tef , яку визначають:
– для перфорованих листів шириною b, довжиною l і товщиною t – за формулою:
Формула 10.4 -
де A = b·l – площа листа до утворення перфорації;
∑ Ai – сумарна площа всіх перфорацій на поверхні листа;
– для з’єднувальних планок товщиною t – за формулою:
Формула 10.5 -
∑ li – сума довжин всіх планок елемента (вздовж елемента);
l – довжина елемента.
Наскрізні елементи з деталей, з’єднаних впритул або через прокладки, розраховують як суцільні, якщо найбільші відстані між болтами у просвіт між привареними планками або між центрами крайніх болтів сусідніх планок не перевищують:
– для стиснутих елементів – 40·i;
– для розтягнутих елементів – 80·i.
Тут i – радіус інерції кутика або швелера, що приймають для складених таврових або двотаврових перерізів відносно осі, паралельної площині розташування прокладок; для хрестових перерізів радіус інерції – мінімальним. У межах довжини стиснутого елемента має бути не менше двох прокладок.
10.4 Складені близько розташовані елементи, що контактують між собою в місцях прокладок (рисунки Рисунок 10.2 і Рисунок 10.3), потрібно перевіряти на втрату стійкості як єдиний елемент за формулою (10.1), якщо:
– зсув у місцях контактів сприймається з’єднанням;
– виконано умову, наведену в таблиці Таблиця 10.2.
Рисунок 10.2 -
Складені елементи з близько розташованими гілками
Рисунок 10.3 -
Складені зіркоподібні елементи з парою прокладок
Таблиця 10.2
Максимальний крок між з’єднаннями
Для нерівнополичних кутиків (рисунок Рисунок 10.3) стійкість відносно осі x – x можна визначити за формулою:
Формула 10.6 -
де i0 – мінімальний радіус інерції складеного елемента.
10.5 Для суцільностінчастих елементів, що мають тільки одну вісь симетрії, втрата стійкості виникає за згинально-крутильною формою, навіть у разі центрального стиску.
У таблиці Таблиця 10.3 надано формули для перевірки згинально-крутильної втрати стійкості елементів з однією віссю симетрії y для випадку Ix > Iy центрально стиснутих елементів, для позацентрово стиснутих в одній і в двох площинах, а також для зігнутих елементів. Формули для визначення критичних зусиль Ncr та Mcr надано в розділі Д.4 додатка Додаток Д.
Таблиця 10.3
Перевірка згинально-крутильної втрати стійкості елементів
У таблиці позначено:
m – коефіцієнт умов роботи за таблицею Таблиця 7.1;
NEd і EMd,x, MEd,y – діючі розрахункові поздовжня сила і згинальні моменти відносно осей x і y відповідно;
NRk = Ryn·A; MRk,x = Ryn·Wx,c; MRk,y = Ryn·Wy,c – характеристичні опори поздовжнього стиску і опори згинальним моментам відносно осей x і y, відповідно, де A; Wx,c; Wy,c – площа перерізу і моменти опорів для найбільш стиснутого волокна перерізу відносно осей x і y;
NRd = NRk / γM1; MRd,x = MRk,x / γM1; MRd,y = MRk,y / γM1 – розрахункові опори поздовжнього стиску і опори згинальним моментам відносно осей x і y відповідно, де γM1 – коефіцієнт надійності для розрахунків стійкості, що дорівнює 1,1;
φc і φb – коефіцієнти поздовжнього згину для стиснутих і для зігнутих стрижнів;
ey і ex – ексцентриситети поздовжньої сили NEd відносно центра ваги перерізу в напрямку осей y і x, відповідно;
h – коефіцієнт впливу форми перерізу, який визначають за додатком Додаток Д;
σf,x – найбільше напруження в стиснутому поясі від дії згинального моменту відносно осі x – x у перерізі, що знаходиться в межах середньої третини незакріпленої довжини стиснутого поясу балки;
σf,y – те саме відносно осі y – y;
λy – гнучкість згинально-крутильної форми втрати стійкості.
Перевірку загальної стійкості розрізної балки і стиснутої ділянки поясу нерозрізної балки не виконують, якщо стиснутий пояс об’єднаний із залізобетонною або сталевою плитою.
11 Розрахунки на стійкість полиць і стінок елементів, не підкріплених ребрами жорсткості
11.1 Сталеві конструкції несних конструкцій мостів, що виготовлені з ортотропних плит, умовно поділяють на окремі елементи, стійкість яких має бути перевірено.
Рисунок 11.1 -
Елементи, що потребують перевірки стійкості
Номерами на рисунку Рисунок 11.1 вказано елементи, розподілені за способами розрахунку стійкості:
1) перевірка стійкості пластинок, обпертих з одного боку;
2) перевірка стійкості пластинок, обпертих з двох боків;
3) перевірка стійкості відсіків стінок головних балок, обмежених поздовжніми і поперечними ребрами;
4) перевірка стійкості стиснутих поясів поперечних балок плити проїзду;
5) перевірка стійкості стінок поздовжніх ребер плит проїзду;
6) перевірка достатності жорсткості поздовжнього ребра на стінці як опори для утворення відсіку;
7) перевірка достатності поперечних ребер на стінках головних балок для утримання стінок і утворення жорсткого поперечника;
8) розрахунки на стійкість стиснутої плити загалом на згин між поперечними балками;
9) перевірка достатності поперечних балок для утримання стиснутої плити;
10) розрахунки на стійкість стиснутих поздовжніх ребер.
11.2 Пластинки елементів поперечного перерізу повинні мати достатній опір проти втрати стійкості. Під час конструювання балок стійкість пластинок допускається забезпечувати певним відношенням ширини пластинки до товщини b/t, яке не можна перевищувати.
Це співвідношення визначають за формулами:
– для пластинок:
Формула 11.1 -
– для циліндричних труб, діаметром D :
Формула 11.2 -
– для прямокутних труб :
Формула 11.3 -
де k – параметр, який приймають за таблицею Таблиця 11.1;
σx,c – напруження стиску вздовж пластинки за рівномірного розподілу напружень по ширині;
E – модуль пружності;
b – розрахункова ширина пластинки;
t – товщина пластинки.
Для елементів типів 1 і 2 (тут і далі див. рисунок 11.1), а саме для стиснутих пластинок, що закріплені по одній або по двох кромках, відношення ширини пластинки до товщини b/t приймають за формулою (11.1) у запас, користуючись даними таблиці Таблиця 11.1. У разі врахування перекосу епюри напружень і ступеню защемлення кромок потрібно користуватися формулою (11.4).
Для елементів типу 3, а саме для відсіків стінок, підданих дії нормальних напружень σx, σy і дотичних напружень τxy, розрахунки на стійкість виконують згідно з додатком Е.1.
Для елементів типу 4, а саме для стиснутих поясів поперечних балок ортотропних плит, їхні звиси розраховують як пластинки типу 1, а втрату стійкості поясу з площини стінки виконують як для стиснутого стрижня відповідно до розділу 10.
Таблиця 11.1
Значення параметра k для оцінки стійкості
Для елементів типу 5, а саме для стиснутих кромок поздовжніх ребер ортотропних плит проїзду під час згинання, виконують розрахунки згідно з додатком Додаток Е.
Для елементів типу 6, штабових поздовжніх ребер на стінках, виконують розрахунки на стійкість як для типу 1 і перевіряють достатність перерізу ребра для утримання стінки згідно з додатком Е.2.
Для елементів типу 7, поперечних ребер на стінках, виконують перевірку достатності перерізу ребра для утримання стінки з поздовжніми ребрами і для утримання відкритого стиснутого поясу згідно з додатком Е.2.
Для елементів типу 8, стиснутих ортотропних плит (лист настилу з поздовжніми ребрами) між поперечними балками, перевіряють стійкість згідно з додатком Е.3.
Для елементів типу 9, поперечних балок ортотропних плит, перевіряють жорсткість згідно з додатком Е.3.
Для елементів типу 10, таврових і штабових поздовжніх ребер стиснутих плит, перевіряють стійкість ребра як стрижня між поперечними балками на стійкість згину і крученню згідно з додатком Е.2.
11.3 Для критичних випадків (якщо втрата стійкості призведе до перерозподілу зусиль у перерізі) оцінюють стійкість пластинок з урахуванням пружних деформацій усіх елементів перерізу.
11.4 Для визначення відношення b/t у рівномірно стиснутих з напруженням σx,c пластинках типу 1 (обпертих по одній кромці) і типу 2 (обпертих по двох кромках) у припущенні шарнірного обпирання кромок допускається користуватися таблицею Таблиця 11.2 (у запас).
Таблиця 11.2
Відношення ширини пластинки до товщини b/t
11.5 Для врахування защемлення кромок і перекосу епюри напружень по ширині пластинки стійкість полиць і стінок елементів, не підкріплених ребрами жорсткості, якщо середні дотичні напруження не перевищують 0,2·σx, потрібно забезпечувати призначенням відношення висоти стінки або ширини поясу (hw, bf) до товщини стінки або поясу (tw, tf) не більшим ніж:
Формула 11.4 -
h / t або
де α – коефіцієнт, який знаходять за формулами (11.5) та (11.6);
σx,cr,ef – приведені критичні напруження, що визначають за таблицею Таблиця 11.4 приймаючи за критичні σx,cr найбільші нормальні напруження стиску, діючі в елементі σx,max (додатні за стиснення).
Коефіцієнт α для пластинок, обпертих з одного боку, знаходять за формулою (11.5), а для пластинок, обпертих з обох боків, – за формулою (11.6):
Формула 11.5 -
Формула 11.6 -
Коефіцієнт защемлення пластинки ν, який знаходять за формулами таблиці Таблиця 11.3, не може мати від’ємного значення, і тоді його приймають ν = ∞. Значення ν = 0 означає защемлення кромки; значення ν = ∞ означає шарнірне обпирання.
Таблиця 11.3
Значення коефіцієнта защемлення пластинки
Коефіцієнт ξ, що враховує перекошення епюри напружень по границях пластинки, визначають (для перерізів брутто) за формулою:
Формула 11.7 -
де σx,max і σx,min – максимальне і мінімальне нормальні напруження по поздовжніх границях пластинки, додатні для стиснення, визначені розрахунком у пружній стадії роботи матеріалу;
δ = bf / hw – відношення ширини поясу до ширини стінки;
β = tw / tf – відношення товщини стінки до товщини поясу.
Таблиця 11.4
Приведені критичні напруження
12 Розрахункові довжини
12.1 Розрахункові довжини lef елементів головних ферм, крім елементів перехресної решітки, приймають за таблицею Таблиця 12.1.
Таблиця 12.1
Значення розрахункової довжини елементів головних ферм
12.2 Розрахункову довжину lef елемента, вздовж якого діють різні стискальні зусилля N1, N2 (причому N1 > N2), з площини ферми (з трикутною решіткою, зі шпренгелем або з напіврозкісною тощо) обчислюють за формулою:
Формула 12.1 -
де 1 – відстань між вузлами, закріпленими від зміщення з площини ферми (таблиця Таблиця 12.1).
Розрахунок стійкості в цьому випадку виконують на зусилля N1.
Формулу (12.1) можна застосовувати під час дії розтягувальної сили N2. У цьому випадку значення N2 приймають зі знаком мінус, a lef ≥ 0,5·l1.
12.3 Розрахункові довжини lef елементів перехресної решітки головної ферми приймають:
– у площині ферми такими, що дорівнюють 0,8·l, де l – відстань від центру вузла ферми до точки їхнього перетину;
– з площини ферми: для стиснутих елементів – за таблицеюТаблиця 12.2; для розтягнутих елементів – такими, що дорівнюють повній геометричній довжині елемента lef = l1 (див. таблицю Таблиця 12.1).
Таблиця 12.2
Значення розрахункової довжин елементів з площини ферми за наявності підтримувального елемента
Перевіряючи загальну стійкість балки, розрахункову довжину стиснутого поясу приймають такою, що дорівнює:
12.4 – відстані між вузлами ферми поздовжніх в’язей – за наявності поздовжніх в’язей у ділянці верхніх і нижніх поясів і поперечних в’язей в опорних перерізах;
– відстані між фермами поперечних в’язей – за наявності поздовжніх в’язей тільки в ділянці розтягнутих поясів, одночасно ферми поперечних в’язей потрібно центрувати з вузлами поздовжніх в’язей, а гнучкість поясів зазначених ферм не має перевищувати 100;
– прогону балки – за відсутності в прогоні поздовжніх і поперечних в’язей;
– відстані від кінця консолі до найближчої площини поперечних в’язей за опорним перерізом консолі – у випадку навісного монтажу прогонової будови або поздовжнього насування.
12.5 Розрахункову довжину стиснутого поясу головної lef балки або ферми «відкритої» прогонової будови, що не має поздовжніх в’язей у цьому поясі, визначають з розрахунку стійкості стрижня на пружних опорах, стиснутого змінною за довжиною поздовжньою силою.
Допускається визначати зазначену розрахункову довжину за формулою:
Формула 12.2 -
де l – довжина поясу, що дорівнює розрахунковому прогону – для балок і ферм із паралельними поясами, повній довжині поясу – для балок із криволінійним верхнім поясом і ферм із полігональним верхнім поясом;
μ – коефіцієнт розрахункової довжини.
Коефіцієнти розрахункової довжини μ для поясів балок і ферм із паралельними поясами приймають за таблицею Таблиця 12.3.
Коефіцієнти розрахункової довжини для ферми з полігональним або балки з криволінійним верхнім поясом необхідно визначати за таблицею Таблиця 12.3, найбільше переміщення δ приймають для рами, розташованої в середині прогону.
Таблиця 12.3
Значення коефіцієнтів розрахункової довжини μ
У таблиці Таблиця 12.3 позначено:
Формула 12.3 -
Формула 12.4 -
де d – відстань по довжині мосту між рамами, що утримують пояс від поперечних горизонтальних переміщень;
δ – найбільше горизонтальне переміщення вузла рами (крім опорних рам) від одиничної сили F = 1;
Im – середнє (по довжині прогону) значення моменту інерції стиснутого поясу балки (ферми) відносно вертикальної осі.
12.6 Розрахунок арок за стійкістю рекомендується виконувати в пружних просторових схемах з урахуванням спільної роботи арок і елементів проїзної частини і елементів, що її підтримують.
Перевіряючи загальну стійкість арки суцільного сталого перерізу допускається визначати розрахункову довжину lef у її площині за формулою (12.2), де μ визначають як
Формула 12.5 -
де l – довжина прогону арки;
α = f / l – коефіцієнт (f – стріла підйому арки);
ς – коефіцієнт, який приймають за таблицею Таблиця 12.4.
Таблиця 12.4
Значення коефіцієнта ς залежно від типу арки
Значення ς для двошарнірної арки змінного перерізу, за умови, що зміна її моменту інерції не перевищує 10 % від його середнього значення, допускається визначати за таблицею Таблиця 12.4, використовуючи жорсткість E·Ia у чверті прогону.
У всіх випадках розрахункова довжина lef арки в її площині має бути не меншою за відстань між вузлами прикріплення стояків або підвісок.
Таблиця 12.5
Значення коефіцієнтів та
12.7 Розрахункову довжину lef елементів поздовжніх і поперечних в’язей з будь-якою решіткою, крім хрестової, приймають такою, що дорівнює:
– у площині в’язей – відстані l2 між центрами прикріплень елементів в’язей до головних ферм або балок, а також балок проїзної частини;
– з площини в’язей – відстані l3 між точками перетину осей елементів в’язей з осями крайніх рядів болтів прикріплення фасонок в’язей до головної ферми або балки, а також балок проїзної частини.
За розрахункову довжину lef елементів перехресних в’язей приймають:
– у площині в’язей – відстань від точки перетину осей в’язей до центру прикріплення кінця в’язі;
– із площини в’язей: для розтягнутих елементів – відстань l3; для стиснутих елементів – розміри за таблицею Таблиця 12.2, приймаючи за l1 відстань l3.
Для елементів в’язей із будь-якою решіткою, крім хрестової, з одиночних кутиків розрахункова довжина lef дорівнює відстані l між крайніми болтами прикріплень їхніх кінців. Для хрестової решітки в’язей Радіус інерції приймають мінімальним:i = imin..
12.8 У суцільностінчастих балках розрахункову довжину lef опорних стояків, що складаються з одного або кількох опорних ребер жорсткості і ділянок стінки, що примикають до них, визначають за формулою:
Формула 12.6 -
де μ– коефіцієнт розрахункової довжини;
lс – довжина опорного стояка балки, що дорівнює відстані від верху домкратної балки до верхнього поясу або до найближчого вузла поперечних в’язей.
Коефіцієнт розрахункової довжини опорного стояка визначають за формулою:
Формула 12.7 -
Iс і Ir – моменти інерції перерізу опорного стояка і розпірки з площини стінки, відповідно;
lс і lr – довжина опорного стояка і розпірки поперечних в’язей, відповідно;
Під час визначення площі й моменту інерції опорного ребра до складу його перерізу потрібно враховувати ділянки стінки, що примикають до нього. З кожного боку ребра –
13 Гранична гнучкість стрижневих елементів
13.1 Гнучкість стрижневих елементів λ не має перевищувати значень, наведених у таблиці Таблиця 13.1.
Таблиця 13..1
Максимальна гнучкість стрижневих елементів
14 Розрахунки на витривалість елементів сталевих конструкцій
14.1 Розрахунки на витривалість сталевих елементів мостів усіх систем і призначень виконують відповідно до додатка Додаток Ж.
Клас міцності сталі і загальний рівень напружень від сумарної дії постійних і змінних навантажень не враховують. Витривалість оцінюють лише за розмахом циклічних напружень, який порівнюють з граничними розмахами напружень, отриманими за результатами випробувань, що наведені для основних типів елементів і з’єднань. Під час розрахунків існує можливість оцінювати кількість циклів навантажень для деталі протягом розрахункового строку експлуатації мосту і виконувати перевірку витривалості для отриманої кількості циклів.
14.2 Розрахунки на витривалість залізничних мостів допускається виконувати відповідно до 14.3. Результати, отримані за розрахунком відповідно до 14.3, рекомендовано порівняти з результатами, що отримані під час розрахунків, виконаних відповідно до додатка Додаток Ж, і приймати більш несприятливі значення.
14.3 Розрахунки на витривалість елементів сталевих конструкцій і з’єднань залізничних мостів (крім сталевих канатних елементів) допускається виконувати за формулами:
Формула 14.1 -
Формула 14.2 -
– абсолютне найбільше значення нормальних напружень – додатне під час розтягу;
– абсолютне найбільше значення дотичних напружень для розрахунків кутових швів;
- коефіцієнт, що враховує зменшення розрахункового опору текучості за рахунок утоми, який визначають за формулою:
Формула 14.3 -
У формулі (14.3) верхні знаки (+ або –) приймають:
– для формули (14.1), якщо σmax > 0;
– і завжди для формули (14.2).
ς – коефіцієнт, що дорівнює 1,0 для залізничних мостів;
J – коефіцієнт, що залежить від довжини завантаження λ лінії впливу для розрахунків σmax, який визначають за формулами:
Формула 14.4 -
J = 1 (для λ ≥ 22 м); J = ν – ξ·λ (для λ < 22 м).
Коефіцієнти ν та ξ визначають за таблицею Таблиця 14.2;
α та δ – коефіцієнти, що враховують марку сталі і змінність режиму навантаження, які визначають за таблицею Таблиця 14.1.
β – ефективний коефіцієнт концентрації напружень, який визначають за додатком Додаток И;
14.5 ρ – коефіцієнт асиметрії циклів змінних напружень, який визначають за формулами:
Формула -
Формула 14.6 -
σmin, σmax та τmin, τmax – найменші та найбільші напруження за абсолютними значеннями зі своїми знаками, що знайдені в тому самому перерізі.
Таблиця 14.1
Значення коефіцієнтів α та δ
Таблиця 14.2
Значення коефіцієнтів ν та ξ
Під час визначення коефіцієнтів для швів зварювання приймають ті самі коефіцієнти α та δ, що і для основного металу.
15 Особливості розрахунків несних елементів і з’єднань
15.1 Загальні вимоги
15.1.1 Цикл розрахунків прогонових будов передбачає складання декількох видів розрахункових схем, за допомогою яких досліджують напружено-деформований стан конструкції мосту:
– глобальні схеми на стадії зведення із урахуванням етапності включення елементів у роботу;
– глобальні схеми для розрахунків від навантажень і впливів на стадії експлуатації;
– локальні схеми для розрахунків елементів проїзду;
– локальні схеми для розрахунків ділянок обпирань на опорні частини і ділянок прикладання інших зосереджених навантажень.
15.1.2 Якщо не вказано інше, то розрахунковий напружений стан конструкції має бути визначений як пряма сума ефектів від глобальних і локальних навантажень за формулою:
Формула 15.1 -
15.1.3 Деталізація розрахункових схем для елементів головних ферм має бути достатньою для визначення ефектів навантажень від ексцентриситетів, що виникають під час створення конструкції ферми.
15.1.4 Для прогонових будов з балками коробчастого перерізу крутильні жорсткості коробок потрібно враховувати в розрахункових схемах. Допускається крутильну жорсткість стрижневого елемента визначати за формулою для замкненого тонкостінного контуру. Більш точні значення можуть бути отримані під час розрахунку на закручування фрагмента балки, складеної з плитних елементів з поздовжніми і поперечними ребрами.
15.1.5 Жорсткості балок потрібно визначати з урахуванням ефективної ширини плит відповідно до додатка Додаток В.
15.1.6 Елементи, які використовують для зменшення вільної довжини стиснутих елементів, потрібно розраховувати на отримані в схемах зусилля, але не менші ніж 3 % від осьової сили стиску в елементі.
15.1.7 Результати розрахунків схем із геометрично нелінійними елементами на кінцевому етапі збирання з повними постійними навантаженнями потрібно співставляти з результатами лінійних розрахунків на цій стадії. У разі різниці в результатах понад 5 %, нелінійність має бути врахована.
15.2 Розрахунки поздовжніх в’язей
15.2.1 Зусилля в елементах поздовжніх в’язей із хрестовою, ромбічною і трикутною решіткою від деформації поясів головних ферм або балок визначають у просторових розрахункових схемах від навантажень, що діють після їхнього включення у роботу.
Зусилля в елементах поздовжніх в’язей, не з’єднаних з поздовжніми балками або з’єднаних за наявності розривів у них, допускається визначати за формулами таблиці Таблиця 15.1.
Таблиця 15.1
Визначення зусиль в елементах поздовжніх в’язей
У формулах таблиці Таблиця 15.1 позначено:
Nd і Nc – зусилля відповідно в розкосі і розпірці в’язей;
Nd,l і Nd,r – зусилля в розкосі відповідно з лівого й правого боку від розпірки;
σf – нормальне напруження у поясі головної ферми;
σmf – середні (обчислені з урахуванням нерівномірності розподілу згинальних моментів за довжиною балки) напруження в нижньому поясі поперечної балки;
Ad і Ac – площа перерізу відповідно до розкосу і розпірки в’язей; якщо розпіркою є поперечна балка, у формулах таблиці Таблиця 15.1 приймають Ac = ∞;
I – момент інерції поясу головної ферми відносно вертикальної осі;
α – кут між розкосом в’язей і поясом головної ферми;
B – відстань між осями поясів головних ферм.
У формулах таблиці Таблиця 15.1 для визначення зусиль в елементах в’язей балок із суцільною стінкою замість σf приймають напруження σw у стінці головної балки, обчислене за площею брутто на рівні розташування площин в’язей; у формулі замість σmf приймають середнє напруження σmw у стінці поперечної балки на рівні розташування площини в’язей, обчислене так само, як і σmf.
Зусилля в елементах поздовжніх в’язей з напіврозкісною решіткою від вертикального навантаження допускається не враховувати.
15.2.2 Зменшення зусиль у поясах головних ферм за рахунок включення поздовжніх в’язей у спільну роботу в суцільнозварних прогонових будовах потрібно враховувати від усього навантаження, що діє після постановки і закріплення поздовжніх в’язей, а в болто-зварних прогонових будовах – тільки від тимчасового вертикального навантаження.
15.2.3 Розрахунок міцності і витривалості поясів головних ферм із ромбічною і трикутною решіткою в’язей, а також хрестовою з розпірками різної жорсткості виконують з урахуванням згинальних моментів, що виникають у поясах від деформації елементів в’язей і від деформації поперечних балок проїзної частини незалежно від виду в’язей.
Згинальні моменти в поясі, що діють у площині в’язей з трикутною і ромбічною решіткою, визначають за формулою:
Формула 15.2 -
де Nc – зусилля в розпірці в’язей;
lm – відстань між центрами вузлів прикріплення елементів до поясу.
15.3 Розрахунки елементів проїзду
15.3.1 Проїзну частину залізничних ферм рекомендується виконувати у вигляді ортотропної плити включеної (або ні) у спільну роботу з поясами ферми або у вигляді балкової клітини, складеної з системи поздовжніх і поперечних балок.
15.3.2 Правила проєктування і розрахунку ортотропних плит наведено в додатках Додаток Е, Додаток Ж і Додаток М.
15.3.3 Поздовжні балки балкової проїзної частини, по яких здійснюється їзда потягів і які не мають розривів поздовжніх балок (спеціальних пристроїв з поздовжньо рухомими обпираннями їхніх кінців), розраховують на міцність у пружній постановці з урахуванням додаткових зусиль від спільної роботи з поясами головних ферм, але зменшення зусиль у поясах головних ферм допускається враховувати тільки за умови включення проїзної частини в спільну роботу з ними спеціальними горизонтальними діафрагмами.
15.3.4 За умови включення проїзної частини в спільну роботу з решітчастими головними фермами в розрахунках усіх болто-зварних прогонових будов незалежно від порядку їхнього монтування, зменшення зусилля в поясах головних ферм потрібно враховувати тільки по відношенню до впливів тимчасового вертикального навантаження.
Визначають зусилля у проїзній частині :
– від усіх навантажень – за умови включення проїзної частині в спільну роботу з головними фермами одночасно з їхнім монтуванням;
– тільки від тимчасового вертикального навантаження – за умови включення проїзної частини в спільну роботу з головними фермами після деформації головних ферм від власної ваги.
15.3.5 Зусилля в елементах проїзної частини від спільної роботи з головними фермами визначають із припущення, що в горизонтальній площині є такі закріплення: поздовжні балки до поперечних прикріплено шарнірно; пояс поперечної балки, розташований на рівні в’язей, прикріплено до поясів головних ферм жорстко, а інший її пояс – шарнірно.
Розрахунок міцності перерізів поперечних балок з урахуванням згинальних моментів My в горизонтальній площині, що виникають від спільної роботи елементів проїзної частини з поясами головних ферм, виконують за формулами згину в двох площинах, беручи моменти My зменшеними на 20 %.
У розрахунках на міцність елементів проїзної частини з плитним безбаластовим полотном необхідно враховувати зусилля в них від включення плит у спільну роботу з поздовжніми балками.
15.3.6 Зусилля в поздовжніх балках з накладками по верхньому або по обох поясах у з’єднанні з поперечними балками визначають з урахуванням нерозрізності балок і пружної податливості опор – поперечних балок. Розподіл осьового зусилля і згинального моменту між прикріпленнями поясів і стінки поздовжньої балки здійснюють з урахуванням їхньої піддатливості.
15.3.7 Поздовжні балки решітчастих прогонових будов із проїзною частиною, що не включена в спільну роботу з головними фермами, допускається, незалежно від конструктивного оформлення прикріплення їхніх поясів у примиканні до поперечних балок, розраховувати за міцністю як розрізні. Елементи прикріплення поясів і стінки поздовжніх балок до поперечних розраховують на 0,6 моменту в середині прогону розрізної балки з розподілом його згідно з 15.3.6. Під час розрахунку зазначених поздовжніх балок на витривалість згинальні моменти необхідно визначати за лініями впливу нерозрізної балки на пружноподатливих опорах.
15.3.8 Поперечні балки решітчастих прогонових будов розраховують як елементи рам, утворених поперечною балкою і приєднаних до вузлових фасонок елементами головних ферм.
Опорні перерізи поперечних балок, підвісок, стояків (а за відсутності підвісок або стояків – і розкосів головних ферм) належить перевіряти на згинальні моменти, що виникають в елементах рам, утворених зазначеними елементами, внаслідок згину поперечних балок під впливом вертикальних навантажень.
Згинальні моменти в елементах замкнутих поперечних рам для одноколійних прогонових будов залізничних мостів допускається визначати за формулами:
опорний згинальний момент у поперечній балці:
Формула 15.3 -
згинальний момент у підвісці або стояку:
– біля краю прикріплення поперечної балки:
Формула 15.4 -
– у рівні центра найближчого до поперечної балки вузла поперечних в’язей між стояками, а за їхньої відсутності у рівні центра протилежного поясу головної ферми:
Формула 15.5 -
У формулах (15.3) і (15.4):
F – опорна реакція поперечної балки;
α – відстань між віссю перерізу поясу головної ферми і віссю перерізу поздовжньої балки;
B – відстань між осями поясів головних ферм;
lm – довжина панелі головної ферми (відстань між поперечними балками);
H – розрахункова довжина підвіски або стояка з площини ферми;
Ibal – момент інерції перерізу брутто поперечної балки по середині її довжини;
Ic – момент інерції перерізу брутто підвіски чи стояка відносно осі, паралельної до площини головної ферми;
It – момент інерції вільного кручення поясу ферми, що примикає до поперечної балки.
15.3.9 У відкритих прогонових будовах із їздою по низу, поперечні рами розраховують на умовні горизонтальні сили, прикладені на рівні центру ваги перерізу поясу, що дорівнюють 2 % поздовжнього зусилля в стиснутому поясі балки або ферми.
15.4 Розрахунки з’єднань
15.4.1 Розрахунки фрикційних з’єднань, з’єднань на звичайних болтах, заклепках і пальцях виконують відповідно до додатка Додаток К.
15.4.2 Розрахунки зварних з’єднань виконують відповідно до додатку Додаток Н.
16 Конструювання
16.1 Загальні вимоги
16.1.1 Під час проєктування сталевих конструкцій мосту необхідно:
– враховувати можливості виготовлення конструкцій, їх транспортування і збирання;
– розподіляти конструкції на окремі монтажні заводські елементи (марки) відповідно до ДСТУ Б В.2.6-177 та визначати у робочих кресленнях металевих конструкцій КМ відповідно до ДСТУ Б А.2.4-43 заводське контрольне збирання марок;
– уніфікувати монтажні елементи, вузли і з’єднання;
– уніфікувати застосовуваний прокат за міцністю, товщиною і профілями;
– забезпечувати можливість складання і виконання заводських і монтажних з’єднань.
16.1.2 Під час проєктування конструкцій потрібно унеможливлювати незручне розташування зварюваних деталей, різкі зміни перерізу елементів, утворення конструктивних «надрізів» у вигляді обривів фасонок і ребер жорсткості або вирізів у них, що примикають до поверхні напружених частин перерізу (поясів і стінки балок, листів складених елементів тощо).
16.1.3 Для підвищення витривалості і холодостійкості конструкцій, зниження негативного впливу залишкових деформацій і напружень від зварювання потрібно передбачати заходи конструктивного і технологічного характеру (оптимальне складання і зварювання елементів; розпускання швів; попереднє згинання і місцеве підігрівання; нагрівання окремих ділянок після зварювання; повне проплавлення і викружки на кінцях деталей; механічне обробляння ділянок концентрації напружень тощо).
16.1.4 У прогонових будовах рекомендується забезпечувати нерозрізність поздовжніх балок по всій протяжності, а за наявності розривів у проїзній частині – на ділянках між ними.
16.2 Конструювання залізничних мостів
16.2.1 У залізничних мостах прогонові будови з роздільними балками і поздовжні балки проїзної частини повинні мати поздовжні в’язі по верхніх і нижніх поясах. Кріпити поздовжні в’язі до стінок балок у залізничних мостах не допускається.
«Відкриті» прогонові будови ( що не мають поздовжніх в’язей по верхніх поясах ферм) і «відкрита» проїзна частина (що не має поздовжніх в’язей по поясах) у залізничних мостах допускаються тільки за умови закріплення вільних поясів жорсткими рамами в площинах поперечних балок, а в проїзній частині – поперечними в’язями.
За наявності елементів, що жорстко з’єднують пояси балок або ферм (наприклад, залізобетонної або сталевої плити), допускається не влаштовувати поздовжні в’язі у відповідній площині, якщо вони не потрібні за умовами монтажу.
В аркових прогонових будовах поздовжні в’язі влаштовують в площині одного з поясів арок і в площині проїзної частини, якщо вона не має плити; для решітчастих арок передбачають поперечні в’язі між ними і поздовжні в’язі по обох поясах (рисунок 16.1).
Рисунок 16.1 -
Стандартна схема і назви елементів залізничної решітчастої ферми
16.2.2 Поздовжні в’язі потрібно центрувати в плані з поясами головних ферм, ексцентриситети в прикріпленні з площини в’язей мають бути мінімальними.
16.2.3 У залізничних мостах із мостовим полотном з поперечинами відстань між осями поздовжніх балок потрібно призначати 1,90 м, а між осями головних балок (ферм) за відсутності балкової клітини – 2,0 м. У разі більшої відстані між осями головних балок (ферм) потрібно передбачати влаштування залізобетонної або сталевої плити.
16.2.4 У залізничних мостах прогонові будови з роздільними двотавровими балками і поздовжні балки проїзної частини повинні мати поперечні в’язі, розташовані на відстанях, не більших ніж дві висоти балки.
16.2.5 Для зниження напружень у поперечних балках проїзної частини від деформації поясів головних ферм, проїзну частину рекомендується включати в спільну роботу з головними фермами. У прогонових будовах із проїзною частиною, не включеною в спільну роботу з головними фермами, потрібно передбачати гальмівні в’язі.
16.2.6 Кріпити балки проїзної частини за допомогою торцевих листів, приварених до стінки і поясів балки, не допускається.
У прогонових будовах залізничних мостів кріпити стінки поздовжніх і поперечних балок рекомендується здійснювати за допомогою вертикальних кутиків і фрикційних з’єднань.
16.2.7 Під час конструювання вузлів ферм забезпечують місцеву стійкість стиснутих ділянок вузлових фасонок відповідною товщиною або підкріплюючи вільні кромки кутиками або ребрами.
16.2.8 Для зменшення кількості з’єднувальних зварних швів перерізи складених елементів решітчастих ферм потрібно проєктувати з мінімальної кількості деталей.
16.2.9 У решітчастих головних фермах матеріал елементів коробчастого і Н-подібного перерізів має бути сконцентрований у листах, розташованих у площині ферми. Пояси, стиснуті елементи ферм і опор рекомендується проєктувати коробчастого перерізу.
16.2.10 У разі мостового полотна з дерев’яними поперечинами забезпечують центроване передавання тиску поперечин на стінки головних або поздовжніх балок, а дотик поперечин до елементів поздовжніх і поперечних в’язей під дією навантаження має бути унеможливлено.
16.3 Перерізи елементів
16.3.1 Найменшу товщину деталей елементів прогонових будов і опор приймають на основі розрахунку міцності, стійкості, витривалості, жорсткості і коливань, але не менше зазначеної в таблиці Таблиця 16.1.
Таблиця 16.1
Найменша товщина деталей елементів прогонових будов і опор мостів та труб
Дозволяється така найбільша товщина прокату:
– у пакетах деталей, які стягують звичайними болтами – 20 мм;
– у зварних елементах з вуглецевої і низьколегованої сталей – 60 мм;
– у стикових накладках і вузлових фасонних листах фрикційних з’єднань – 15 мм.
16.3.2 У складених елементах решітчастих ферм відношення розрахункової ширини b до товщини t листів не повинно перевищувати таких величин:
– у вертикальних і горизонтальних листах коробчастих елементів – 60;
– у горизонтальних листах Н-подібних елементів – 45;
– у листах з вільними (необлямованими) звисами – 20;
– у листах зі звисами, облямованими кутиками або ребрами – 30.
За розрахункову ширину b для пластинок, обпертих двома кромками, приймають відстань між закріпленими кромками або між вільною кромкою і закріпленням. За вісь закріплення приймають вісь болтів або вісь зварного шва.
16.3.3 У стиснутих елементах Н–подібного перерізу товщина горизонтального листа має становити від товщини tf листів, які з’єднують не менше ніж:
0,4·tf – в елементах з болтовими з’єднаннями;
0,6·tf – у зварних і прокатних елементах у випадку tf ≤ 24 мм і 0,5·tf у випадку tf > 24 мм.
16.4 Заміна товщини поясних листів. Пакети з двох і більше листів
16.4.1 У нерозрізних балкових мостах зміну товщини поясів рекомендується виконувати в місцях монтажних стиків балок. Кількість зміни товщини поясів рекомендується виконувати не частіше, ніж показано на рисунку 16.2.
Рисунок 16.2 -
Зміни товщини поясів балок по довжині прогону, L
16.4.2 Фактичну зміну товщини поясу потрібно подовжити за місце теоретичного обриву на довжину ширини поясу або на половину ширину поясу коробки.
16.4.3 Пакети з двох і понад поясних листів може бути утворено з розміщенням додаткового листа поясу, як з боку стінки балки, так і з зовнішнього боку. Схему обриву додаткового листа показано на рисунку Рисунок 16.3.
Рисунок 16.3 -
Схема обриву додаткового листа
Допускається розрахунки швів не виконувати, якщо розмір шва дорівнює hw ≥ 0,5·t, де t – товщина накладеного листа.
16.4.4 Розмір C, притуплення кінця додаткового листа, приймають не меншим ніж 50 мм, у разі приварювання стінки до листа, як показано на рисунку Рисунок 16.4.
Рисунок 16.4 -
Схема приварювання стінки по місцю обриву додаткового листа
16.4.5 Стик пакету з двох листів потрібно виконувати з обробленням кромок і на вивідних планках, як показано на рисунку Рисунок 16.5.
Рисунок 16.5 -
Схема оброблення кромок у пакеті листів і розміщення вивідних планок
16.4.6 У разі посилення поясів коробки накладними листами, відношення ширини до товщини листів потрібно обмежувати як для стиснутих пластинок, обпертих із двох боків, відповідно до 11.2. У цьому випадку широкі листи потрібно розділяти на смуги, як показано на рисунку Рисунок 16.6.
Рисунок 16.6 -
Схеми посилення поясів коробок накладеними листами зовні і в середині коробок
16.5 Ребра жорсткості відкритих балок і коробок
16.5.1 Стінки відкритих і коробчастих балок потрібно укріплювати системою поздовжніх і поперечних ребер. Конфігурація поперечних ребер штабова або таврова. Поздовжні ребра можуть бути штабовими, кутиковими, тавровими або замкненими.
16.5.2 Вимоги до жорсткості і стійкості поздовжніх і поперечних ребер надано в розділі Е.2 додатка Додаток Е.
16.5.3 Поздовжні ребра потрібно пропускати у вирізах у стінках поперечних ребер. Розмір вирізу для пропускання ребра обмежують значенням 2/3·bw,c, де bw,c – ширина стінки поперечного ребра. У стиснених ситуаціях допускаються конструкції, в яких поперечні ребра перериваються і їх приварюють до поздовжніх. Переривати поздовжні ребра в місцях поперечних не можна, крім місць примикання до опорних ребер.
16.5.4 Поперечне ребро потрібно приварювати до поясу головної балки кутовими швами по контуру з відношенням катетів 1:1, якщо немає інших вимог. Якщо ребро таврове, то пояс ребра обривають на відстані від 60 мм до 100 мм від поясу.
16.5.5 У разі обривання поздовжнього ребра, останні 100 мм шва виконують з повним приварюванням, а ребро має бути скошене під кутом 30° до ширини 20 мм і далі, механічно оброблене радіусом 50 мм врівень з основним металом. Допускається інша конструкція обриву ребра, якщо її підтверджено розрахунком витривалості.
16.5.6 Усі поперечні ребра повинні мати вирізи в кутах примикання поясів і стінок з розмірами вздовж стінки від 60 мм до 120 мм і по ширині поясу від 40 мм до 50 мм. Кутові шви приварення ребра мають бути замкнені по контуру. У місцях передавання зосереджених сил вирізи можна зменшити ( або їх не буде зовсім), а шви можна виконувати з повним проплавленням.
16.5.7 У балках під потяги, за умови обґрунтування розрахунком на витривалість, допускається встановлювати на кінцях поперечних ребер спеціальні перехідні деталі, приварені до ребра і щільно обперті на пояс.
16.5.8 Швиприварення поздовжніх і поперечних ребер мають бути віддалені від паралельних до них стикових швів стінки на 10 товщин стінки. Віддалення від стикового шва пера або обушка кутика, який прикріплюють до стінки болтами, має становити 5 товщин стінки. Швиприварення поздовжніх і поперечних ребер не повинні перериватися на перпендикулярних до них стикових швів стінки.
16.6 Попередньо напружені прогонові будови
16.6.1 Зусилля і деформації, що виникають в конструкції мосту без прикладання зовнішніх зусиль, у тому числі і від власної ваги, вважають попереднім напруженням. У нерозрізних балках попереднє напруження створюється від згину балки за рахунок підняття-опускання балки на опорах. У висячих і вантових мостах – за рахунок зміни довжини канатних елементів.
16.6.2 Попереднє напруження, що створюють канатні елементи, для зменшення розтягувальних зусиль в елементах мосту, можна виконувати у фермах, у нерозрізних балках, у прогонах і на опорних ділянках. Місця кріплення канатних елементів до балки і місця для зміни їх напрямку потрібно проєктувати на основі розрахунків на міцність, стійкість і витривалість, із урахуванням вимог додатка Додаток Л.
16.7 Деталі конструкцій
16.7.2 Гілки стиснутих складених стрижнів із болтовими з’єднаннями, а також стиснуто-зігнуті зварні елементи в місцях впливу зосереджених сил має бути підкріплено поперечними діафрагмами. У зварних коробчастих і Н-подібних елементах ферм діафрагми рекомендується приварювати або прикріплювати на болтах тільки до вертикальних листів із зазором між діафрагмами і горизонтальними листами не меншим ніж 50 мм.
16.7.3 Приварювання допоміжних деталей (кронштейнів, елементів перил і тротуарів, навігаційних знаків, сигналів тощо) до елементів несних конструкцій рекомендується виконувати через проміжні елементи, для яких є можливість виконати зварний шов по контуру. Матеріал прокату і зварювальних матеріалів має відповідати додатку Додаток Б.
16.7.4 Проєктують зварні з’єднання несних елементів прогонових будов методом оцінювання витривалості, на основі порівняння категорій утоми відповідно до додатка Додаток Ж.
16.7.5 Поперечні стикові шви поясів і стінок балок, у тому числі шви будь-якого напрямку листів настилу ортотропних плит проїзду, мають відповідати вимогам, наданим на рисунку Рисунок 16.7.
Рисунок 16.7 -
Схема механічного оброблення стикових двобічних швіві швів, виконаних з одного боку
Для залізничних мостів у розтягнутих та стиснуто-розтягнутих ділянках має бути передбачено механічне оброблення швів зварювання від металу шва до основного металу радіусом не менше ніж 15 мм; ці вимоги поширюються на ділянки поперечних стикових швів стінки балок на довжині 40 % висоти розтягнутої ділянки, але не менше ніж 200 мм від розтягнутого поясу (див. рисунок Рисунок 16.7).
16.7.6 Зварні стикові шви ортотропних плит, що не зазнають впливу тимчасового навантаження, можуть не мати механічного зачищення швів у випадку плавних переходів до основного металу, посилення шва менше ніж 10 % товщини листів і відсутності місць старт/зупинка. Допускається, за відсутності місцевого навантаження, для поздовжніх швів листів нижніх плит коробчастих балок виконувати зварювання неповну товщину листів, як показано на рисунку Рисунок 16.8.
Рисунок 16.8 -
Стикові шви листів на повну товщину (ліворуч)і на неповну товщину (праворуч)
16.7.7 Місця встановллення поздовжніх і поперечних в’язей розраховують за міцністю, стійкістю і витривалістю. Потрібно дотримуватись таких умов:
– не можна приварювати в’язі безпосередньо до поясів балок прогонових будов усіх призначень;
– приєднання поздовжніх в’язей виконують за допомогою горизонтальних фасонок, які приєднують до поясів і стінок; форми фасонок, правила зварення і механічного оброблення показано на рисунку Рисунок 16.9. Для випадку, якщо розмах розрахункових змінних навантажень у стінці балки вздовж фасонки не перевищує 50 МПа, допускається приварювати фасонку по контуру кутовими швами без зачищення. В усіх інших випадках кінці фасонок повинні мати повний провар і бути механічно зачищені з рисками вздовж зусиль;
Рисунок 16.9 -
Фасонки поздовжніх в’язей: приварені до стінки (ліворуч); приварені до поясу (праворуч)
– місця встановлення фасонок на стінку підкріплюють поперечними ребрами; у випадку, якщо зазначені фасонки перетинаються з поперечними ребрами жорсткості, фасонку потрібно виконувати без розривів, поперечне ребро переривати, а шви фасонки до ребра виконувати з відношенням катетів 1:2 (більший катет вздовж фасонки);
– у прогонових будовах залізничних мостів не допускається приварювати елементи поздовжніх і поперечних в’язей до ребер жорсткості і фасонок в’язей до поясів, прокладок – до основних елементів;
– для прогонових будов усіх інших мостів необхідність застосування механічного оброблення потрібно передбачати в проєкті з урахуванням розрахунку на витривалість;
– для коробчастих перерізів елементів залізничних ферм накладання й оброблення швів виконують відповідно до рисунка Рисунок 16.10.
Рисунок 16.10 -
Схема оброблення посилення шва зварювання коробчастого перерізу
16.7.8 У суцільнозварних прогонових будовах автодорожніх, суміщених під рейковий і автомобільний транспорт, пішохідних мостів елементи в’язей, які зварюють внапуск до фасонок, потрібно прикріплювати двома фланговими і двома лобовими швами; елементи в’язей з парних кутиків, симетрично розташованих відносно фасонки, допускається прикріплювати двома фланговими й одним лобовим (торцевим) швами.
Відстані між швами кріплень елементів в’язей і швами, що прикріплюють фасонки до стінки балки, а також до поперечних ребер жорсткості, повинні бути не меншими ніж 60 мм.
16.7.9 Протиугони допускається приварювати до верхнього поясу зварних балок поздовжніми і поперечними кутовими швами. Для поперечних швів необхідно передбачати заходи щодо зниження концентрації напружень, а також механічне оброблення для отримання плавних переходів (радіусом не меншим ніж 5 мм) до основного металу.
16.7.10 Вимоги до проєктування канатних елементів надано в додатку Додаток П.
16.8 Конструкція планок і перфорованих листів
16.8.1 У зварних коробчастих і Н-подібних елементах головних ферм залізничних мостів допускається застосовувати тільки суцільні або перфоровані горизонтальні листи. З’єднувальні планки допускаються тільки в елементах в’язей залізничних мостів і в тих елементах автодорожніх, суміщених під рейковий і автомобільний транспорт, пішохідних мостів, для яких з’єднання планок із основними частинами перерізу можливо здійснити без спеціальних заходів для зниження концентрації напружень.
16.8.2 Довжина проміжних планок Ls вздовж елемента має бути не меншою від 0,75·a, де a – відстань між рядами болтів (або зварними швами) прикріплення планки. Кінцеві планки в стиснутих і стиснуто-розтягнутих елементах потрібно виконувати у 1,7 рази довшими від проміжних, а в розтягнутих – у 1,3 рази. Кінцеві планки потрібно ставити якомога ближче до вузла.
У зварних коробчастих і H-подібних елементах допускається вихід перфорації на торець елемента.
16.8.3 Кількість болтів для прикріплення з одного боку планки має бути не менше ніж:
– для елементів тимчасового навантаження – 4 шт.;
– для елементів постійного навантаження – 3 шт.;
– для неробочих елементів – 2 шт.
16.9 Особливості конструкції болтозварних прогонових будов
16.9.1 У болтозварних прогонових будовах допускається застосовувати стикові і накладні компенсатори ослаблення перерізу елементів болтовими отворами. Посилення можна виконувати по один бік від листа (рисунок Рисунок 16.11) або по обидва боки.
Рисунок 16.11 -
Компенсатори: накладний (ліворуч); стиковий (праворуч)
На кінцях стикових компенсаторів біля стиків потрібно передбачати скоси по товщині з ухилом 1:4 і механічне оброблення. У накладних компенсаторах потрібно передбачати скоси по ширині з ухилом 1:1. Для косих швів приймають відношення катетів 1:2. Для забезпечення плавних (радіусом не менше ніж 5 мм) переходів від шва до основного металу необхідно передбачати оброблення косих швів на кінці компенсатора. Косі шви і ділянки поздовжніх швів до першого ряду отворів повинні забезпечувати повне прикріплення площі компенсатора. Ширина накладного компенсатора зі сталі класу міцності С245, С345 і С 390 має бути відповідно не більша ніж 44, 38 і 36 його товщин. Якщо потрібна більша ширина, потрібно застосовувати два роздільних компенсатори, а відстань між їхніми швами повинна бути не меншою ніж 60 мм. Відстань від центра болта до краю компенсатора має бути не меншою подвоєного діаметра отвору під болт.
16.9.2 Для решітчастих болтозварних ферм прогонових будов автодорожніх, суміщених під рейковий і автомобільний транспорт, пішохідних мостів допускається застосовувати вузлові фасонки-вставки і фасонки-приставки, які з’єднують із поясами за допомогою зварювання (рисунок 16.12).
Рисунок 16.2 -
Фасонки поясу
Вузлові фасонки-вставки і фасонки-приставки повинні мати плавні переходи (радіусом не менше ніж 250 мм) до поясу. Відстань від стику поясу і фасонки-вставки до початку викружки в ній приймають не меншою ніж 70 мм. Для стикових швів фасонок-вставок розтягнутого і стиснуто-розтягнутого поясів належить передбачати механічне оброблення. У фасонок-приставок потрібно передбачати повне проплавлення всієї товщини і можливість його неруйнівного контролю, а також механічне оброблення кінців фасонок.
Поясні листи поздовжніх і поперечних балок можуть мати довжину меншу, ніж довжина стінки, за умови влаштування на кутах стінки прямокутних округлених (з радіусом 15 мм) вирізів, вертикальна крайка яких збігається з торцем поясного листа, що обривається. Подібні вирізи повинні мати також фасонки, що приварюють до верхнього поясу поперечної балки для збільшення висоти її стінки в ділянці кріплення до головних ферм (рисунок 16.13).
Рисунок 16.3 -
Примикання поясу до стінки
Двотаврові балки, у яких пояс не доведено до кінця стінки, проєктують з дотриманням таких вимог:
– пояс до місця обриву має бути скошеним за товщиною до 6 мм з ухилом 1:8 і за шириною до 32 мм з ухилом 1:4 (рисунок 16.14);
– прикріплення до стінки балки на довжині скошеної частини поясу повинне мати повне проплавлення;
– необхідно передбачати механічне оброблення кінця поясу для плавних переходів (радіусом не меншим ніж 60 мм) до стінки (в обох площинах).
Рисунок 16.4 -
Схема обриву поясу двотаврової балки
16.10 Конструкції ортотропних плит, опорних частин і деформаційних швів
16.10.1 Вимоги до проєктування ортотропних плит надано в додатку Додаток М.
16.10.2 Вимоги до конструювання, розрахунків і установлення опорних частин надано в додатку Додаток Р.
16.10.3 Вимоги до застосування й улаштування деформаційних швів надано в додатку Додаток П.
Додаток А
(обов’язковий)
Характеристика класів перерізів
А.1 Класи перерізів
Під час розрахунків елементів конструкцій розглядають три класи перерізів:
клас 1 – пружна робота перерізу (обмежень до застосування немає);
клас 2 – робота перерізу за обмежених пластичних деформацій (є обмеження до застосування);
клас 3 – робота перерізу за необмежених пластичних деформацій (є обмеження до застосування).
Характеристики граничного стану для цих класів перерізів наведено в таблиці Таблиця А.1
Таблиця А.1
Характеристики граничного стану для класів перерізів
А.2.1 Клас 1. Пружна робота перерізу
А.2.1 Для перерізів класу 1 розрахункові напруження можна допустити лише в крайній фібрі поперечного перерізу. Для цього випадку граничний згинальний момент визначають за формулою таблиці Таблиця А.2.
А.2.2 Для перерізів класу 1 напруження в жодній фібрі не можуть перевищувати розрахункового опору текучості
А.2.3 Обмежень до застосування немає. Поперечні перерізи класу 1 можна застосовувати для всіх розрахунків несних конструкцій мостів.
Таблиця А.2
Характеристика пружної роботи перерізу
А.3 Клас 2. Обмежені пластичні деформації
А.3.1 Робота перерізу за обмежених пластичних деформацій характеризується досягненням напружень текучості не тільки в крайніх фібрах балки, але і на певній відстані від них з одного або з обох боків перерізу.
Таблиця А.3
Робота перерізу за умови обмежених пластичних деформацій
А.3.2 Пластичні деформації εpl для ребер ортотропних плит не мають перевищувати значення 0,0025, для інших несних конструкцій – значення 0,0006.
А.3.3 Граничний згинальний момент за умови обмежених пластичних деформацій визначають за рекомендаціями таблиці Таблиця А.3.
А.3.4 Пружнопластичну роботу перерізу не допускається:
1) якщо можлива місцева втрата стійкості стінки;
2) якщо немає можливості з достатньою точністю оцінити геометричні характеристики або зусилля в перерізі елемента;
3) якщо розмах напружень у перерізах елементів, що сприймають змінні зусилля різних знаків, перевищує
А.4 Клас 3. Необмежені пластичні деформації (пластичний шарнір)
А.4.1 Роботу поперечного перерізу характеризують досягненням напружень текучості по всій висоті перерізу.
А.4.2 Граничний момент балки за умови необмежених пластичних деформацій оцінюють за формулами таблиці Таблиця А.4
Таблиця А.4
Робота перерізу за умови необмежених пластичних деформацій
Таблиця А.5
Визначення пластичного моменту опору
А.4.3 Необмежені пластичні деформації під час згину балки рекомендується враховувати за таких умов:
– якщо забезпечена локальна стійкість полиць та стінок перерізу;
– якщо забезпечена достатня поворотна здатність, тобто, достатній кут повороту для утворення пластичних напружень по всій висоті перерізу.
А.4.4 Обмеження щодо врахування необмежених пластичних деформацій як граничного стану перерізів, пов’язані з локальною стійкістю елементів перерізу і залежать від величини поперечної сили.
А.4.5 Обмеження, пов’язані з локальною стійкістю елементів перерізу, характеризують співвідношенням їхніх розмірів, наведено в таблиці Таблиця А.6.
Таблиця А.6
Обмеження співвідношення розмірів стінок та поясів для врахування необмежених пластичних деформацій
А.4.6 У разі одночасної дії в перерізі згинального моменту та поперечної сили, що перевищує 50 % від опору перерізу на зріз, величину пластичного моменту опору має бути зменшено залежно від величини поперечної сили відповідно до формули:
Формула А.6 -
де – зменшувальний коефіцієнт;
– коефіцієнт;
QEd – діюча поперечна сила;
– розрахунковий опір перерізу зрізу;
hw i tw – висота і товщина стінки.
Додаток Б
(довідковий)
Б.1 Загальна характеристика прокату і виробів
Б.1.1 Рекомендовані стандарти на прокат і вироби наведено в таблиці Таблиця Б.1.
Таблиця Б.1
Стандарти для прокату та виробів
Б.1.2 Перелік виробів, наданий у таблиці Таблиця Б.1, не є вичерпним.
Б.2 Сталевий листовий, сортовий та фасонний прокат
Б.2.1 Сталевий прокат для мостових конструкцій
Б.2.1.1 Сталевий прокат (листовий, сортовий, фасонний) для основних (несних) конструкцій мостів приймають з переліку марок сталей, що наведено в таблиці Таблиця Б.2, крім установлених у примітках до таблиці
Таблиця Б.2
Сталевий прокат для несних конструкцій мостів
Б.2.2 Сталевий прокат допоміжних конструкцій
Б.2.2.1 Допускаються до застосування вуглецеві сталі згідно з ДСТУ EN 10025-2 класів міцності S235, S275 і S355, підкласів за ударною в’язкістю JR, J0, J2, з розкисленням FF і FN (киплячу сталь не допустима). Сталі підкласів JR до тільки для конструкцій, руйнування яких не призводить для потенційних людських жертв.
Б.2.2.2 Допускаються до застосування прокат з вуглецевих сталей згідно з ДСТУ 8803 марок Ст3 і Ст3Г з розкисленням пс і сп, категорій 3, 4, 5 і 6. Сталі категорії 3 допускаються тільки для конструкцій, руйнування яких не призводить для потенційних людських жертв.
Б.2.2.3 Допускаються до застосування без обмежень прокат підвищеної міцності згідно з ДСТУ 8541 класів міцності С265, С285, С315, С325, С345 і С355 категорій 3 і вище, з гарантією зварюваності.
Б.2.2.4 Застосовувати круглі труби допускається без обмежень.
Б.2.3 Сталевий прокат порожнистих профілів
Таблиця Б.3
Механічні властивості прокату порожнистих профілів
Б.3 Виливки
Б.3.1 Для основних несних конструкцій мостів потрібно застосовувати виливки групи 3 відповідно до таблиці 5 ДСТУ 8781. Потрібно контролювати: розміри, хімічний склад, механічні властивості, ударна в’язкість і вуглецевий еквівалент.
Б.3.2 Виливки у конструкціях мостів використовують для елементів опорних частин, анкерів, з’єднань прокатних елементів тощо. Прокатні елементи можна приварювати до виливок за умови розроблення спеціальної технології зварювання з наданням температурних режимів підігрівання перед і після зварювання.
Б.3.3 3 У разі відсутності потрібних даних про характеристику виливки, у проєктній документації має бути надано креслення виливки з бажаними механічними властивостями (також щодо зварювання), без надання інформації про конкретну марку сталі.
Б.3.4 Попереднє оцінювання хімічного складу і механічних властивостей виливок допускається виконувати на основі стандартів ДСТУ EN 10213-1 та ДСТУ EN 10213.
Б.4 Критерії оцінювання прокату для використання в основних несних конструкціях мостів
Б.4.1 Вимоги до суцільності і поверхні прокату
Якість поверхні листового і сортового прокату має відповідати класу A підкласу 1 або 2 згідно з ДСТУ EN 10163-2. Якість поверхні профілів має відповідати класу D підкласу 1 або 2 згідно з ДСТУ EN 10163-3. Допуски на відхил товщини прокату мають відповідати класу А, а за площинністю класам ПО (особливо висока) або ПВ (високої) відповідно до ДСТУ 8540.
Б.4.2 Мінімальне значення роботи удару
Мінімальне значення роботи удару має становити:
– для основних несних конструкцій KV–40 = 27 Дж;
– для допоміжних конструкцій KV–20 = 27 Дж.
Якщо нормоване в стандартах значення надано меншим, сталь допускається використовувати на основі значень ударної в’язкості, наданих у заводських сертифікатах
Б.4.3 Максимальне значення вуглецевого еквіваленту
Б.4.3.1 Для елементів без зварювання значення вуглецевого еквіваленту не нормують .
Б.4.3.2 Значення вуглецевого еквіваленту визначають за формулою:
Формула Б.1 -
де C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu – масові частки вуглецю, марганцю, хрому, молібдену, ванадію, нікелю і міді
Формула Б.2 -
де C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P – масові частки вуглецю, марганцю, кремнію, хрому, нікелю, міді, ванадію і фосфору.
Б.4.3.4
Значення CEV не має перевищувати значення, наведені у стандартах або визначені за середнім умістом хімічних складових, наведені у стандартах.
Б.4.3.5 Б.4.3.5 Якщо значення CEV, отримані за сертифікатами виробника, перевищують допустимі значення, застосовувати прокат можна тільки за умови розроблення спеціальної технології зварювання.
Б.4.3.6 Б.4.3.6 Якщо значення CEV перевищує 0,5, прокат допускається застосовувати тільки за умови розроблення спеціальної специфікації на основі зварювання і випробування зразків.
Б.4.4 Мінімальні значення пластичності
Б.4.4.1 Пластичність матеріалу оцінюють відношенням мінімального тимчасового опору до характеристичного значення опору текучості Run/Ryn і відносним подовженням перед розривом.
Б.4.4.2 Відношення Run/Ryn не повинні бути меншими від значень, наданих у таблиці Таблиця Б.4.
Таблиця Б.4
Найменші значення відношень Run/Ryn
Б.4.4.3 Мінімальне подовження після розриву циліндричного або плоского зразка діаметром або товщиною не менше ніж 3 мм з початковою розрахунковою довжиною не меншою за
(A0 – площа поперечного перерізу зразка) для прокату товщиною до 100 мм надано в таблиці Таблиця Б.5.
Б.5 Значення мінімальних подовжень після розриву
Б.5 Матеріали для зварювання
Цей додаток надає інформацію, необхідну для визначення перерізів швів зварювання, а саме:
– розрахункові опори;
– характеристичні значення опорів текучості і тимчасових опорів;
– робота удару.
Для кожної партії зварювальних матеріалів потрібно виготовляти і випробувати зразки (див. додаток Додаток Н). У результаті випробування мають бути отримані дані стосовно механічних властивостей і ударної в’язкості наплавленого металу.
Б.5.1 Стандарти на зварювання
Стандарти на зварювання надано в розділі 2.
Б.5.2 Розрахункові опори зварних з’єднань
Опір зварних з’єднань визначають за формулами таблиці Таблиця Б.6.
Таблиця Б.6
Розрахункові опори зварних з’єднань
Б.5.3 Класифікація електродів і дротів
Відповідно до чинних стандартів зварювальні матеріали, характеристики яких надано нижче, класифіковано за опором текучості і роботою удару 47 Дж.
За характеристичне значення опору текучості металу шва зварювання Rw,yn приймають напруження, за якого залишкові деформації складають 0,2 % із забезпеченістю 95 %.
Усі матеріали для зварювання основних несних конструкцій мостів повинні мати (безпосередньо після зварювання або після термообробки) роботу удару, яка забезпечує KV-40 = 27 Дж, як по металу шва, так і в ділянці сплавлення з основним металом.
Б.5.4 Механічні характеристики наплавленого металу
Значення опору текучості, тимчасового опору і енергія удару для наплавленого металу має бути більше ніж для основного металу.
Пластичні характеристики наплавленого металу мають бути не гірше ніж у основного металу. Контролюють відносне подовження перед розривом і відношення тимчасового опору до опору текучості.
Твердість металу швів обмежено 350 одиницями за шкалою Віккерса (HV). Для кутових швів з катетом 5 – 7 мм твердість допускається 400 одиниць.
Б.5.4.1 Б.5.4.1 Покриті електроди
Для електродів, класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж, механічні характеристики металу шва, наплавленого покритими електродами, надано в таблиці Таблиця Б.7, а для ручного дугового зварювання високоміцних сталей у таблиці Таблиця Б.8.
Таблиця Б.7
Механічні характеристики металу шва, наплавленого покритими електродами
Таблиця Б.8
Механічні характеристики металу шва для ручного дугового зварювання високоміцних сталей
Б.5.4.2 Дріт порошковий для дугового зварювання у захисному газі та без нього
Для зварювальних T (трубчастих) дротів, класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж, механічні характеристики металу шва надано в таблиці Таблиця Б.9.
Таблиця Б.9
Механічні характеристики металу шва зварювальних T (трубчастих) дротів, класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж
Б.5.4.3 Дріт суцільний для дугового зварювання в захисному газі
Для зварювальних G (суцільних) дротів, класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж, механічні характеристики металу шва надано в таблиці Таблиці Б.10.
Таблиця Б.10
Механічні характеристики наплавленого металу шва зварювальних G (суцільних) дротів, виконаних у захисному газі, класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж
Для зварювальних дротів: S (суцільних) і T (трубчастих), класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж, механічні характеристики металу шва надано в таблиці Таблиця Б.11.
Таблиця Б.11
Механічні характеристики металу шва для зварювальних дротів: S (суцільних) і T (трубчастих), класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж
Б.5.4.4 Дроти для зварювання під флюсом
Таблиця Б.12
Механічні характеристики металу шва для дугового зварювання під флюсом високоміцних сталей
Б.6 Кріпильні вироби
Механічні властивості і розрахунки кріпильних з’єднань надано в додатку Додаток К.
Додаток В
(довідковий)
Розрахунки ефективної ширини плит
В.1 Ефективні геометричні характеристики перерізів
В.1.1 Під час згину балок верхні та нижні широкі пояси (ортотропні плити) мосту включаються в роботу разом зі стінками за рахунок передавання зрізних зусиль зі стінок на плити. Тому нормальні напруження в плиті біля стінок, як правило, більші ніж на периферії.
В.1.2 Нерівномірність розподілу нормальних напружень по ширині плити, за рахунок ефекту запізнення дотичних напружень, враховують введенням ефективних (зменшених) геометричних характеристик перерізу замість фактичних.
В.1.3 Ефективну ширину плит потрібно використовувати не лише під час розрахунків перерізів на міцність, але й під час визначення геометричних характеристик елементів для розрахункових схем, які застосовують у розрахунках з визначення зусиль і деформацій.
В.1.4 У місцях різкої зміни поперечного перерізу або наявності великих вирізів недостатньо підраховувати геометричні характеристики відповідно до зміни площі елементів поперечного перерізу, а потрібно також враховувати нерівномірність розподілу напружень. Нерівномірність має бути враховано як від дії згину, так і від дії зосереджених сил. Ефективні геометричні характеристики від дії зосередженої сили і дії згинальних моментів будуть різними і їх потрібно розраховувати окремо.
В.2 Коефіцієнти редукції на основі формул
В.2.1 Ефективну ширину плити визначають за формулою:
Формула В.1 -
де b0 – фактична ширина плити;
β – коефіцієнт редукції;
– ефективна ширина плити (див. рисунок Рисунок В.1).
Рисунок В.1 -
Фактичний і ефективний перерізи
В.2.2 Коефіцієнт редукції β можна оцінити за формулами таблиці Таблиця В.1 та параметром:
Формула В.2 -
Формула В.3 -
де Ast – площа поздовжніх ребер плити на ділянці завширшки b0;
t – товщина листа настилу.
Позначення надано на рисунку Рисунок В.1.
Le – ефективна довжина прогону, яку визначають керуючись схемою, на рисунку Рисунок В.2, за умови, що немає прогонів довшої за 1,5 довжини суміжного прогону, а консоль не довша половини суміжного прогону. В інших випадках довжину прогону визначають між нульовими точками епюри моментів
Рисунок В.2 -
Схема для визначення ефективної довжини прогону, Le
В.2.3 Значення коефіцієнтів редукції b залежно від коефіцієнта k і форми ділянки епюри моментів по довжині балки визначають за формулами таблиці Таблиця В.1
Таблиця В.1
Значення коефіцієнтів редукції, β
В.2.4 Для кількісного оцінювання характеру розподілу напружень по ширині плити можна скористатися формулами, що наведені в таблиці Таблиця В.2.
Таблиця В.2
Кількісне оцінювання нерівномірності розподілу напружень
В.2.5 Наведена методика оцінювання нерівномірності розподілу нормальних напружень по ширині поясів балки жорсткості передбачає пружну роботу плит.
В.3 Коефіцієнти редукції на основі просторових розрахунків
В.3.1 Ефективну ширину плити bef під час розрахунків у пружнопластичній стадії знаходять за формулою:
Формула В.4 -
bi – коефіцієнт редукції i -того відрізка;
bi – ширина i–того відрізка.
В.3.2 розрахунках з обмеженою пластичною деформацією εpl = 0,0006 для сталі класу міцності С390, коефіцієнт редукції (зменшення) bi залежно від відношення σmin / σmax знаходять за таблицею Таблиця В.3.
Таблиця В.3
Знаходження коефіцієнта редукції в розрахунках з обмеженою пластичною деформацією
Рисунок В.3 -
Коефіцієнти редукції для пружнопластичної роботи перерізу із сталі класу С390
В.3.3 Для інших умов коефіцієнт редукції β для заданої величини пластичних деформацій εpl залежно від класу міцності сталі σyn, мінімальних і максимальних напружень на ділянці полиці шириною b розраховують за формулами:
Формула В.5 -
Формула В.6 -
Формула В.7 -
Формула В.8 -
де коефіцієнт;
– мінімальне напружен¬ня, отримане в пружнопластичній епюрі (див. рисунок В.3);
σyn – напруження опору текучості; характеристичне значення;
E – модуль пружності;
εyn – деформація за напруження σyn, яку визначають за формулою εyn = σyn / E;
εpl – пластична деформація; для розрахунків головних несних конструкцій приймають такою, що дорівнює εpl = 0,0006; для ребер ортотропних плит і елементів, підданих локальним навантаженням, – εpl = 0,0025;
cpl – коефіцієнт умовного зміцнення, за рахунок появи обмежених пластичних деформацій.
В.3.4 Для пружних розрахунків ефективну ширину полиць bef визначають як ширину сторони прямокутника з площею, що дорівнює площі епюри нормальних напружень Aσ за формулою:
Формула В.9 -
Додаток Г
(довідковий)
Кручення
Г.1 Вільне кручення
Формули для розрахунків дотичних напружень у стрижнях різних перерізів у разі вільного кручення (Сен-Венана) надано в таблиці Таблиця Г.1.
Таблиця Г.1
Формули для розрахунків дотичних напружень
Таблиця Г.2
Значення коефіцієнтів δ для перерізів різних типів
Таблиця Г.3
Значення коефіцієнтів α, β, γ
де It і Wt – момент інерції і момент опору перерізу для вільного кручення;
A – площа, обмежена середньою лінією замкнутого контуру тонкостінного перерізу;
sі і tі – довжина і товщина i-тої ділянки контуру;
s – довжина середньої лінії тонкостінного перерізу постійної товщини або більший розмір перерізу прямокутного брусу;
t – товщина стінки тонкостінного перерізу або менший розмір перерізу прямокутного брусу;
Ip, Ix, Iy та r – моменти інерції полярний, відносно осі x, відносно осі y і радіус круглого перерізу;
Mt – момент вільного кручення.
Г.2 Стиснене кручення
У разі стисненого кручення напруження потрібно знаходити для відкритих перерізів. Для розрахунків напружень у перерізі потрібно знайти момент для стисненого кручення Mω і бімомент Bω. Їхні значення залежать від статичної схеми стрижня, від типу і положення навантаження, від положення перерізу і від відношення жорсткості вільного і стисненого кручення
Нормальні напруження визначають за формулою:
Формула Г.1 -
У перерізах стрижня, крім нормальних, виникають і дотичні напруження, що визначають за формулою:
Формула Г.2 -
де G і E – модуль зсуву і модуль пружності;
Bω – бімомент;
ω – секторіальна площа (координата);
Iω – секторіальний момент інерції;
Wω = Iω / ω – секторіальний момент опору;
Mω – момент стисненого кручення;
Sω – секторіальний статичний момент;
t – товщина стінки профілю.
Додаток Д
(обов’язковий)
РОЗРАХУНКИ НА СТІЙКІСТЬ СТРИЖНІВ І СПОРУД ЗАГАЛОМ
Д.1 Основні положення
Плоска форма втрати стійкості пов’язана зі згином елемента у площині найменшої жорсткості. Розрахунки на стійкість виконують для центрального стиснення і позацентрового стиснення в площині найменшої жорсткості.
Крутильна форма втрати стійкості пов’язана з деформаціями у вигляді закручування стрижня навколо поздовжньої осі.
Згинально-крутильна форма втрати стійкості пов’язана зі згином і скручуванням елемента. Критична сила згинально-крутильної форми, як правило, менша за крутильну критичну силу і менша за критичні сили відносно окремих осей. Розрахунки на стійкість виконують для центрального і позацентрового стиснення в одній або в двох площинах, а також для згину. Для стиснуто-зігнутих елементів застосовують термін згинально-крутильна (torsional-flexural) форма втрати стійкості, для зігнутих елементів поперечно-крутильна (lateral-torsional) форма втрати стійкості.
Втрата стійкості вільних поясів балок або ферм пов’язана зі згином стиснутих поясів у площині.
Втрата стійкості арок пов’язана зі згином арок у площині. Поперечну стійкість оцінюють аналогічно розрахунку вільних поясів. Уточнені розрахунки виконують за згинально-крутильними формами.
Втрата стійкості пластинок, стиснутих у напрямку поздовжніх елементів. Перевірку виконують для пластинок, що закріплені по одній і по двох кромках.
Втрату стійкості відсіків стінок головних балок перевіряють на дію нормальних напружень відносно двох осей і зрізних напружень.
Втрата стійкості ортотропних плит пов’язана із втратою стійкості плити з поздовжніми ребрами між поперечними балками.
Крім розрахунків окремих елементів споруди для певних, наприклад аркових мостів, виконують уточненні розрахунки споруди загалом. Ці розрахунки виконують для просторової розрахункової схеми споруди для визначення форми втрати стійкості і коефіцієнта запасу.
Гнучкість – є базовим параметром для розрахунків стійкості, який дозволяє знайти зменшувальний коефіцієнт опору стрижня, плитних елементів і спорудизагалом.
Критична сила, критичний згинальний момент або крутильний момент – найменша сила стискання, згинальний або крутильний момент за яких настає втрата стійкості стрижня.
Стійкість першого роду пов’язують з появою нових форм рівноваги. Втрата стійкості характеризує навантаження, яке спричинює перехід з одної форми на іншу. Це навантаження називають критичним. Розрахунки на стійкість першого роду виконують в припущенні лінійної залежності між навантаженнями і деформаціями за умови пружної роботи матеріалу.
Стійкість другого роду визначають зростанням деформацій у площині згину. Розрахунки виконують з урахуванням поточних деформацій і контролем напружень у найбільш навантаженому перерізі. Втрату стійкості характеризують станом, за якого починається різке зростання
деформацій, і при цьому контролюють напруження в найбільш навантаженій фібрі. Навантаження, що спричинює такий стан, називають критичним. Розрахунки на стійкість другого роду виконують в припущенні нелінійної залежності між навантаженнями і деформаціями за пружної роботи матеріалу.
Нижче наведено позначення, використані в таблицях Таблиця Д.1, Таблиця Д.2 і Таблиця Д.3:
λ – гнучкість;
λx, λy – гнучкості відносно осей;
λef – приведена гнучкість;
φ, φc, φb – коефіцієнти поздовжнього згину.
Д.2 Коефіцієнти поздовжнього згину у розрахунках стійкості стрижнів і балок
Таблиця Д.1
Коефіцієнти поздовжнього згину у розрахунках стійкості стрижнів і балок із сталі міцності до С250
Таблиця Д.2
Коефіцієнти поздовжнього згину для розрахунку стійкості стрижнів та балок із сталі класу міцності від С250 до С345
Таблиця Д.3
Коефіцієнти поздовжнього згину для розрахунку стійкості стрижнів та балок із сталі класу міцності від більшого ніж С345
Д.3 Розрахунки приведених відносних ексцентриситетів
Значення приведених відносних ексцентриситетів eef знаходять на основі відносних ексцентриситетів erel, з урахуванням коефіцієнта форми перерізу і форми епюри моментів по довжині стрижня.
Д.3.1 Для стиснутих стрижнів, що мають одну вісь симетрії, значення приведених відносних ексцентриситетів eef знаходять лише з урахуванням коефіцієнта форми перерізу η, для 0,1 ≤ erel < 5, за формулою:
Формула Д.1 -
Значення коефіцієнтів η визначають за формулами таблиці Таблиця Д.4.
Таблиця Д.4
Коефіцієнти форми η для поширених типів перерізів
Д.3.2 Для стиснутих стрижнів з двома осями симетрії значення приведених відносних ексцентриситетів eef визначають з урахуванням дійсної епюри моментів залежно від ефективного ексцентриситету eef.M1 і умовної гнучкості , користуючись даними таблиці Таблиця Д.5.
Таблиця Д.5
Значення приведених відносних ексцентриситетів eef для стиснутих стрижнів з двома осями симетрії
Д.3.3 Ефективний ексцентриситет eef.M1 визначають за формулою:
Формула Д.2 -
де – коефіцієнт форми, який знаходять за формулами таблиці Д.4;
M1 – найбільший момент у кінцевому перерізі стрижня.
Д.3.4 Розрахункові значення моменту в перерізах стрижня з однією віссю симетрії, що збігається з площиною згину, знаходять за таблицею Таблиця Д.6.
Таблиця Д.6
Розрахункові значення моменту в перерізах стрижня з однією віссю симетрії, що збігається з площиною згину
Д.4 Розрахунки критичних зусиль Ncr та Mcr
Д.4.1
Д.4.1.1 Для стрижнів, у яких центр ваги не збігається з центром згину, втрата стійкості виникає за згинально-крутильною формою.
Д.4.1.2 Гнучкість елементів визначають з використанням критичних зусиль Ncr і Mcr.
Д.4.2 Формули для розрахунків критичних зусиль
Д.4.2.1 Критична сила Ncr для згинально-крутильної втрати стійкості центрально стиснутого стрижня з площиною симетрії y–y за умови Ix > Iy зі згином у площині найменшої жорсткості знаходять за формулою:
Формула Д.3 -
Д.4.2.2 Критична сила N = Ncr для згинально-крутильної втрати стійкості для стрижня, підданого стисканню зі згином і позацентровому стисканню в площині симетрії y–y за умови Ix > Iy, визначають як менший корінь кубічного рівняння:
Формула Д.4 -
де
Формула Д.5 -
Д.4.2.3 Критична сила N = Ncr для згинально-крутильної втрати стійкості для стрижня, підданого стисканню зі згином і позацентровому стисканню в обох площинах, знаходять як менший корінь кубічного рівняння:
Формула Д.6 -
де
Формула Д.7 -
Д.4.2.4 Критичний момент Mcr для згинально-крутильної втрати стійкості від рівномірного навантаження балки інтенсивністю q для згину в площині симетрії y–y за умови знаходять за формулою:
Формула Д.8 -
Д.4.2.5 Критичний момент M = Mcr для згинально-крутильної втрати стійкості від рівномірного навантаження балки інтенсивністю q для згину в площині симетрії y–y за умови Ix > Iy визначають як корінь з квадратного рівняння:
Формула Д.9 -
де
Те саме можна знайти за формулою:
Формула Д.10 -
де a = E·Iω / (G·IT);
B = 23,5·b1 – 41·b2,
де
У формулах (Д.3) – (Д.10) позначено:
– критична сила для згину вздовж осі y;
– критична сила для згину вздовж осі x;
Nω – критична сила у разі кручення;
k1 – коефіцієнт закріплення кінців: k1 = 1 у разі вільної депланації кінців і k1 = 4 – за умови їх закріплення;
E і G – модуль деформації і модуль зсуву;
Lx, Ly – ефективні довжини елементів для згину вздовж осей x та y;
A, Ix, Iy і IT – площа, моменти інерції відносно осей x та y, і момент інерції вільного кручення;
Iω – секторіальний момент інерції;
xs і ys – координати центру згину;
cx і cy – характеристики: ;
або – характеристика кола інерції.
Д.5 Максимальні відстані між в’язями для стиснутого поясу
Вільна довжина стиснутого поясу lef суцільної зігнутої балки має дорівнювати відстані між поперечними в’язями, що утримують пояс від бокових зміщень. В’язі потрібно розраховувати на умовну поперечну силу за формулою:
Формула Д.11 -
E і Ryn – модуль пружності і характеристичний опір текучості сталі;
N – поздовжнє зусилля в стиснутому поясі та прилеглій ділянці стінки:
Формула Д.12 -
допускається знаходити за таблицею Таблиця Д.7.
φ – коефіцієнт поздовжнього згину стиснутого поясу з гнучкістю
i – радіус інерції стиснутого поясу в горизонтальній площині.
Обмеження відстаней між в’язями стиснутого поясу зварних та прокатних балок (за умови відношення і допускається знаходити за таблицею Д.7.
Таблиця Д.7
Максимальні значення відношення
Додаток Е
(обов’язковий)
Розрахунки на місцеву стійкість пластинок, ребер жорсткості й ортотропних плит
Е.1 Розрахунки на місцеву стійкість стінок балок, підкріплених ребрами жорсткості
Визначення діючих зусиль у відсіках стінки
Е.1.1 Визначення діючих зусиль у відсіках стінки
1 Розраховувана конструкція – це стінка балки, укріплена поперечними або поперечними і поздовжніми ребрами жорсткості. Ребра поділяють стінки на окремі відсіки, стійкість яких потрібно перевіряти. Вимоги до жорсткості ребер наведено в розділі Е.2. Схему до розрахунку стінки на стійкість відсіків наведено на рисунку Рисунок Е.1.
Рисунок Е.1 -
Схема до розрахунку стінки на стійкість відсіків
2 Розрахунок стійкості відсіку поділено на етапи, як показано на рисунку Рисунок Е.2.
3 Основні позначення:
N – поздовжня сила (додатна у разі стиснення), що діє в розрахунковому перерізі мосту;
M – згинальний момент (найбільший) у розрахунковому перерізі мосту;
Q – поперечна сила (найбільша) в розрахунковому перерізі мосту;
P – розподілена сила (по y), прикладена до поясу;
Рисунок Е.2 -
Етапи розрахунку відсіків стінки
F – зосереджена сила (по y), прикладена до поясу;
– потік поздовжніх зусиль по x від локальних дій;
– потік поздовжніх зусиль по y від локальних дій;
– потік дотичних напружень від локальних дій;
I – момент інерції перерізу мосту;
– статичний момент по крайках i-го відсіку;
n – кількість відсіків по висоті;
i – відсік, що розглядають;
– висота стінки;
– висота i-го відсіку;
– ширина i-го відсіку;
– товщина i-го відсіку;
– довжина розподілення прикладеної до поясу сили на рівні кромки стінки;
– ордината рівня розрахунку напружень в i-тому відсіку від навантаженого поясу.
– максимальні напруження в i-тому відсіку; нормальні (додатні у разі стиснення) і дотичні (додатні завжди);
– максимальні поперечні напруження в i-тому відсіку (додатні у разі стиснення);
– менша зі сторін i-го відсіку або
– коефіцієнт перекосу епюри напружень у межах i-го відсіку;
– коефіцієнт форми i-го відсіку;
за умови , інакше
c – коефіцієнт пружного утримання стінки поясом балки. Визначають для крайніх відсіків за таблицями Таблиця Е.14 – Таблиця Е.19 та відповідно до формул. Для проміжних відсіків χ = 1,0;
ς – коефіцієнт, що враховує локальний характер дії сили F і приймають відповідно до таблиці Таблиця Е.21. Для розподіленого навантаження ς = 1,0;
ρ = 1,04·ai/hi – коефіцієнт відповідно до таблиці Таблиця Е.21, що враховує локальний характер сили F на i-й відсік;
z – коефіцієнт, що враховує форму відсіку і знаходять за таблицею Таблиця Е.22;
i – коефіцієнт, що враховує форму відсіку, і дорівнює: i = 1,0 за умови
μi ≥ 0,7; i = 2,0 за умови 0,4 ˂ μi ˂ 0,7;
d – коефіцієнт, що враховує форму відсіку і знаходять за таблицею Таблиця Е.23.
4 Потоки зусиль , , у листі стінки – це зусилля, віднесені до одиничної ширини.
5 Розподіл зусиль від поперечного навантаження на кромку стінки визначають за формулами (Е.1) і (Е.2):
– від розподіленого вздовж поясу навантаження p:
Формула Е.1 -
– від зосередженої сили F:
Формула Е.2 -
6 Довжину розподілу навантаження вздовж верхньої кромки стінки визначають за формулами (Е.3) і (Е.4):
– у разі передавання навантаження безпосередньо через пояс балки або через рейку і пояс:
Формула Е.3 -
де с = 3,25 – для зварних та прокатних балок;
с = 3,75 – для з’єднання поясу на високоміцних болтах;
с = 4,50 – для з’єднання поясу на звичайних болтах;
If – момент інерції поясу або сума моментів інерції поясу і рейки;
– у разі передання навантаження від котка через рейку, дерев’яний лежень і пояс балки, розподіл зусиль приймають під кутом 45° від сили за формулою (Е.4), але не більше відстані між котками:
Формула Е.4 -
де h – відстань від поверхні рейки до кромки стінки балки;
– у разі передання тиску від колеса автомобіля за формулою (Е.5), відповідно до рисунку Рисунок Е.3.
Формула Е.5 -
Рисунок Е.3 -
Схема передавання тиску від колеса автомобіля
На рисунку Рисунок Е.3 позначено:
c – відбиток колеса на покритті;
– товщина покриття;
– товщина поясу;
– довжина розподілу зусилля на кромку стінки.
7 Розподіл напружень по висоті стінки від навантажень, прикладених до поясу, оцінюють на основі розрахунку скінченно елементної моделі.
Допускається приймати розподіл від розподіленої вздовж поясу сили за формулою (Е.6), від зосередженої сили – за формулою (Е.7).
Напруження на і-тому рівні стінки на відстані від зосередженої сили F , прикладеної до покриття або поясу, знаходять за формулою:
Формула Е.6 -
– відношення ½ штампу розподілу зосередженої сили до висоти стінки;
де – відстань від навантаженого поясу до і-того рівня підрахунку напружень.
Напруження на і-тому рівні стінки від дії розподіленої сили p, прикладеної до кромки стінки через пояс, знаходять за формулою:
Формула Е.7 -
8 Напруження , і потрібно знаходити для верхньої та нижньої кромок відсіку, враховуючи і локальні напруження. На рисунку Е.1 показано фрагмент стінки, поділений поперечними та поздовжніми ребрами на відсіки й епюру нормальних напружень від дії в перерізі сил M і N. Напруження границь i-того відсіку від дії глобальних і локальних дій потрібно розраховувати за формулами: (Е.8) для нормальних напружень, (Е.9) – для дотичних.
Формула Е.8 -
Формула Е.9 -
Е.1.2 Вибір розрахункового випадку
1 Розрахункові випадки для оцінювання стійкості відсіків стінки можна звести до дев’яти, залежно від чотирьох критеріїв: напруженого стану стінки, кількості поздовжніх ребер, положення відсіку по висоті стінки і напруженого стану відсіку. Вибір розрахункового випадку для розрахунку критичних напружень у відсіках та формул для перевірки стійкості здійснюють, користуючись таблицею Таблиця Е.1.
Таблиця Е.1
Розрахункові випадки для оцінювання стійкості відсіків стінки
Е.1.3 Формули для розрахунків стійкості
1 Розрахунки на стійкість відсіків стінки виконують за формулами таблиць Таблиця Е.2 – Таблиця Е.10, де надано формули для розрахункових випадків РВ1...РВ.9, згідно з переліченими в таблиці Таблиця Е.1.
Таблиця Е.2
Розрахунковий випадок РВ1
Таблиця Е.3
Розрахунковий випадок РВ2
Таблиця Е.4
Розрахунковий випадок РВ3
Таблиця Е.5
Розрахунковий випадок РВ4
Таблиця Е.6
Розрахунковий випадок РВ5
Таблиця Е.7
Розрахунковий випадок РВ6
Таблиця Е.8
Розрахунковий випадок РВ7
Таблиця Е.9
Розрахунковий випадок РВ8
Таблиця Е.10
Розрахунковий випадок РВ9
У таблицях Таблиця Е.2 – Е.10 є посилання на коефіцієнти β, γ, ω1, χ, ε, ς, z, i, δ, розрахунок яких наведено в пункті Е.1.5.
Е.1.4 Розрахунок критичних напружень
Приведені критичні напруження знайдено в припущенні необмеженої пружності за формулами таблиць Е.2 –
Таблиця Е.10. Значення критичних напружень у формулах (Е.10), (Е.14), (Е.16), (Е.20) обмежують напруження, спричинені появою текучості, відповідно до формул за таблицею Таблиця Е.11.
Таблиця Е.11
Критичні напруження
На рисунку Рисунок Е.4 побудовано графік на основі формул таблиці Таблиця Е.11.
Рисунок Е.4 -
Графік для критичних напружень для m = 1,0
Е.1.4 Таблиці для розрахунку параметрів β, γ, ω1, χ, ε, ς, z і δ
1 Коефіцієнт β враховує ступінь защемлення поясу балки елементами плити проїзду.
2 Коефіцієнт враховує защемлення пластинки стінки поясом балки;
і товщина і ширина поясу балки; для ортотропної плити обмежено значенням 15 товщин у кожний бік від стінки; для поясу з двох і більше листів, за і приймають товщину і розрахункову ширину першого листа, що примикає до стінки;
і – товщина і висота відсіку стінки, що примикає до поясу.
3 Коефіцієнт ω1 враховує форму епюри нормальних напружень.
4 Коефіцієнт χ враховує пружне защемлення відсіку стінки поясом.
5 Коефіцієнт ε, враховує відношення сторін відсіку і ступінь перекосу епюри напружень по висоті стінки, залежно від коефіцієнтів ξ і μ.
6 Коефіцієнт ς враховує локальний характер дії зосередженої сили.
7 Коефіцієнт z залежить від геометрії відсіків.
8 Коефіцієнт δ залежить від геометрії відсіків.
Таблиця Е.12
Значення коефіцієнта β
Таблиця Е.13
Значення коефіцієнта ω1
Таблиця Е.14
Коефіцієнт χ для розрахунку напружень
Таблиця Е.15
Коефіцієнт χ для розрахунку напружень.
Таблиця Е.16
Коефіцієнт χ для розрахунку напружень
Таблиця Е.17
Коефіцієнт χ для розрахунку напружень
Таблиця Е.18
Коефіцієнт χ для розрахунку напружень Для болтового прикріплення поясу або залізобетонної плити
Таблиця Е.19
Коефіцієнт χ для зварного прикріплення поясу до стінки
Таблиця Е.20
Значення коефіцієнта ε
Таблиця Е.21
Коефіцієнт ς для розрахунку напружень
Таблиця Е.22
Коефіцієнт z для розрахунку напружень
Таблиця Е.23
Коефіцієнт δ для розрахунку напружень
Е.2 Вимоги до ребер
Основні вимоги до поздовжніх ребер :
– ребро має слугувати опорою для утримання відсіків стінки;
– ребро під дією стиску не має втратити стійкість за крутильною формою;
– ребро під дією не має втратити стійкість за згинальною формою.
Е.2.1 Вимоги до жорсткості поздовжнього ребра з утримання відсіків стінки.
Рисунок Е.5 -
Моделі деформації стінки з ребрами
Достатність жорсткості на згин поздовжніх ребер оцінюють залежно від моделі деформації стінки з ребром (рисунок Рисунок Е.5). Для деформації по типу (а) стінку утримує ребро на місці від деформації з площини, і для цього має виконуватися умова:
Формула Е.21 -
Формула Е.22 -
Формула Е.23 -
для
- момент інерції ребра, який знаходять найближче до навантаженого поясу, з ділянками стінки по де
– висота і товщина стінки;
a – відстань між поперечними ребрами.
Е.2.2 Перевірка крутильної стійкості ребра
1 Перевірку таврового ребра на крутильну втрату стійкості відносно листа настилу (рисунок Рисунок Е.6) виконують за формулою:
Формула Е.24 -
де – зменшувальний коефіцієнт втрати стійкості; знаходять згідно з розділом Д.2, залежно від гнучкості;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1);
– опір текучості; характеристичне значення;
– коефіцієнт надійності (таблиця Таблиця 7.3).
Рисунок Е.6 -
Перерізи поздовжніх ребер
Розрахункову гнучкість таврового ребра під час кручення знаходять за формулою:
Формула Е.25 -
де l – прогін поздовжнього ребра між поперечними балками;
– полярний момент інерції відносно листа настилу;
і – висота і товщина стінки ребра;
і – ширина і товщина полиці ребра;
e – відстань від центру ваги тавра до листа настилу;
і – моменти інерції відносно осей x і y;
– секторіальний момент інерції для стисненого кручення;
– момент інерції перерізу тавра для чистого кручення;
– площа тавра.
3 Допускається, перевірку крутильної стійкості стисненого ребра виконувати за формулою:
Формула Е.26 -
де – пружні критичні напруження;
θ = 2 для перерізів класу 1 (пружна робота);
– напруження стиску, допускається приймати таким, що дорівнює опору текучості .
Формула Е.27 -
Якщо прийняти
Формула Е.28 -
то
де – полярний момент інерції відносно листа настилу;
– момент інерції вільного кручення.
Для штабового ребра обмеження відношення ширини ребра до товщини для запобігання скручуванню від втрати стійкості залежно від напруження стиску оціюють нерівнісю:
Таблиця Е.24
Напруження стиску залежно від відношення до
Е.2.3 Перевірка згинальної стійкості ребра
1 Перевірку поздовжнього ребра на стійкість згину з площини стінки виконують як для стрижня відповідно до розділу 10.
2 У склад перерізу ребра потрібно включати ділянки стінки шириною по товщин в кожний бік, де , – товщина стінки. Розрахункову довжину стрижня приймають рівною відстані між поперечними балками.
Е.2.4 Вимоги до жорсткості поперечного ребра
1 Згинальна жорсткість поперечного ребра має забезпечити утримання стінки головної балки від деформації з площини.
2 Якщо поперечні ребра утримують стиснутий відкритий пояс головних балок від втрати стійкості з площини стінки, жорсткість поперечних ребер визначають відповідно до розділу 10.
Опорні поперечні ребра, на які діють осьові сили, потрібно перевіряти на стійкість з площини стінки як стрижні з розрахунковою висотою рівною висоті стінки, включаючи в склад перерізу ребра ділянки стінки шириною по 15·tw·ε товщин у кожний бік, де , товщина стінки. Розрахугки виконують відповідно до розділу 10.
Згинальну мінімальну жорсткість рядового поперечного ребра для утримання стінки допускається приймати за формулами:
для ділянок стінки по
Формула Е.29 -
для
Формула Е.30 -
для
де a – відстань між поперечними ребрами;
h – висота ребра;
t – товщина стінки.
Е.3 Розрахунки на стійкість ортотропних плит
Е.3.1 Перевірка достатності поперечних балок стиснутих плит
Критерієм достатності жорсткості поперечної балки є розрахункова довжина поздовжніх ребер, обмежена відстанями між поперечними балками.
Оцінюють за формулою:
Формула Е.31 -
де – момент інерції повного перерізу поперечної балки, в склад якої включені частки настилу по у кожний бік від балки; t — товщина листа настилу;
– мінімально можливий момент інерції повного перерізу балки, знаходять за формулою:
Формула Е.32 -
де – розрахункові напруження стиску плити (можна приймати за величиною, що дорівнює опору текучості
– ефективні критичні напруження, можна приймати за величиною, що дорівнює Ейлеревим напруженням за формулою:
Формула Е.33 -
L – прогін поперечної балки;
l – відстань між поперечними балками;
– момент інерції поперечної балки;
– площа повного перерізу поздовжнього ребра;
– момент інерції повного перерізу поздовжнього ребра;
k –кількість поздовжніх ребер;
ψ – коефіцієнт: 0,055 для k = 1; 0,15 для k = 2; 0,2 для k ≥ 3;
α – коефіцієнт, який приймають за таблицею Таблиця Е.25 як функцію від ; ; для напружень, що дорівнюють коефіцієнт α =2,025.
Таблиця Е.25
Коефіцієнт α
Допускається значення приймати в запас, за формулою:
Формула Е.34 -
Е.3.2 Перевірка стійкості плити між поперечними балками
Перевірку стійкості під час стискання плити загалом між поперечними балками виконують за формулою:
Формула Е.35 -
де – розрахункові напруження стиску плити; рекомендується приймати такими, що дорівнюють опору текучості
φ0 – зменшувальний коефіцієнт втрати стійкості, знаходять за таблицею Таблиця Е.26 залежно від гнучкості;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1);
– опір текучості; характеристичне значення;
– коефіцієнт надійності (таблиця Таблиця 7.3).
Таблиця Е.26
Значення коефіцієнта
Гнучкість визначають за формулою:
Формула Е.36 -
де – розрахункова довжина поздовжніх ребер; у разі недостатньої жорсткості поперечних балок може бути більшою за відстань між балками;
l – відстань між поперечними балками;
L – прогін поперечних балок;
ω – знаходять за таблицею Таблиця Е.25 як функцію від α:
Формула Е.37 -
коефіцієнт α оцінює жорсткість поперечної балки. Якщо поперечна балка має достатню жорсткість: ω = 1,0, а ефективна довжина поздовжнього ребра дорівнює відстані між поперечними балками;
ξ – коефіцієнт, що враховує деформацію листа з ребрами з площини; визначають за таблицею Таблиця Е.27, залежно від відносних деформацій f / i;
f – деформація з площини плити між поперечними балками;
– радіус інерції поздовжнього ребра.
Таблиця Е.27
Визначення коефіцієнта ξ
Формула Е.38 -
де – момент інерції перерізу поздовжнього ребра для вільного кручення;
t – товщина листа настилу;
– відстань між поздовжніми ребрами.
– наведена довжина ребра з урахуванням стрілки згину (деформації з площини плити). Наведена довжина може перевищувати відстань між поперечними балками.
Наведена довжина може перевищувати відстань між поперечними балками.
Е.3.3 Допускається виконувати перевірку стійкості плити з площини листа настилу за критерієм втрати стійкості окремого ребра. У цьому випадку розрахунок виконують у запас. Перевірку виконують згідно з розділом 10.
Гнучкість ребра визначають для розрахункової довжини , де l – відстань між поперечними балками.
Додаток Ж
(обов’язковий)
Розрахунки на витривалІсть
Ж.1 Сфера застосування
Ж.1.1 Оцінку витривалості для елементів і з’єднань мостів всіх систем і призначень виконують згідно з цим додатком. Оцінювання ґрунтується на порівнянні розмаху діючих розрахункових напружень, з граничним розмахом напружень, встановленим для характерних елементів, вузлів і з’єднань.
Ж.1.2 Оцінку витривалості залізничних мостів рекомендується виконувати згідно з цим додатком. Отримані результати порівнюють із результатами, отриманими на основі розділу 15.3. У підсумку рекомендовано приймати більш жорстке значення.
Ж.2 Оцінювання витривалості
Ж.2.1 Оцінюють витривалість з’єднання (деталі) за формулами:
Формула Ж.1 -
для нормальних напружень
Формула Ж.2 -
для дотичних напружень
де ∆σ – розмах напружень від діючих розрахункових навантажень;
і нормальні і дотичні напруження порогу витривалості елемента залежно від кількості циклів навантажень n;
– коефіцієнт надійності з оцінки порогу витривалості:
– 0,85 для елементів, руйнування яких не призведе до руйнування мосту;
– 1,00 для елементів, руйнування яких призведе до руйнування мосту.
Ж.2.2 Для комбінації одночасної дії нормальних і дотичних напружень перевірку витривалості виконують за формулою:
Формула Ж.3 -
де і – табличні значення порогів витривалості нормальних і дотичних напружень для 2 млн циклів.
Ж.2.3 Категорії деталей для стандартних елементів і поширених випадків з’єднань надано в таблицях Таблиця Ж.5 –Таблиця Ж.13.
Ж.2.4 У разі перевірок має виконуватися умова з обмеження розмаху діючих напружень за формулами:
Формула Ж.4 -
для нормальних напружень
Формула Ж.5 -
для дотичних напружень
де – характеристичне значення опору текучості;
∆σ і ∆τ – розмах напружень розраховують як різницю між найбільшими і найменшими значеннями напружень (нормальні зі своїми знаками), отриманих під час пружного розрахунку:
Формула Ж.6 -
Ж.2.5 Поріг витривалості знаходять на основі табличних значень порогів витривалості для 2 млн циклів
Для кількості циклів, що не перевищує 5 млн, відповідний поріг витривалості визначають за формулою:
Формула Ж.7 -
;
Для кількості циклів 5 млн , а поріг витривалості розраховують за формулою:
Формула Ж.8 -
Для кількості циклів більше ніж 5 млн поріг витривалості розраховують за формулою:
Формула Ж.9 -
де N – кількість циклів навантажень протягом розрахункового строку експлуатації мосту.
Ж.3 Розрахунок розмаху напружень
Ж.3.1 Автомобільні навантаження
Ж.3.1.1 Оцінювання витривалості передбачає, що тільки важкі транспортні засоби спричинюють небезпечний для конструкції розмах напружень, який призводить до появи втомних тріщин. Передбачається, що відносно легкі екіпажі, з вагою меншою ніж 80 кН, не зумовлюють суттєвого впливу на втому.
Ж.3.1.2 Напруження від постійних навантажень не враховують.
Ж.3.1.3 Потрібно враховувати вплив тільки одного важкого транспортного засобу (тандему АК), незалежно від кількості смуг руху на мосту. Одночасну появу двох тандемів не розглядають.
Ж.3.1.4 Розрахунковий тиск осі тандему приймають за формулою:
Формула Ж.10 -
– характеристичний тиск осі тандему 150 кН;
– коефіцієнт, що дорівнює:
0,5 – для розрахунків елементів, що зазнають безпосередній вплив колеса тандему (елементи ортотропних плит тощо);
1,0 – для всіх інших розрахунків;
– коефіцієнт надійності за навантаженням, приймають таким, що дорівнює 1,0;
1+μ – динамічний коефіцієнт, що дорівнює:
1,0 – для всіх розрахунків, крім деформаційних швів;
2,0 – для розрахунків деформаційних швів.
Ж.3.2 Рейкове навантаження
Ж.3.2.1 Навантаження для оцінювання витривалості потрібно приймати різне для локальних та глобальних розрахунків.
Ж.3.2.2 Для глобальних розрахунків розмах напружень в елементі мосту визначають від проходу одного потягу, довжина ділянки лінії впливу одного знака має бути більше за відстань між візками вагону.
Ж.3.2.3 Для локальних розрахунків оцінюють дію вагонних осей; розрахункове навантаження на вісь приймають за формулою:
Формула Ж.11 -
– характеристичне навантаження;
– для глобальних розрахунків, де навантаженням є потяг;
1,0 – для локальних розрахунків, де навантаженням є вісь;
1+μ – динамічний коефіцієнт, що дорівнює 1,0 (якщо колія в нормальному стані).
Ж.4 Підрахунок кількості циклів навантажень
Ж.4.1 Кількість циклів розмаху діючих напружень знаходять на основі підрахунку кількості проїздів одного тандему по мосту протягом розрахункового строку експлуатації. Загальна кількість циклів N розмаху напружень від проходу одного тандему в одному напрямку по мосту протягом розрахункового строку експлуатації розраховують за формулою (Ж.12):
Формула Ж.12 -
– кількість днів у році;
– кількість циклів від проїзду одного тандему в одному напрямку;
- середня денна кількість тандемів, що проходять по мосту в одному напрямку по одній смузі.
Кількість циклів від одного тандему в одному напрямку приймають за таблицею Таблиця Ж.1.
Таблиця Ж.1
Кількість циклів від одного проходу тандему
Середню денну кількість тандемів, що проходять в одному напрямку по одній смузі мосту , знаходять за формулою (Ж.13):
Формула Ж.13 -
де – середня денна кількість тандемів, що проходять в одному напрямку по одній смузі мосту. Фізичний ліміт кількості машин, що можуть пройти по одній смузі за день, приймають таким, що дорівнює 20 000 шт.;
k1 – коефіцієнт, що враховує частку важких автомобілів у загальній кількості транспорту. Якщо статистичні дані відсутні, то коефіцієнт приймають з таблиці Таблиця Ж.2;
k2 – коефіцієнт, що враховує кількість смуг в одному напрямку, приймають з таблиці Таблиця Ж.3.
Таблиця Ж.2
Коефіцієнт частки важких автомобілів у потоці
Таблиця Ж.3
Коефіцієнт кількості смуг в одному напрямку
Ж.4.2 Цикли від рейкових навантажень
Підрахунок кількості циклів розмаху напружень від рейкового транспорту такий само, як підрахунк кількості циклів від автомобільного навантаження. Загальну кількість циклів від проїзду потягів по мосту протягом розрахункового строку експлуатації оцінюють за формулою:
Формула Ж.14 -
де – кількість днів у році;
- розрахунковий строк експлуатації мосту за роками;
– кількість циклів від проходу одного потягу за таблицею Таблиця Ж.4;
– середня денна кількість потягів, що проходять в одному напрямку по мосту за день.
Таблиця Ж.4
Визначення кількості циклів від проходу одного потягу
Ж.5 Оцінювання витривалості від сумісної дії автомобільного і рейкового транспорту
Ж.5.1 Для багатьох елементів мосту, суміщеного під рух автомобілів і рейкового транспорту, достатньо виконати перевірку витривалості тільки від дії одного з навантажень – автомобільного чи рейкового.
Ж.5.2 Для елементів, які, приблизно, однаково сприймають обидва навантаження, але які мають різну кількість циклів і різну напруженість, розрахунки на витривалість виконують за такою процедурою.
Оцінюють витривалість деталі за граничною кількістю циклів, якщо відома категорія деталі, діючі розмахи напружень і відповідна їм кількість циклів
Використовують такий алгоритм:
1 Для заданих розмахів напружень оцінюють граничну кількість циклів за формулами:
Формула Ж.15 -
...
Формула Ж.16 -
...
Формула Ж.17 -
...
2 За відомої граничної кількості циклів для оцінювання витривалості використовують лінійний закон накопичення пошкоджень (Палгрена-Мінера). Сума відношень фактичної кількості циклів до граничної не може перевищувати 1,0.
Формула Ж.18 -
де , ... – фактична кількість прогнозованих циклів за розмахів діючих напружень , ....
Ж.6 Таблиці категорій витривалості
Категорії деталей дорівнюють (з певною забезпеченістю) порогам витривалості в МПа для 2 млн циклів для розмаху нормальних напружень або дотичних (або для 5 млн циклів, якщо є посилання m = 5).
Ж.6.1 Категорії залежно від виду деталей наведено в таблицях Таблиця Ж.5 – Таблиця Ж.13.
Таблиця Ж.5
Елементи без зварювання і елементи з механічними стисками
Таблиця Ж.6
Зварні профілі
Таблиця Ж.7
Поперечні стикові шви
Таблиця Ж.8
З''єднання з приєднаними фасонками
Таблиця Ж.9
Навантажені шви зварювання
Таблиця Ж.10
Пустотні перерізи (товщина не більше 12,5 мм)
Таблиця Ж.11
Стики трубчастих ферм
Таблиця Ж.12
Ортотропні плити з замкненими ребрами
Таблиця Ж.13
Ортотропні плити з відкритими ребрами
Ж.6.2 На рисунку Рисунок Ж.1 показано стандартний вузол перетину поздовжнього ребра і стінки поперечної балки. Цифрами в прямокутних рамках позначено відповідні категорії. Найбільш чутливими для утворення тріщин є ділянки:
– однобічний шов приварення ребра до листа настилу;
– поперечний стиковий шов ребра на залишковій підкладці;
– ділянка в перерізі А–А.
Рисунок Ж.1 -
Вузол перетину поздовжнього ребра і стінки поперечної балк
Ж.7 Графік опору втомі
Ж.7.1 Схильність деталей до втоми оцінюють 13-ма порогами витривалості деталей для 2 млн циклів, вираженими в МПа і названими категоріями. Графік зміни порогів витривалості, залежно від кількості циклів, показано на рисунку Рисунок Ж.2. Поріг витривалості для 5 млн циклів -
Абсолютний поріг витривалості для 100 млн циклів Кубічна залежність до 2 млн циклів. Залежність 5-того ступеню від 5 млн циклів до 100 млн циклів.
Ж.7.2 Для швидкого оцінювання витривалості використовують графік на рисунку Рисунок Ж.2, який побудовано на основі формул (Ж.7) – (Ж.9). Графік містить логарифмічні шкали напружень і кількість циклів. Після визначення категорії деталі за таблицями витривалості і знаючи кількість циклів навантаження, користуючись графіком, є можливість визначити поріг витривалості деталі. Наприклад, деталь підпадає під категорію 71 (згідно з таблицею Таблиця Ж.7), а проєктна кількість циклів навантаження = 50 млн, і потрібно визначити відповідний поріг витривалості. Для цього, потрібно піднятися по ординаті 50 млн до перетину з лінією категорії 71. Далі знайти значення порогу витривалості по осі напружень – 33 МПа.
Рисунок Ж.2 -
Графік опору втомі для нормальних напружень. Категорії. Пороги витривалості для 2 млн циклів –
Додаток И
(обов’язковий)
Коефіцієнти для розрахунків витривалості
Ефективні коефіцієнти концентрації напружень β для розрахунку сталевих конструкцій мостів на витривалість.
Таблиця И.1
Ефективні коефіцієнти концентрації напружень β
Таблиця И.2
Значення коефіцієнта mf
Таблиця И.3
Рисунки, на які є посилання в таблиці Таблиця И.1
Додаток К
(обов’язковий)
З’єднання на болтах, заклепках і пальцях
К.1 Загальні положення
1 Для несних конструкцій мостів застосовують:
– фрикційні з’єднання на високоміцних болтах (болтах з попереднім натягом) і допускаються з’єднання на звичайних болтах (без попереднього натягу);
– з’єднання на пальцях використовують у вузлах для утворення шарнірів.
З’єднання на заклепках допускається використовувати під час реконструкції, капітального ремонту та реставрації споруд.
2 Для допоміжних конструкцій застосовують звичайні болти.
К.2 Отвори для болтових з’єднань
1 Для несних і допоміжних конструкцій мостів потрібно застосовувати болти і гайки класу точності C відповідно до ДСТУ EN 14399 (усі частини) та ДСТУ EN 15048 (частини 1, 2).
2 Для несних конструкцій номінальні діаметри отворів для звичайних і високоміцних болтів потрібно приймати відповідно до таблиці Таблиця К.1.
3 Для з’єднань із щільною посадкою діаметри отворів мають дорівнювати діаметрам болтів. Для цього отвори потрібно утворювати за місцем або розточувати з менших на 3 мм отворів після фіксації всіх деталей з’єднання.
4 Отвори в елементах несних конструкцій з болтовими з’єднаннями потрібно робити свердлінням або лазерним різанням. Лазерне різання виконують для товщин до 20 мм і діаметрів від 12 мм.
Таблиця К.1
Номінальні зазори між болтом та отвором
Допускається утворювати отвори діаметром більше 50 мм за допомогою термічного різання з обов’язковим подальшим механічним розточуванням. Отвори, утворені свердлінням, повинні мати циліндричну форму. Шорсткість поверхні має відповідати
5 З’єднання проєктують компактними, із розташуванням отворів для звичайних і високоміцних болтів, відповідно до таблиці Таблиця К.2.
7 Для заповнених болтами отворів фаски на кромках знімати не потрібно. Для вільних отворів знімають фаску 2х2 мм.
Таблиця К.2
Розташування отворів для звичайних і високоміцних болтів
Рисунок К.2 -
Схеми розташування отворів у накладках. Позначення
К.3 З’єднання на звичайних болтах
К.3.1 Розрахунки з’єднань на звичайних болтах
1 Для з’єднань на звичайних болтах потрібно застосовувати болти класу міцності 3.6; 4.6 і 5.6. Болти класів міцності 4.8; 5.8 та 6.8 не допускається в роботі на розтяг. Допускається застосовувати болти класів міцності 8.8 та 10.9 без попереднього натягу.
2 Номінальні значення опору текучості і тимчасового опору матеріалу болтів у залежно від класів міцності надано в таблиці К.3. Ці значення приймають як характеристичні.
Таблиця К.3
Номінальні значення опору текучості і тимчасового опору
3 Розрахунки з’єднань потрібно виконувати за першим граничним станом на міцність і для з’єднань, що сприймають циклічне навантаження, – на витривалість. Розрахунки за експлуатаційною придатністю виконують для з’єднань, у яких передбачено можливість заміни елементів.
4 Для з’єднань на звичайних болтах визначення несної спроможності виконують за формулами:
Формула К.1 -
– розрахунки на зминання
Формула К.2 -
– розрахунки болтів на зріз
Формула К.3 -
– розрахунки болтів на розтяг
де m – коефіцієнт умов роботи (таблиця 7.1);
і діючі на болт розрахункові зусилля зсуву та розтягу1 відповідно
1У разі виникнення ефекту важеля розрахункову діючу силу розтягу на болт Ft,Ed збільшують (див. п. 0.6).
, та – розрахункові опори болта зрізу, зминанню та розтягу.
К.3.1.1 Розрахунки на зминання
1 Опір на зминання болта знаходять за формулою:
Формула К.4 -
де – коефіцієнт, що залежить від відстані між отворами і до кромок поперек зусилля; приймають менше зі значень:
– для крайнього ряду болтів або 2,5;
– для внутрішнього ряду болтів або 2,5;
– коефіцієнт, що залежить від відстані між отворами і до кромок вздовж зусилля; приймають менше зі значень: , або 1,0;
– для крайнього ряду болтів
– для внутрішнього ряду болтів
Ru – тимчасовий опір елементів з’єднання;
Rub – тимчасовий опір болта;
A=d·t – площа, що зминається в одному напрямку: d – діаметр болта; t – товщина зминання;
= 1,25 – коефіцієнт надійності;
і та і – відстані від осі отвору до кромки деталі і між отворами вздовж зусилля, та те саме поперек зусилля; позначення , , , показано на рисунку К.1.
Добуток коефіцієнтів для однакових відстаней вздовж і поперек зусилля до кромок і між болотами надано в таблиці К.1. Відстань між болтами прийнято такою, що дорівнює на діаметр більше, ніж відстань до кромок.
Таблиця К.4
Кількість діаметрів отворів і добуток коефіцієнтів
2 Для з’єднань внапуск з одним рядом болтів (рисунок Рисунок К.2), опір на зминання знаходять за формулою:
Формула К.5 -
де – тимчасовий опір елементів з’єднання;
A=d·t – площа, що зминається: d – діаметр болта; t – товщина пакету зминання;
= 1,25 – коефіцієнт надійності.
Рисунок К.2 -
Схема з’єднання внапуск
3 Опір болтів на зминання приймають зі знижувальними коефіцієнтами:
0,8 – для отворів більшим за нормальні; значення нормальних отворів надано в таблиці Таблиця К.1;
0,6 – для щілинних отворів і передавання зусилля поперек довгої сторони отвору.
4 Для болтів з потайною головкою опір на зминання потрібно визначати за умови, що половину глибини зенкерування вилучають з площі опору.
5 Опір на зминання можна перевіряти окремо для компонентів навантаження на болт паралельних та перпендикулярних до краю елемента.
К.3.1.2 Розрахунки на зріз
Розрахунковий опір одної площини зрізу знаходять за формулою:
Формула К.6 -
де –площина зрізу.
= 1,25 – коефіцієнт надійності;
Якщо площина зрізу проходить через різьбу,
– для класів болтів 4.6; 5.6 та 8.8;
– для класів болтів 4.8; 5.8; 6.8 та 10.9.
Якщо площина зрізу проходить стрижень без різьби, і для зрізу заклепок
– для всіх класів болтів.
Для болтів класів міцності 4.8; 5.8; 6.8; 8.8 та 10.9 розрахункове значення опору на зріз потрібно множити на 0,85.
К.3.1.3 Розрахунки на розтяг
Розрахунковий опір болта розтягу знаходять за формулою:
Формула К.7 -
де k2 = 0,63 – для болтів з потайною головкою;
k2 = 0,90 – для болтів в інших випадках;
k2 = 0,60 – для заклепок;
= 1,25 – коефіцієнт надійності.
К.3.1.4 Розрахунки на зріз і розтяг
Перевірку міцності болта, який одночасно сприймає зріз і розтяг, виконують за формулою:
Формула К.8 -
і – діючі на болт зусилля зрізу та розтягу;
і – опори болта зрізу та розтягу (за формулами (К.6) і (К.7));
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1).
1 Під час дії в з’єднанні сили, що проходить через центр ваги – розподіл зусиль на болти потрібно прийняти рівномірним. Для випадку дії в площині з’єднання згинального моменту розподіл зусиль на болти потрібно приймати пропорційно до відстані від центру повороту з’єднання до розглядуваного болта. Для випадку одночасної дії сили і моменту в з’єднанні зусилля на болт потрібно приймати від рівнодійного зусилля.
2 Болти М12 та М14 можна використовувати також у отворах із зазором, що дорівнює 2 мм, за умови, що розрахункове значення несної здатності групи болтів на зминання більше чи дорівнює розрахунковому значенню несної здатності групи болтів на зріз.
3 Болти підвищеної точності потрібно розраховувати аналогічно болтам, що встановлені у нормальні отвори з дотриманням умов:
– різьба не має потрапляти в площину зрізу;
– для розрахунків на зминання різьба має заходити не більше ніж на третину товщини листа t (рисунок Рисунок К.3).
Рисунок К.3 -
Схема постановки болта підвищеної точності
Рисунок К.4 -
З’єднання з прокладками
4 Опір зрізу чи зминанню болтів і заклепок у з’єднаннях з товстими прокладками потрібно зменшувати. Якщо товщина прокладок більша за третину діаметра болта див. рисунок К.4), то розрахунковий опір потрібно помножити на редукційний коефіцієнта знайдений за формулою:
Формула К.9 -
5 Розрахунковий опір фундаментних болтів розтягу знаходять за формулою:
Формула К.10 -
6 Опір зрізу і розтягу з’єднань на заклепках визначають за формулами:
Формула К.11 -
зріз
Формула К.12 -
розтяг
де – площа отвору під заклепку (під час клепання метал заклепки заповнює весь простір);
– тимчасовий опір заклепки; для сталі S 235, МПа, після клепання
Товщина пакета, стягненого заклепками, не повинна бути більшою за 4,5·d – у разі клепання молотком, і 6,5·d – у разі клепання пресом.
К.3.1.5 Довгі з’єднання
1 Якщо відстань між центрами крайніх кріпильних деталей, виміряна в напрямку передавання зусилля (див. рисунок К.5), більша 15·d, то значення несної здатності усіх кріпильних деталей на зріз потрібно помножити на знижувальний коефіцієнт визначений за формулою:
Формула К.13 -
але та
Рисунок К.5 -
Довгі з’єднання
2 Редукційний коефіцієнт не враховують у разі рівномірного розподілу зрізних сил на болти, наприклад, у передаванні зусилля зсуву між стінкою та полицею поперечного перерізу.
К.3.1.6 Фланцеві з’єднання
1 Розтягнуті болти у фланцевих з’єднаннях, у прикріплені полиць тавра, труби або кутиків потрібно перевіряти на додаткову розтягувальну силу, яка може виникнути від ефекту важеля.
Рисунок К.6 -
Схеми для розрахунку ефекту важеля
2 Розрахунки фланцевих з’єднань виконують згідно з пунктом 6.2.4 ДСТУ-Н Б EN 1993-1-8.
3 Додаткову розтягувальну силу Q у фланцевих з’єднаннях на звичайних болтах допускається знаходити як частку від діючої на болт сили за формулою:
Формула К.14 -
де Q – додаткова сила від ефекту важеля (приймають рівною нулю для від’ємного значення);
m – відстань від кінця зварного шва або радіуса закруглення (див. рисунок Рисунок К.6) до осі отвору;
n – відстань від осі отвору до кромки полиці;
– товщина полиці, що прикріплюють, у мм;
– розрахункова сила розтягу, що припадає на один болт, без урахування ефекту важеля.
4 Для фланцевих з’єднань рекомендується дотримуватись такого:
– відстань m має бути мінімальною;
– товщина полиці , що прикріплюють, має бути максимальною.
К.4 З’єднання на високоміцних болтах
К.4.1 Фрикційні з’єднання
1 Фрикційні з’єднання на високоміцних болтах (болтах з попереднім натягом), можна розглядати такими, що працюють сумісно зі зварними швами в комбінованих стиках.
2 Для фрикційних з’єднань виконують розрахунки за першою групою граничних станів.
3 Для фрикційних з’єднань застосовують високоміцні болти з попереднім натягом, класів міцності 8.8 і 10.9, класу точності C і діаметрами від 16 мм до 27 мм. Мінімальний вихід торця стрижня болта над гайкою після натягування має становити від 2 мм до 3 мм.
4 Умова міцності з’єднання за критерієм зсуву:
Формула К.15 -
Fs,Ed / Fs,Rd ≤ m,
де Fs,Ed – розрахункове зусилля на з’єднання;
Fs,Rd – розрахункове зусилля опору з’єднання;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1).
Розрахункове зусилля Fs,Rd, яке сприймають поверхні тертя з’єднуваних елементів, стягнутих високоміцними болтами, визначають за формулою:
Формула К.16 -
де – коефіцієнт, що враховує розмір отворів для болтів (таблиця К.5);
n – кількість болтоконтактів;
μ – характеристичне значення коефіцієнта тертя (таблиця Таблиця К.6);
– коефіцієнт надійності для фрикційних з’єднань;
– сила попереднього натягу болта, розраховують за формулою:
Формула К.17 -
– площа поперечного перерізу болта;
– тимчасовий опір матеріалу болтів.
– коефіцієнт надійності величини натягу; =1,1 – за умови контролю натягу за значенням крутного моменту. За умови використання інших методів натягу, встановлюють за фактичним значеннями заміряних відхилів.
Таблиця К.5
Значення коефіцієнта
5 Якщо фрикційне з’єднання, крім зусилля зсуву Fs,Ed, сприймає також розтягувальне зусилля Ft,Ed, то розрахункову несну здатність на проковзування одного болта визначають зі зменшеним значення зусилля попереднього напруження за формулою:
Формула К.18 -
6 Якщо у з’єднанні, що сприймає згинальний момент, контактне зусилля на ділянці стиску врівноважує зусилля на ділянці розтягу, то зменшення несної здатності на зсув не враховують.
7 Коефіцієнти тертя μ залежно від способу підготування контактних поверхонь приймають згідно з таблицею Таблиця К.6.
Таблиця К.6
Значення коефіцієнтів тертя
7 Інші способи оброблення контактних поверхонь можна застосовувати тільки для допоміжних (не несних) мостових конструкцій.
К.4.2 Одночасне врахування фрикційного опору зсуву, зрізу або зминанню
1 Для з’єднань з попередньо напруженими болтами класів 8,8 і 10,9 допускається одночасно з фрикційним опором враховувати опір зрізу або зминання за меншим значенням опору з двох формул:
Формула К.19 -
Формула К.20 -
2 Потрібно враховувати таке:
– не можна використовувати комбіновані з’єднання з одночасним застосуванням болтів і зварювання;
– тип оброблення контактних поверхонь має забезпечити стабільність коефіцієнта тертя після початку зсуву з’єднання (падіння коефіцієнта не повинно перевищувати 10 %); дозволено застосовувати дробоструменеве оброблення , клеєфрикційне і етил-силікатне покриття;
– у розрахункових схемах потрібно оцінити зміну напруженого стану конструкції від дії зсуву у з’єднанні. Величину переміщень зсуву допускається приймати такою, що дорівнює величині зазору між діаметрами отворів і болтів.
К.5 Конструктивні вимоги і розрахунки болтових з’єднань
К.5.1 Загальні вимоги
1 У конструкціях з фрикційними з’єднаннями має бути забезпечено можливість вільного встановлення болтів і умов для їхнього натягування інструментами. У з’єднаннях із прокатних
[1] Струменеве очищення накладок та основного металу виконують кварцовим піском фракції (0,6 – 2) мм або сталевим дробом (0,8 – 1,2) мм під дією струменя повітря під тиском (0,4 – 0,5) МПа. Чистота поверхні після оброблення має відповідати класу Sa 2½ відповідно до ДСТУ ISO 8501-1.
[3] Нанесення на струменево очищену поверхню до класу Sa 2½ накладок та основного металу силікатного цинкового ґрунту шаром 60 мкм в сухому стані (120 мкм в мокрому стані).
[4] Нанесення на струменево очищену поверхню до класу Sa 2½ накладок та основного металу поліуретанового ґрунту шаром 60 мкм в сухому стані (120 мкм в мокрому стані).
2 Уздовж зусилля має бути встановлено не менше двох болтів. Допускається тільки один ряд болтів від осі стику на стінках балок, за умови, що зусилля від моменту сприймають стики поясів. На стінках головних балок потрібно встановлювати не менше двох рядів болтів.
3 У прикріпленні стрижня на звичайних болтах кількість болтів у поздовжньому ряду має бути не менше ніж:
3 шт. – для одного ряду;
2 шт. – для двох рядів і понад;
5 шт. – у випнутій полиці кутикового коротуна.
4 Стики стінки балки з болтовим з’єднанням має бути перекрито накладками по всій висоті. Стикові накладки поясних кутиків допускається застосовувати у вигляді плоских листів.
5 Площа перекриття накладками стику з’єднувального елемента має становити не менше ніж 50 % від площі елемента, незалежно від розрахунків накладок на діюче зусилля.
6 Болти, що з’єднують стінки з поясами складених балок, потрібно розраховувати на зсув як рівнодійної від дії горизонтального і вертикального зсуву. Для горизонтального зсуву рекомендується враховувати різницю температур балок і плити проїзду. Рекомендовано характеристичне значення 10 °С.
7 Розрахунки болтових з’єднань балкової клітини проїзної частини і поясів головних ферм, а також стиків поперечних балок і поздовжніх ребер ортотропних плит виконують на основі розрахунку зусиль, отриманих у просторових розрахункових схемах з урахуванням локального і глобального навантаження.
К.5.2 Кутиковий коротун
1 Кутиковий коротун прикріплює кутик (швелер або подібний профіль) до фасонки або схожого елемента. Кінець коротуна має збігатися з кінцем кутика, а інший край коротуна має заходити за край фасонки, як показано на рисунку Рисунок К.7
Рисунок К.7 -
Кріплення коротуна кутика до робочого кутика
2 Коротун розраховують на зусилля, що у 1,2 рази більше, ніж зусилля у випнутій полиці кутика, або у 1,4 рази більше, ніж зусилля у випнутій полиці швелера.
3 Болти, що з’єднують полиці, розраховують на зусилля, що у 1,4 рази більше, ніж зусилля у випнутій полиці кутика, або у 1,2 рази більше, ніж зусилля увипнутій полиці швелера.
К.5.3 Розрахунок вузла на розрив
1 Умову міцності елементів з’єднання за критерієм розриву внаслідок зрізу і розтягу визначають за формулою:
Формула К.21 -
– розрахункове зусилля на з’єднання;
– мінімальне розрахункове зусилля опору з’єднання вириву або розриву, знаходять як менше із значень , або
2 m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1); (2) Під час розрахунків фрикційних з’єднань потрібно враховувати, що половина зусиль опору зсуву з кожного болта в місці розриву вже передана на з’єднання.
3 Розрахунок міцності стикових накладок, розтягнутих елементів ферм і поясів суцільних балок виконують із введенням для накладок додаткового коефіцієнта умов роботи
4 Опір розриву накладки або фасонки по перерізу, що з’єднує отвори болтів (рисунок Рисунок К.8), розраховують за формулою:
Формула К.22 -
Рисунок К.8 -
Схеми руйнування
Для нормального перерізу, за умови формула (К.21) набуває вигляду:
Формула К.23 -
5 Опір вириву частини елемента під час передавання зсувного зусилля на симетричну групу болтів без ексцентриситету розрахунковий опір розриву вузла, , визначають як суму опору розтягу та опору зрізу за формулою:
Формула К.24 -
– площа перерізу нетто ділянки розтягу;
– площа перерізу нетто ділянки зрізу.
6 Опір вириву частини елемента за умови передавання зсувного зусилля на групу болтів із ексцентриситетом опір розриву вузла, , визначають як суму ½ опору розтягу та опору зрізу за формулою:
Формула К.25 -
7 Схеми розривів вузлів по лініях отворів, що виникають внаслідок зрізу вздовж напрямку зсуву і розривом на ділянці розтягу, показано на рисункуРисунок К.9.
Рисунок К.9 -
Схеми вириву частини елемента
У формулах позначено:
– тимчасовий опір; характеристичне значення;
– опір текучості; характеристичне значення;
– площа перерізу нетто розтягу;
– площа перерізу нетто зрізу;
– площа перерізу нетто під кутом до дії сили;
t – товщина вузлової фасонки;
– довжина i-тої ділянки перерізу вузлової фасонки між отворами;
– кут між напрямком i-тої ділянки перерізу і віссю елемента ), рад (рисунок К.8).
К.5.4 Одиночні кутики, прикріплені однією полицею, та інші розтягнені несиметрично прикріплені елементи
1 Умову міцності кутика розриву визначають за формулою:
Формула К.26 -
де – розрахункове діюче зусилля на кутик;
–розрахункове зусилля опору;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1).
2 Наявність ексцентриситету у з’єднаннях, а також відстані між отворами і до краю елемента впливають на розрахункові опори з’єднань таких елементів:
– несиметричних;
– симетричних, але несиметрично прикріплених (наприклад, кутики, прикріплені однією полицею).
3 Розтягнений одиночний кутик, прикріплений однією полицею одним рядом болтів (див. рисунок Рисунок К.10), можна розглядати як навантажений без ексцентриситету по ефективному перерізу нетто, для якого несну здатність визначають за формулами:
Формула К.27 -
кріплення одним болтом
Формула К.28 -
кріплення двома болтами
Формула К.29 -
кріплення трьома і більше болтами
де β2 та β3 – знижувальні коефіцієнти, що залежать від кроку отворів (див. таблицю Таблиця К.7);
– площа кутика нетто;
t – товщина полиці кутика;
– тимчасовий опір кутика (характеристичне значення);
– діаметр отвору;
і – відстані від отворів (див. рисунок Рисунок К.10).
Таблиця К.7
Значення коефіцієнтів β2 і β3
Рисунок К.10 -
Кутики, закріплені одною полицею. Позначення
К.5.5 Розподіл зусиль між болтами у граничному стані
1 Для пружних розрахунків розподіл зусиль між болтами (болтоконтактами для фрикційних з’єднань) від дії згинального моменту можна приймати пропорційним відстані від центру повороту. Для пластичних розрахунків допускається будь-яке зрівноважене розподілення за умови, що опір складових елементів не перевищені є резерв пластичних деформацій.
2 Пружне лінійне розподілення внутрішніх зусиль застосовують у таких випадках:
– у фрикційних з’єднаннях на високоміцних болтах;
– у зрізних з’єднаннях, якщо розрахункова несна здатність кріпильної деталі на зріз менше розрахункової несної здатності на зминання
– якщо з’єднання зазнає динамічне навантаження.
3 У разі дії на з’єднання тільки зусилля зсуву без ексцентриситету розподіл зусиль між болтами можна вважати рівномірним, за умови, що всі болти мають один розмір та один клас міцності.
К.6 З’єднання на ін’єкційних болтах
1 З’єднання на ін’єкційних болтах можна застосовувати як альтернатива звичайним болтам та заклепкам тільки за відповідних обґрунтувань.
К.7 З’єднання на пальцях
1 У з’єднаннях на пальцях під навантаженням стиску або розтягу в площині провушин допускають повороти навколо осі пальця.
2 Якщо повороти під час експлуатації не передбачено, то розрахунки виконують як для одноболтового з’єднання.
3 Рухомі з’єднання на пальцях мають працювати в межах пружності.
4 Основні елементи з’єднань на пальцях: 1) палець; 2) провушини; 3) фіксатори пальців. Можливі тонкі прокладні антифрикційні листи між провушинами і герметичне заповнення порожнин силіконом.
5 Позначення розмірів з’єднання на пальцях і основні схеми розрахунків надано на рисунку Рисунок К.11.
Рисунок К.11 -
Конструкція провушин та схеми розрахунків
6 Під час визначення параметрів провушин сумарну товщину парних провушин приймають не менше товщини одиночної провушини якщо конструкцією не передбачене інше.
7 Клас міцності провушини і парних провушин приймають однаковим. Клас міцності пальця потрібно приймати більшим.
8 Діаметр пальця d оцінюють за опором зрізу і згину. Перевірку на згин виконують залежно від призначення з’єднання. Для заданого значення діаметра оцінюють розміри провушини і її товщину Розмір a та розмір b має забезпечити приблизну рівність опору провушини зрізу по лінії a і розриву від розтягу по лініям b. Товщину приймають для розрахунків на зминання. У зв’язку з тим, що діючий момент згину пальця залежить від товщини провушин, потрібно повторити перевірку пальця на згинання.
9 Умову міцності з’єднань на пальцях визначають за формулою:
Формула К.30 -
де – розрахункове зусилля;
–розрахункове зусилля опору;
m – коефіцієнт умов роботи (за таблицею Таблиця 7.1).
10 Розрахунки опору з’єднань на пальцях, що показано на рисунку Рисунок К.11, виконують відповідно формул, наданих у таблиці Таблиця К.8.
Таблиця К.8
Розрахунки опору з’єднань на пальцях
11 Якщо передбачено можливість заміни пальця, то має бути виконано додаткову вимогу для обмеження напружень на контактних поверхнях за формулою:
Формула К.31 -
Формула К.32 -
де діючі напруження
Формула К.33 -
граничні напруження
– діаметр отвору.
Інші позначення надано вище.
12 У разі посилення провушин накладними листами біля отворів, шви приєднання накладних листів потрібно розраховувати на зсув і мати шви з ухилом 1:2, а внутрішні щілини в отворах заварено косметичними швами (3 мм) і механічно зачищено.
13 У розрахункові площі зрізу і розриву допускається включати переріз швів (рисунок Рисунок К.12).
Рисунок К.12 -
Схема посилення провушини накладними листами
Додаток Л
(обов’язковий)
Сталеві канатні елементи
Л.1 Загальні вимоги
Л.1.1 Розтягнуті сталеві елементи, зазначені в цьому додатку, застосовують для таких елементів мостів:
– підвіси аркових та висячих мостів;
– ванти вантових мостів;
– несні кабелі висячих і вантових мостів;
– елементи для вітрових розтяжок мостів;
– розтягнуті елементи для створення попереднього напруження сталевих конструкцій мостів;
– розтягнуті елементи для з’єднання елементів мосту між собою;
– розтягнуті елементи для нежорсткого приєднання балок жорсткості до опор.
Л.1.2 Розтягнуті елементи поділяють на три групи (див. таблицю Таблиця Л.1). Типи розтягнутих елементів наведено в таблицях Таблиця Л.9 – Таблиця Л.13.
Таблиця Л.1
Групи розтягнутих елементів
Л.1.3 Типи анкерів для виробів групи В та С можуть бути такими:
– анкери з металевим або клейовим заповненням;
– анкери із цементним заповненням;
– анкери із затискними пристроями;
– затискні анкери;
– U-подібна стяжка;
– анкери пучків за допомогою клинів, холодної деформації головок дротів, гайок на стрижнях.
Л.2 Основа для проєктування
Л.2.1 Канатні розтягнуті елементи (груп В і С) потрібно проєктувати за першою (міцність) та другою (експлуатаційна придатність) групами граничних станів.
Л.2.2 Перевірку міцності виконують за формулою:
Формула Л.1 -
де – граничне розрахункове зусилля в канатному елементі;
– граничне допустиме значення опору канатного елемента, визначають за формулою:
Формула Л.2 -
– характеристичне значення розривного зусилля канатного елемента з анкерами (приймають за даними виробника);
m – коефіцієнт умов роботи, приймають за таблицею Таблиця 7.1;
– коефіцієнт умов роботи канатного елемента, визначають за формулою:
Формула Л.3 -
= 0,8 коефіцієнт умов роботи для несних канатних елементів мостів;
= 1,0 коефіцієнт умов роботи для канатів без перегинання;
= 0,9 коефіцієнт умов роботи для канатів, які перегнуті на сідлі, у сепараторі або в стяжці;
=1,6 – коефіцієнт надійності каната, приймають за таблицею Таблиця 7.3.
Розрахункові коефіцієнти для розрахунків міцності канатів наведено в таблиці Таблиця Л.2.
Таблиця Л.2
Коефіцієнти для розрахунків міцності канатів
Для розтягнутих елементів групи А значення граничного розрахункового опору NRd знаходять за формулою:
Формула Л.4 -
де m3 = 0,6 якщо руйнування елемента може спричинити руйнування споруди m3 = 0,9 в і нших випадках;
і – характеристичне значення опору розтягнутого елемента розриву і текучості, відповідно;
An, Run, Ryn – площа нетто, тимчасовий опір і опір текучості елемента;
gM0 і gM2 – коефіцієнти надійності розтягнутого прокатного елемента, які приймають за таблицею Таблиця 7.3.
У разі відсутності даних заводу виробника про характеристичне значення розривного зусилля канатного елемента з анкерами, це значення визначають за формулою:
Формула Л.5 -
де – мінімальне розривне зусилля каната загалом;
s – коефіцієнт зменшення несної спроможності за рахунок ослаблення опору в анкерах (таблиця Таблиця Л.3).
Таблиця Л.3
Коефіцієнт зменшення несної спроможності
Формула Л.6 -
(кН),
де k – коефіцієнт мінімального розривного зусилля, який приймають відповідно до таблиць Таблиця Л.10, Таблиця Л.11, Таблиця Л.12;
d – діаметр каната в мм;
Rr – мінімальне розривне напруження дротів каната, МПа.
Перегинання канатів допускається навколо радіуса R, більшого або рівного 30 діаметрам каната d, та більше ніж 400 діаметрів дротів. Граничні бокові напруження на спіральні мостові та канати закритого типу (якщо немає інших даних) допускається приймати за таблицею Таблиця Л.4.
Таблиця Л.4
Граничні бокові напруження на спіральні мостові канати та канати закритого типу
Л.2.3 Експлуатаційний граничний стан
1 Обмеження деформацій або вібрацій
Надмірні деформації і коливання можуть спричинити зміни в жорсткості системи, зміни в попередньому напруженні елементів та зміни в опорі зсуву на стяжних пристроях (сідлах).
2 Умови пружної роботи
Має бути збережено пружність канатного елемента на всіх експлуатаційних етапах навантаження; роботу каната можна вважати пружною, якщо нелінійна складова становить менше ніж 5 %.
3 Обмеження напружень у канаті від характеристичних навантажень виконують для того, щоб:
1. Витримувати напруження в пружному стані під час спорудження та під час експлуатації.
2. Витримувати обмеження в подовженнях для запобігання утворенню тріщин у захисних оболонках, наповненнях оболонок тощо.
Граничне значення напружень знаходять за формулою:
Формула Л.7 -
де – площа металевого перерізу.
Обмеження роблять для стадії монтажу (таблицяТаблиця Л.5) та для стадії експлуатації (таблиця Таблиця Л.6).
Таблиця Л.5
Обмеження напружень для стадії спорудження
Таблиця Л.6
Обмеження напружень для стадії експлуатації
Л.3 Жорсткості канатних елементів
Л.3.1 Модуль пружності канатів приймають за даними виробника. Для канатів групи «В», тобто для спіральних канатів, модуль пружності є змінним і залежить від кількості початкових навантажень і від величини навантаження. Виробник має визначати модуль деформації після стабілізації властивостей каната.
Л.3.2 Для попередніх розрахунків значення модуля пружності дозволено приймати за даними таблиці Таблиця Л.7.
Таблиця Л.7
Значення модуля пружності
Л.4 Основа проєктування сідла
Л.4.1 За відсутності більш точних розрахунків розміри сідла потрібно приймати як наведено на рисунку Рисунок Л.1. Радіус сідла R допускається зменшувати до 20 діаметрів каната, якщо застосовано покриття каната м’яким металом або цинком товщиною не менше ніж 1 мм.
Л.4.2 Менші діаметри допускається приймати за умови застосування спіральних канатів і якщо таку можливість підтверджено результатами тестів.
Л.4.3 Просування канатів на сідлі не допускається.
Рисунок Л.1 -
Конфігурація сідла
На рисунку позначено:
– довжина каната на контакті з сідлом від характеристичних найбільш несприятливої комбінації навантажень, ефект провисання канатів;
– додаткове ложе для контакту;
R – радіус сідла має бути не менше ніж 30 діаметрів каната або 400 діаметрів дротів каната;
d – діаметр каната;
– діаметр відбитка, для оцінювання напружень на контакті каната з сідлом.
Л.5 Витривалість
1 Витривалість канатних елементів виконують відповідно до додатка М.
2 Витривалість канатних елементів перевіряють приймаючи категорію деталі (поріг витривалості для 2 млн циклів) відповідно до таблиці Л.8.
Таблиця Л.8
Категорії деталі
Л.6 Групи канатних елементів та анкерні з’єднання
Л.6.1 В таблиці Таблиця Л.9 наведено розтягнуті елементи групи А.
Таблиця Л.9
Розтягнутий суцільний елемент
Л.6.2 Розтягнуті елементи групи В, а саме спіральні канати, дротові троси, канати закритого типу наведено в таблицях Таблиця Л.9, Таблиця Л.11 та Таблиця Л.12, відповідно.
Таблиця Л.10
Спіральні канати
Таблиця Л.11
Дротові троси
Таблиця Л.12
Канати закритого типу
Л.6.3 У таблиці Таблиця Л.13 наведено розтягнуті елементи групи С.
Таблиця Л.13
Розтягнуті елементи з живими анкерами
Таблиця Л.14
Анкерні стакани, заповнені металевим або клейовим компаундом
Таблиця Л.15
Анкери з обтиснутими канатами
Додаток М
(обов’язковий)
Ортотропні плити
М.1 Ортотропні плити автопроїзду. Конструктивні вимоги
М.1.1 Ортотропні плити під автомобільний транспорт проєктують, ґрунтуючись на перерізах, формах вирізів і відстанях, отриманих експериментально під час експлуатації і випробувань фрагментів плит на витривалість. Незалежно від наданих параметрів потрібно виконувати розрахунки перерізів елементів і перерізів швів зварювання.
М.1.2 Товщину листа настилу, визначену на основі випробувань покриття проїзду без пошкоджень протягом розрахункового строку експлуатації, надано в таблиціТаблиця М.1.
М.1.3 Ортотропні плити під рух автомобільного транспорту з відкритими поздовжніми ребрами повинні відповідати параметрам, наданим на рисунку Рисунок М.1 і в таблиці Таблиця М.2
Рисунок М.1 -
Автомобільні плити. Відкрите ребро
М.1.4 Ортотропні плити під рух автомобільного транспорту з замкненими поздовжніми ребрами повинні відповідати параметрам, наданим на рисунку Рисунок М.2 і в таблиці Таблиця М. 2.
Рисунок М.2 -
Автомобільні плити. Замкнене ребро
Таблиця М.1
Товщина покриття і настилу плит під автомобільне навантаження
Таблиця М.2
Параметри плит під автомобільне навантаження
М.1.5 Поперечні балки повинні мати тавровий переріз. У стінках рядових поперечних балок потрібно утворювати вирізи в стінках для пропуску поздовжніх ребер, форму яких наведено на рисунках Рисунок М.1 і Рисунок М.2.
М.1.6 Поздовжні ребра потрібно приварювати з повним проплавленням до стінок крайніх поперечних балок (без вирізів), а відстань між рядовою і крайньою балками зменшувати до 60 % від рядових відстаней.
М.1.7 Особливу увагу має бути приділено якості шва приварення ребра до листа настилу. На заводі шов виконують автоматичним зварюванням без оброблення кромки, водночас переріз шва має бути не меншим, ніж товщина ребра і забезпечувати повне проплавлення. За умови використання ручного зварювання «в стелю» під час збирання плит потрібно обробляти кромку. Для обох типів зварювання непровар не повинен перевищувати 2 мм.
Рисунок М.3 -
Шов приварювання замкненого ребра до листа настилу
Таблиця М.3
Механізм появи тріщин утоми
Поява втомних тріщин найбільш вірогідна в місці однобічного зварного з’єднання замкненого поздовжнього ребра до листа настилу. Механізм появи втомних тріщин у цих місцях показано в таблиці Таблиця М.3.
М.1.8 Потрібно обмежити товщину ребра і пов’язати її з товщиною листа настилу за схемою:
– для товщини ребра – 6 мм – мінімальна товщина листа настилу 12 мм;
– для товщини ребра – 8 мм – мінімальна товщина листа настилу 14 мм;
– для товщини ребра – 10 мм – мінімальна товщина листа настилу 16 мм
М.2 Ортотропні плити пішохідних мостів. Конструктивні вимоги
М.2.1 Ортотропні плити під рух пішоходів і одиночний проїзд автомобіля повинні мати параметри, наведені в таблиці Таблиця М.4.
Таблиця М.4
Параметри плит під пішохідне навантаження
М.2.2 Ортотропні плити пішохідних мостів розраховують на міцність і стійкість. Розрахунки на витривалість виконувати не потрібно.
М.3 Ортотропні плити під рух потягів. Конструктивні вимоги
М.3.1 Ортотропні плити під рух потягів на баласті проєктують, ґрунтуючись на перерізах, формах вирізів і відстанях, отриманих експериментально під час експлуатації і випробувань фрагментів плит на витривалість. Незалежно від наданих параметрів потрібно виконувати розрахунки перерізів елементів і перерізів швів зварювання.
М.3.2 Розрізняють два типи конструкції плит: а) плити з поздовжніми і поперечними ребрами; б) плити з поперечними ребрами.
М.3.3 Ортотропні плити під рух потягів на баласті з відкритими поздовжніми ребрами повинні відповідати параметрам, наданим на рисунку Рисунок М.4 і в таблиці Таблиця М.4.
Рисунок М.4 -
Залізничні плити. Відкрите ребро
М.3.4 Ортотропні плити під рух потягів на баласті з замкненими поздовжніми ребрами повинні відповідати параметрам, наданим на рисунку Рисунок М.5 і в таблиці Таблиця М.5.
Рисунок М.5 -
Залізничні плити. Замкнене ребро
М.3.5 Як поздовжні ребра в ортотропних плитах потрібно використовувати два типи перерізів ребер: штабові і замкнені – трапецієподібного перерізу. Допускається використовувати таврові ребра.
М.3.6 Поздовжні ребра потрібно підтримувати поперечними балками, діафрагмами або напівдіафрагмами. У стінках поперечних ребер потрібно утворювати вирізи в стінках для пропускання поздовжніх ребер, форму яких наведено на рисунках Рисунок М.4 і Рисунок М.5.
Таблиця М.5
Параметри плит з поздовжніми ребрами під рух потягів на баласті
М.3.7 Поздовжні ребра потрібно приварювати з повним проплавленням до стінок крайніх поперечних балок (без вирізів), а відстань між рядовою і крайньою балками зменшувати до 60 % від рядових відстаней.
М.3.8 Параметри для плит без поздовжніх ребер наведено в таблиці Таблиця М.6.
М.3.9 Розрахунки плит без поздовжніх ребер і поперечних перерізів головних балок потрібно виконувати з використанням ефективних площ за рахунок втрати стійкості листа насилу, не підкріпленого ребрами.
Таблиця М.6
Параметри плит без поздовжніх ребер під рух потягів на баласті
М.3.10 У разі застосування ортотропних плит для їзди потягів по баласту витривалість вузлів плити рекомендується перевіряти згідно з додатком К.
М.3.11 Оцінюють жорсткість поздовжнього ребра користуючись графіком, наданим на рисунку Рисунок М.6.
Рисунок М.6 -
Графік оцінювання жорсткості ребра на згин
М.4 Розрахунки плит під автомобільний рух
М.4.1 Визначення зусиль у плитах
М.4.1.1 Зусилля в перерізах поздовжніх ребер і в поперечних балках потрібно визначати від дії розрахункових локальних і глобальних навантажень для розрахунків міцності і стійкості, та розрахункових локальних навантажень для розрахунків витривалості.
М.4.1.2 Глобальні навантаження у вигляді нормальних напружень визначають для отримання найбільшого стиску або розтягу в ребрах для найбільш несприятливої розрахункової ситуації.
М.4.1.3 Як локальне навантаження на плиту приймають навантаження від власної ваги і рухомого навантаження. Для тандемів АК і візків НК розподіл сили від колеса приймають на площу відбитка a х b на поверхні покриття товщиною Розмір відбитка для візка АК становить a = 0,2 м і b = 0,6 м, а для візка НК, a = 0,2 м і b = 0,8 м.
Рисунок М.7 -
Схема розподілу тиску F від умовного колеса на плиту
М.4.1.4 Зусилля в перерізах поздовжніх ребер і поперечних балок розраховують із використанням плитно-стрижневих схем (рисунок Рисунок М.8).
Під час визначення жорсткості елементів схеми в склад поперечного перерізу потрібно включати ділянку листа настилу певної ширини.
Для поздовжніх ребер ширину поясу приймають рівною відстані між осями ребер
Допускається, під час визначення напружень у відкритому ребрі у склад верхнього поясу включати ширину, що дорівнює
Розрахункову ширину верхнього поясу поперечної балки примають меншою, ніж відстань між балками L, за рахунок ефекту запізнення дотичних напружень.
Рисунок М.8 -
Розрахункова схема плити для визначення зусиль
Допускається приймати для поперечної балки або – для консольної частини балки, де L – прогін поперечної балки між стінками головних балок (точками обпирання); C – виліт консолі поперечної балки.
Рисунок М.9 -
Перерізи поздовжніх ребер і поперечних балок. Познаки
Для замкнених поздовжніх ребер потрібно задавати жорсткість на кручення; момент інерції на кручення допускається визначати за формулою:
Формула М.1 -
де A – площа замкненого контуру, утвореного ребром;
– площа замкненого контуру, утвореного ребром;
– товщина і-того відрізка контуру.
Для відкритих ребер і поперечних балок жорсткість на кручення враховувати не потрібно. У таблиці Таблиця М.7 позначено знаком «+» необхідні жорсткості для складання розрахункової схеми.
Таблиця М.7
Жорсткість для відкритих ребер і поперечних балок
М.4.1.5 Характерні зусилля від дії локальних навантажень визначають для перерізів поздовжніх ребер і поперечних балок, наведені на рисунку Рисунок М.10 і в таблиці Таблиця М.8. Крім обов’язкових екстремальних значень згинальних моментів або поперечних сил може бути враховано відповідні значення інших компонентів зусиль , і , якщо вони впливають на результат проєктування.
Таблиця М.8
Характерні розрахункові точки плити
Рисунок М.10 -
Схема розрахунку плит
М.4.1.6 Результати розрахунків ортотропних плит із застосуванням методу МСЕ, за типами, наведеними в таблиці М.9, де в розрахункових схемах враховано геометричну нелінійність та недосконалість виготовлення плит, потрібно використовувати тільки для дослідження розподілу напружень
Таблиця М.9
Характерні розрахункові точки плити
М.4.2 Розрахунки на міцність і поздовжніх ребер плит
М.4.2.1 Під час розрахунку міцності поздовжніх ребер від сумісної дії глобальних і локальних впливів правила оцінювання міцності ребер потрібно розрізняти. Якщо нижню кромку ребра стиснуто, то сумарні напруження вздовж ребра потрібно обмежити опором текучості в крайній фібрі. Якщо кромку розтягнуто, то можлива поява обмежених значенням 0,0025 пластичних деформацій. Розрахунки на міцність нижньої кромки ребра перевіряють за формулою:
Формула М.2 -
,нижню кромку розтягнуто,
Формула М.3 -
, нижню кромку стиснуто,
де – сумарні напруження від дії локальних і глобальних навантажень;
– опір текучості (характеристичне значення);
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1). Використовують тільки для суміщених автомобільних і під залізницю мостів, за умови, коли глобальні напруження від проїзду потягів спричинюють напруження в плиті під автомобільний транспорт понад 50 % від сумарних.
М.4.2.2 Міцність листа настилу перевіряють за формулою:
Формула М.4 -
де , і – сумарні напруження від дії локальних і глобальних навантажень у напруженій точці листа настилу.
М.4.3 Розрахунки на міцність стінок поперечних балок плит
М.4.3.1 Порядок розрахунків можна звести до такої послідовності.
1 Визначення поперечної сили в перерізі поперечної балки в проміжку між ребрами
2 Визначення величини сили зсуву стінки між вирізами для ребер, за формулою:
де – поперечна сила;
I – момент інерції перерізу балки;
S – статичний момент зсуву листа настилу, відносно перерізу А–А (див. рисунок Рисунок М.11);
– відстань між ребрами в осях.
3 Визначення моменту у перерізі А–А, за формулою:
де h – плече листа настилу відносно перерізу А–А.
4 Визначення напружень у перерізі А–А, за лінійним законом розподілу напружень:
де – момент опору перерізу стінки А–А.
Рисунок М.11 -
Схема розрахунку стінки поперечної балки
5 У разі наїзду колеса безпосередньо на стінку поперечної балки між ребрами, до знайдених напружень стискання потрібно додати напруження стискання від колеса що становлять:
де FD,loc – розрахунковий тиск колеса;
b – ширина перерізу А–А;
– товщина стінки.
До розтягнутої частини епюри напруження стискання не додають.
6 У перерізі А–А визначають дотичні напруження
7 У перерізі B–B визначають:
– нормальні напруження де згинальний момент у перерізі балки; – момент опору в перерізі балки, брутто;
– дотичні напруження де площа стінки в перерізі В–В.
М.4.3.2 Перевірку міцності стінки поперечної балки, листа настилу і стінки поздовжнього ребра ортотропної плити виконують за формулою:
Формула М.5 -
Одночасно перевіряють:
... ...
Якщо напруження розтягу від дії сили становлять допускається розрахунки витривалість для ділянок вирізів не виконувати.
М.5 Розрахунки плит під рух потягів
М.5.1 Визначення зусиль у плитах
М.5.1.2 Локальне зусилля тиску від навантаження СК становить 2,5К на вісь. Характеристичне навантаження на плиту для розмірів, наведених на рисунку Рисунок М.12, допускається приймати таким, що дорівнює 9,33 т/м2.
М.5.1.3 Зусилля у перерізах поздовжніх ребер і поперечних балок розраховують із використанням плитно-стрижневих схем, так само як у плитах під рух автомобілів.
Рисунок М.12 -
Розподіл тиску на плиту від осі з тиском 2,5К
М.5.1.3 У разі влаштування колії на баласті найбільші значення згинальних моментів у листі настилу над поздовжніми ребрами розраховують із використанням плитно-стрижневих схем. Допускається оцінювати значення згинальних моментів за формулами:
Формула М.6 -
на ділянці під рейкою
Формула М.7 -
на ділянці по осі прогонової будови
де a – відстань між поздовжніми ребрами;
ν = 2·K т/м – навантаження на одиницю довжини колії.
М.5.2 Розрахунки на міцність ортотропних плит
М.5.2.1 Розрахунки на міцність поздовжніх ребер і поперечних балок ортотропних плит під потяги залізниці виконують виходячи з пружної роботи для ділянок стискання і розтягу за формулою:
Формула М.8 -
де – сумарні напруження від дії локальних і глобальних навантажень;
– опір текучості; характеристичне значення;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1).
М.5.2.2 Розрахунки на міцність стінок поперечних балок виконують так само, як для плит під автопроїзд.
М.5.2.3 Перевірку міцності листа настилу плити для їзди потягів по баласту виконують за формулою:
Формула М.9 -
М.6 Особливості конструювання
Таблиця М.10
Допуски виробів
Таблиця М.11
Стиковий шов на знімній підкладці
Таблиця М.12
Стикові шви листа настилу на залишковій підкладці
Таблиця М.13
Шви замкнених поздовжніх ребер
Таблиця М.14
Кутові шви приварення стінки поперечної балки до ребра
Таблиця М.15
Стик ребра зі стінкою поперечної балки (без вирізу в стінці)
Таблиця М.16
Стик поперечної балки з головною балкою
Таблиця М.17
Стикові шви листів настилу ортотропних плит
Додаток Н
(обов’язковий)
Зварні з’єднання
Н.1 Розрахунки швів
Н.1.1 Базовими показниками для розрахунків швів зварювання є характеристичні значення опору текучості й тимчасового опору металу шва Rw,yn і Rw,un1 Ці значення наведено в стандартах і у сертифікатах виробника зварювальних матеріалів. Для основних типів стандартизованих зварювальних матеріалів механічні властивості наплавленого металу наведено в таблицях додатка Б.
1Індекс w в познаках опорів характеризує відношення до зварного з’єднання
Н.1.2 Розрахункові значення опорів зварних з’єднань знаходять відповідно до таблиці Таблиця Н.1.
Н.1.3 Коефіцієнт надійності для розрахунків зварних з’єднань приймають відповідно до таблиці 7.3.
Н.1.4 Коефіцієнт надійності для стикових і кутових швів на границі сплавлення приймають як для основного металу відповідно до таблиці 7.3.
Таблиця Н.1
Розрахункові значення опорів зварних з’єднань
Н.1.5 Міцність металу шва приймають так, щоб розрахунковий опір зрізу по металу шва і по границі сплавлення перевищував розрахунковий опір зрізу основного металу і були виконано умови:
Формула Н.6 -
Формула Н.7 -
Загалом такі показники як напруження текучості, тимчасового опору, відносного подовження за розриву та мінімальне значення ударної міцності металу шва має довінювати або бути кращим за показники основного металу. Твердість металу швів обмежено 350 одиницями за шкалою Віккерса (HV). Для кутових швів із катетом від 5 мм до 7 мм твердість допускається 400 одиниць.
Н.1.6 Розрахункову висоту перерізу стикових зварних швів необхідно приймати такою, що дорівнює (рисунок Н.1):
– деталей із повним проплавленням,
Формула Н.8 -
– деталей із неповним проплавленням,
Формула Н.9 -
де – найменша з товщин деталей, які зварюють;
– найменша товщина перерізу стикового шва під час зварювання деталей з неповним проплавленням;
Рисунок Н.1 -
Перерізи стикових швів
Геометричні параметри кутових швів залежать від типу зварювання, положення в якому виконують зварювання, режимів зварювання тощо. Тільки в тому випадку, коли є можливість виміряти переріз швів на мікрошліфах і технологічні режими зварювання гарантовано незмінні, тоді допускається приймати фізично виміряні розміри швів із урахуванням проплавлення для виконання розрахунків (згідно з рисунком Рисунок Н.2 ).
Розрахункові значення перерізів швів приймають таким, що дорівнюють:
0–1 – по металу шва – мінімальний переріз шва
0–2 або 0–3 – по границі сплавлення з базовим металом
Рисунок Н.2 -
Характерні розміри кутових швів
У всіх інших випадках перерізи швів розраховують за формулами:
– по металу шва:
Формула Н.10 -
– по металу границі сплавлення:
Формула Н.11 -
і – коефіцієнти розрахункових перерізів кутових швів, за таблицею Таблиця Н.2;
– найменший з катетів кутового шва.
Таблиця Н.2
Коефіцієнти розрахункових перерізів кутових швів
Допускається без розрахунків призначати розміри кутових швів (рисунок Н.3), рівноміцних повному проплавленню для Т-подібного з’єднання, за умови виконання умови: Розмір притуплення c має дорівнювати меншій з двох величин: 3 мм або t/3.
Рисунок Н.3 -
Шви Т-подібного з’єднання рівноміцного повному проплавленню
Розрахункові розміри кутових швів виконаних під гострими і тупими кутами, приймають згідно з рисунком Н.4.
Рисунок Н.4 -
Характерні перерізи кутових швів для з’єднань, виконаних під гострими і тупими кутами: ліворуч – кромка перпендикулярна; праворуч – кромка під кутом
Н.1.9 Розрахунок на міцнність зварних стикових з’єднань виконують:
– у разі зварювання деталей зі сталей різного класу міцності, а також під час зварювання матеріалами, для яких (у цих випадках має бути зазначено в проєкті);
– за наявності викружок або ослаблень на ділянці стику, якщо
або або
де – повна довжина стикового шва;
b і t – ширина та товщина з’єднуваних деталей;
і A – площа нетто ослабленого (наприклад, отворами) перерізу стикового шва і площа брутто (або нетто) перерізу з’єднуваних деталей на ділянці стику, відповідно.
Н.1.10 Розрахунок на міцність зварних стикових з’єднань виконують за формулами:
Формула -
Формула Н.12 -
і – нормальні і дотичні напруження в будь-якій точці зварного шва, відповідно;
і – розрахункові опори зварного шва текучості та зрізу, відповідно. Значення приймають за таблицею Таблиця Н.1.
Н.1.11 Стикові шви зварювання стінок та інших елементів, що зазнають впливу нормальних напружень у двох площинах та зрізу, виконують як для основного металу за формулою (7.1) приймаючи
Н.1.12 Міцність кутових швів зварювання рекомендується оцінювати за формулою:
Формула Н.14 -
де βf – коефіцієнти розрахункових перерізів кутових швів, за таблицею Таблиця Н.2;
Rw,un – номінальне значення тимчасового опору металу шва;
γM2 – коефіцієнт надійності за матеріалом шва 1,25 (таблиця Таблиця 7.3).
Рисунок Н.5 -
Напруження в перерізі кутового шва завширшки і завдовжки
На рисунку Рисунок Н.5 наведено дотичні і нормальні напруження, що діють у перерізі кутового шва:
– дотичні напруження у площині перерізу шва перпендикулярно до напрямку шва;
– дотичні напруження у площині перерізу шва вздовж напрямку шва;
– нормальні напруження, перпендикулярні до площини руйнування.
Нормальні напруження що спричинюють стиск-розтяг шва в напрямку вздовж шва загалом, не враховують у розрахунках.
Н.1.13 Міцність кутових швів допускають перевіряти за спрощеною процедурою без урахування складової від нормального напруження , на умовний зріз за двома перерізами (рисунок Н.2):
1) переріз металу шва 0–1:
Формула Н.15 -
2) переріз у місці сплавлення з основним металом 0–2 або 0–3:
Формула Н.16 -
і – дотичні напруження у площині перерізу шва перпендикулярно до напрямку шва і вздовж шва в місці сплавлення з основним металом.
Н.2 Розрахунки швів складених елементів
Н.2.1 Зварні шви, що з’єднують окремі листові деталі перерізу складених суцільностінчастих стиснутих елементів, розраховують на фіктивну поперечну силу Qfic, прийняту постійною по всій довжині елемента й визначають за формулою:
Формула Н.17 -
де W – момент опору перерізу елемента брутто в площині, яку перевіряють, (ослаблення листових деталей перфорацією допускають не враховувати);
l – довжина складеного елемента;
φ – коефіцієнт поздовжнього згину для розрахунку стійкості елемента в площині, яку перевіряють.
Зварні шви в стиснуто-зігнутих складених елементах розраховують на поперечну силу Q1, що дорівнює сумі поперечних сил – умовної Qfic , визначуваної за формулою (Н.17), і фактичної.
Якщо в перерізі складеного елемента є дві і більше паралельно розташовані листові деталі, то прикріплення кожної з них розраховують на поперечну силу Qi, що визначають за формулою:
Формула Н.18 -
де ti – товщина листової деталі, що кріплять;
n – кількість паралельно розташованих листових деталей.
Н.2.2 У разі прикріплення до вузлів головних ферм складених суцільностінчастих елементів, окремі частини перерізу яких безпосередньо не прикріплено до вузлових фасонок, зварні шви приєднання неприкріпленої частини перерізу до прикріпленої розраховують на передавання зусилля, що припадає на неї, приймаючи такі значення коефіцієнтів умов роботи m :
m = 0,8 – у разі відношення площі прикріпленої частини перерізу Aν до всієї площі перерізу елемента Aν/A меншого ніж 0,6;
m = 0,9 – для відношення Aν/A понад 0,6 і до 0,8;
m = 1,0 – для відношення Aν/A понад 0,8.
Розрахункова довжина зварного шва дорівнює довжині перекриття елемента вузловою фасонкою ферми.
Геометричні параметри зварних швів залежать від різновиду зварювання, положення в якому виконують зварювання та режимів зварювання. Якщо під час проєктування конструкції є можливість виміряти переріз швів на зразках і технологічні режими зварювання відпрацьовані , тоді можна приймати для розрахунків фактичні розміри швів з урахуванням проплавлення.
Додаток П
(довідковий)
Деформаційні шви
П.1 Строк експлуатації деформаційного шва
Строк експлуатації деформаційного шва залежить від багатьох чинників, основними з яких є:
– якість проєктування і виготовлення конструкції шва (із урахуванням величини навантажень і кількості циклів навантажень);
– якість установки (монтажу);
– якість експлуатації (заміна деталей і обслуговування).
Виготовлення шва є тільки одним з чинників, що визначає можливість безремонтної експлуатації шва. У разі інтенсивності, що дорівнює 500 000 машин на рік, довговічність швів розподілено на чотири категорії (таблиця Таблиця П.1).
Таблиця П.1
Довговічність швів для інтенсивності 500 000 машин на рік
П.2 Довговічність швів для інтенсивності 500 000 машин на рік
П.2.1 Типи і використання деформаційних швів
Для сталевих прогонових будов сталевих мостів потрібно використовувати деформаційні шви з номерами 4, 5 або 7 відповідно до таблиці Таблиця П.2. Деформаційні шви інших типів можна використовувати лише за умови спеціальних обґрунтувань.
Таблиця П.2
Типи деформаційних швів
П.3 Розрахунок деформаційних швів і елементів кріплення
П.3.1 Характеристичне значення вертикальної сили на шов у межах проїзду від дії коліс тандемів приймають у вигляді відбитків коліс осі, як наведено на рисунку П.1.
Рисунок П.1 -
Відбитки коліс тандему
Сили від дії тандему АК приймають у вигляді навантаження на вісь тандему на першій смузі Qν,k :
Формула П.1 -
П.3.2 Характеристичне значення горизонтальної сили вздовж мосту на шов у межах проїзду коліс тандемів від дії сили тяги/гальмування приймають у вигляді ваги одної осі Qν,1 з понижувальним коефіцієнтом bk = 0,4:
Формула П.2 -
1 Допускається враховувати другий тандем.
2 Силу може бути прикладено одним колесом або його частиною.
3 Сили гальмування, відхилені від прямолінійного напрямку, не враховують.
П.3.3 Характеристичне значення горизонтальної відцентрової сили поперек мосту на шов у межах проїзду приймають у вигляді сили Qtk, яка дорівнює силі від суми ваги осей тандемів, які розміщені на шві, помноженій на зменшувальний коефіцієнт 0,2:
Формула П.3 -
П.3.4 Горизонтальні сили від тяги/гальмування і відцентрової сили одночасно не розглядають.
П.3.5 Вертикальні зусилля на шов на ділянці тротуару приймають у вигляді характеристичної сили 3,5 т на відбитку 200×200 мм.
П.3.6 Характеристичне значення аварійного навантаження у разі виїзду автомобіля на тротуар приймають від колеса з відбитком, наведеним на рисунку Рисунок П.2, із тиском на вісь Qt,A = 10 т.
П.3.7 Наїзд на шов на ділянці бордюру моделюють двома силами. Характеристичне значення горизонтальної сили в поперечному напрямку на бордюр дорівнює Fh = 10 т на площу 200×500 мм; вертикальної сили Fν = 5 т на верх бордюру на площу 100×500 мм.
Рисунок П.2 -
Вплив аварійного навантаження колеса на бордюр
П.3.8 Розрахункові комбінації для розкритого і закритого шва приймають відповідно до рядка 1 таблиці П.1.
П.3.9 Коефіцієнти надійності і динамічні коефіцієнти до навантажень приймають відповідно до ДБН В.1.2-15.
П.3.10 Зусилля, що передаються на опори, від сил тертя і від опору пружних матеріалів у деформаційних швах враховують як навантаження, що діють одночасно з силами тертя в опорних частинах.
Характеристичну силу, що діє на кожний лінійний метр модульного шва від його переміщень, враховують за формулою:
Формула П.4 -
горизонтальна , кН/м,
Формула П.5 -
вертикальна , кН/м,
де n – кількість модулів;
l – відстань між траверсними балками.
П.4 Проєктування деформаційного шва
П.4.1 Особливості проєктування й експлуатації деформаційного шва якщо порівняти з плитою проїзду мосту такі:
– елементи шва мають вільно переміщуватися від температурних і транспортних навантажень;
– елементи шва піддано збільшеним динамічним впливам від коліс машин;
– шов є місцем, де збирається бруд і волога.
Такі особливості вимагають вирішення технічних проблем:
– зробити механізм переміщення шва безвідмовним, і таким, що не залежить від технічного стану шва;
– зробити плавний проїзд автомобіля через шов (без поштовхів) за рахунок точності його установлення; точкові відхили між триметровою лінійкою, покладеною поперек шва на поверхню проїзду, не мають перевищувати ±5 мм;
– збільшити динамічний коефіцієнт для розрахунків деталей шва й елементів його прикріплення, якщо порівняти з плитою мосту; оцінити витривалість елементів шва й його прикріплення до балки мосту;
– створити повну герметичність деформаційного шва;
– для суміщених під рейковий і автомобільний транспорт мостів потрібно застосовувати шви зі зменшеним рівнем шуму під час проїзду транспорту.
П.4.2 Довговічність деформаційного шва до повної заміни приймають відповідно до категорії (таблиці Таблиця П.1).
П.4.3 Перелік параметрів, які надають на комплектах креслень проєкту, щодо деформаційних швів:
– геометричні параметри плити в рівні поверхні автомобільного проїзду і тротуарів, у місці розташування деформаційного шва: перерізи по фасаду мосту; переріз поперек мосту; план;
– креслення елементів прикріплення деформаційного шва до прогонової будови або опори мосту: в разі приєднання до сталевої конструкції, розробити комплект креслень КМ, з перерізами швів зварювання елементів кріплення; в разі приєднання до залізобетонної конструкції – комплект креслень КЗ (Конструкції Залізобетонні);
– дані про горизонтальні та кутові переміщення деформаційного шва від монтажних, температурних, сейсмічних та інших навантажень;
– таблиця зазорів у шві, залежно від температури прогонової будови, а також настанова, щодо виставлення зазорів у шві, під час фіксації його сторін до прогонових будов або до прогонової будови й опори;
– зусилля, що виникають в елементах фіксації шва від температурних переміщень на стадії монтажних операцій; якщо виробник шва не надав відповідні значення зусиль, то потрібно примати 0,5 т на лінійний метр шва;
– дані про конструкцію примикання покриття проїзду і тротуарів до елементів шва, гідроізоляцію контуру шва і дренаж у комплекті ПЧ (проїзна частина).
Додаток Р
(обов’язковий)
Основні типи мостових опорних частин
Р.1 Типи опорних частин
ОЧ розрізняють:
– за призначенням: напрямні, всебічно рухомі, нерухомі, обмежувальні, опорні частини, що передають дію моменту як основну функцію, ті, що сприймають відрив, опорні частини розвідних мостів, залізобетонні шарніри, сейсмічні пристрої тощо;
– за конструкцією: пружні, коткові, балансирні, стаканні і сферичні, а також напрямні й обмежувальні ОЧ.
Найчастіше застостовують армовані, стаканні (різновид еластомерних опорних частин), сферичні і коткові опорні частини. Для опорних частин, що працюють на розтяг, поглинають сейсмічні впливи тощо, можна застосовувати інші типи опорних частин.
Р.1.1 Еластомерні армовані опорні частини
Таблиця Р.1
Опис конструкції опорних частин
Р.1.2 Коткові опорні частини
Рисунок Р.1 -
Коткові опорні частини
Рисунок Р.2 -
Стаканна опорна частина
Рисунок Р.3 -
Сферична опорна частина
Р.2 Коефіцієнти тертя для ковзних опорних частин
Р.2.1 Значення коефіцієнтів тертя залежать від антифрикційного матеріалу, чистоти поверхні полірованого листа, ступеня зношеності антифрикційного матеріалу, температури тощо.
Р.2.2 Під час проєктування потрібно враховувати:
– температуру ОЧ (приймають температуру найбільш холодної п’ятиденки);
– тиск на антифрикційний матеріал (приймають тиск від характеристичних постійних навантажень).
Р.2.3 Значення максимального коефіцієнта тертя для змащених листів ПТФЕ з мастильними карманами для ковзання на полірованій аустенітній сталі потрібно обчислювати за формулами:
Формула Р.1 -
– для температур понад мінус 5 °С,
Р.2 – для температур від мінус 5 °С до мінус 35 °С,
де sr – тиск на антифрикційний матеріал, МПа.
Р.2.4 Значення максимального коефіцієнта тертя для змащених листів MSM із мастильними карманами для ковзання на полірованій аустенітній сталі приймають за формулами:
Формула Р.3 -
– для температур вище мінус 5 °С,
Формула Р.4 -
– для температур від мінус 5 °С до мінус 35 °С,
Формула Р.5 -
- для температур від мінус 35 °С до мінус 50 °С,
де sr – тиск на антифрикційний матеріал, МПа.
Р.2.5 Для сталевих автомобільних мостів допускається приймати рівень навантаження від ваги прогонових будов як частку від максимального розрахункового рівня у межах від 34 % до 45 %. Для прогонових будов залізничних мостів тиск σp розраховують.
Р.3 Коефіцієнти тертя для коткових і балансирних опорних частин
для коткових опорних частин – = 0,05;
для сферичних та циліндричних опорних частин – = 0,02;
для балансирних (тангенціальних) – = 0,40.
За умови належної експлуатації (запобігання зношеності, корозії та накопиченню сміття) для коткових опорних частин зі сталі з твердістю більше ніж 300 HV значення розрахункового коефіцієнта тертя допускається знижувати до = 0,02.
Р.3.2 Оцінювання величини коефіцієнтів тертя для групи ОЧ
Р.3.2.1 До однієї групи ОЧ належать опорні частини, що мають однакову конструкцію, матеріали та напрямок переміщень.
Р.3.2.2 Якщо ОЧ встановлено так, що сили тертя в одних опорних частинах частково компенсовано силами тертя в інших ОЧ, то коефіцієнти тертя потрібно приймають: – для основної дії; – для компенсувальної дії:
Формула Р.6 -
Формула Р.7 -
де – коефіцієнт тертя для несприятливих дій;
– коефіцієнт тертя для сприятливих дій;
– максимальний коефіцієнт тертя;
a – коефіцієнт, що залежить від типу опорної частини і кількості опорних частин, в яких виявляють відповідно зусилля основної дії або зусилля компенсувальної дії.
Коефіцієнт a приймають:
– для опорних частин ковзання згідно з таблицею Таблиця Р.2;
– для сферичних та циліндричних опорних частин згідно з таблицею Таблиця Р.3;
– для армованих опорних частин потрібно приймати крім того, всі опорні частини споруди виготовляють з еластомеру однієї марки.
Таблиця Р.2
Коефіцієнт a для опорних частин ковзання
Таблиця Р.3
Коефіцієнт, a, для опорних частин кочення
Р.4 Закріплення опорних частин
Р.4.1 Анкерення (закріплення) опорних частин до опор та прогонових будов проєктують за розрахунками 1 групи граничних станів. Потрібно враховувати тертя, що виникає на контакті опорної частини з опорами та прогоновими будовами, крім вказаного у Р.4.3.
Формула Р.8 -
Fxy,Ed – розрахункове значення сили зсуву, що діє на опорну частину;
– розрахункове значення опору зсуву опорної частини.
Формула Р.9 -
де Fz,Ed – мінімальне розрахункове значення опорної реакції;
– розрахункове значення опору деталей анкерення опорної частини в горизонтальній площині;
– характеристичне значення коефіцієнта тертя на контакті з опорною частиною;
– значення коефіцієнта надійності для тертя приймають:
1,25 – на контакті сталі по бетону;
2,0 – на контакті сталі по сталі.
Таблиця Р.4
Характеристичні значення коефіцієнтів тертя
Р.4.2 У разі динамічних навантажень мінімальне значення потрібно визначати з урахуванням усіх можливих динамічних варіацій від руху тимчасового навантаження.
Р.4.3 Для залізничних мостів та для мостів, розташованих у сейсмічних зонах, приймають = 0.
Р.4.4 Якщо анкерні болти або інші пристрої фіксують опорну частину проти будь-якого горизонтального переміщення, то їх розраховують лише на частину горизонтальної сили, тобто потрібно враховувати тертя. Якщо анкерні болти поміщено в отвори, що мають люфт, то їх потрібно розраховувати на повне горизонтальне зусилля
Р.4.5 Переміщення нерухомих опорних частин до 2 мм не враховують, якщо вони покращують проєктну ситуацію. Якщо горизонтальну силу сприймає більше ніж одна опорна частина, то можливе переміщення 2 мм. Потрібно враховувати під час розподілу зусиль між опорними частинами.
Р.4.6 Закріплення еластомерних опорних частин
Р.4.6.1 Встановлювати ЕАОЧ без додаткового закріплення проти проковзування під дією мінімального стискання МПа, допускається за умови:
Формула Р.10 -
де – сумарний вектор горизонтальних сил;
– мінімальна вертикальна сила;
– коефіцієнт тертя ЕАОЧ по поверхні балки або підферменника;
Формула Р.11 -
= 0,6 – для бетонної поверхні;
= 0,2 – для всіх інших поверхонь;
– усереднене значення напружень стиску в МПА, під навантаженням
Р.4.6.2 Для опорних частин залізничних мостів допускаються зменшувати коефіцієнт тертя.
Р.5 Основні дані і розрахунки опорних частин
Р.5.1 Еластомерні армовані опорні частини
Р.5.1.1 Найбільш поширений тип ЕАОЧ – тип В, рекомендується застосовувати для всіх типів мостів (рисунок Рисунок Р.4).
Рисунок Р.4 -
ЕАОЧ типу В. Переріз і позначення розмірів
Р.5.1.2 ЕАОЧ типу А може бути застосовано на стадії постійної експлуатації для сейсмічних навантажень і стадіях зведення конструкцій, коли потрібно забезпечити великі переміщення.
Р.5.1.3 ЕАОЧ, крім типу А, практично не деформуються від стискання, за рахунок роботи еластомеру в обоймі між сталевими листами, де еластомер може сприймати тиск до 30 МПа. Окремі шари еластомеру можуть зміщуватися, що забезпечує відносно легкий зсув і поворот.
Р.5.1.4 ЕАОЧ мають відповідати вимогам міцності, деформативності і довговічності.
Р.5.1.5 Основні параметри, що використовують для характеристики ЕАОЧ, і їх позначення наведено нижче:
a, b або D – розміри контуру ЕАОЧ у плані вздовж і поперек мосту або діаметр круглої ЕАОЧ; для зменшення опору від повороту приймають a ≤ b;
, або – відповідні розміри сталевого листа;
tb – висота ЕАОЧ;
ts і ti – товщина сталевого листа і товщина проміжних шарів еластомеру;
te – сумарна товщина ti проміжних шарів еластомеру збільшена на 1,4·ti – для зовнішніх шарів еластомеру за їх товщині не менше ніж 3 мм;
n – кількість проміжних шарів еластомеру;
– розрахункова вертикальна сила;
– розрахунковий опір стиску ОЧ; рекомендовані значення:
МПа – для залізничних мостів;
– для всіх інших мостів;
– розрахунковий опір зсуву ОЧ; рекомендовані значення:
МПа – для залізничних мостів;
МПа – для всіх інших мостів;
G – модуль зсуву еластомеру ОЧ;
ν = 0,5 – коефіцієнт Пуассона.
Р.5.1.6 Основним параметром, який визначає реактивні зусилля на опори, є показник модуля зсуву G. Модуль зсуву збільшується зі зниженням температури, для мостів найбільш несприятливою ситуацією є низька температура. Модуль зсуву приймають за температури найбільш холодної п’ятиденки із забезпеченістю 0,98. У разі відсутності такої інформації, розрахункові значення модуля зсуву G допускається приймати:
G = 1,0 МПа – за температури мінус 25 °С;
G = 3,0 МПа – за температури мінус 40 °С.
Р.5.1.7 Розрахунковий опір стисканню, σRd, визначений для ефективної площі (див. Р.5.1.10), допускається приймати відповідно до таблиці Р.5.
Таблиця Р.5
Розрахунковий опір стиск σRd, визначений для ефективної площі Ar
Р.5.1.8 Граничні розрахункові значення тангенсів кутів зсуву допускається приймати відповідно до таблиці Таблиця Р.6.
Таблиця Р.6
Граничні розрахункові значення тангенсів кутів зсуву
Р.5.1.10 Обмеження нормальних напружень. Під час перевірки міцності за напруженнями стискання від вертикальної сили потрібно, замість повної площі, використовувати ефективну площу і визначати напруження за формулою:
Формула Р.12 -
де – розрахункове напруження стискання;
– ефективну площу ЕАОЧ знаходять за формулою:
Формула Р.13 -
– площа сталевого листа, крім площі отворів;
і – переміщення вздовж і поперек мосту.
Р.5.1.11 Обмеження дотичних напружень. Перевірка міцності за дотичними напруженнями від дії вертикальних навантажень і переміщень горизонтальних і кута повороту виконують за формулою:
Формула Р.14 -
– дотичні напруження від вертикальної сили ,
S – коефіцієнт форми: відношення площі еластомеру під сталевим листом до площі бічних поверхонь;
– дотичні напруження від переміщень
– дотичні напруження від кута повороту ;
– сумарний кут повороту, рад.
a0,d – початковий кут повороту; допускається приймати = 0,01;
aw,d – кут повороту від постійних навантажень;
at,d – кут повороту від транспортних навантажень;
ai – ухил верхньої поверхні відносно підферменника;
m = 1 – для автомобільного і m = 1,2 – для залізничного навантаження;
S – коефіцієнт форми: відношення площі еластомеру під сталевим листом до площі бічних поверхонь
– периметр сталевих листів з урахуванням отворів;
– ефективна товщина шару еластомеру; для внутрішніх шарів для зовнішніх шарів
Р.5.1.12 Обмеження деформацій. Сумарні відносні деформації від дії розрахункового навантаження у будь-якій точці ЕАОЧ визначають за формулою:
Формула Р.15 -
KL – коефіцієнт навантаження: KL = 1,5 – для динамічних навантажень;
KL = 1,0 – для всіх інших навантажень;
– розрахункова деформація розтягування;
– розрахункова деформація зсуву;
– розрахункова деформація повороту.
Сумарна відносна деформація не має перевищувати граничне значення
Формула Р.16 -
eu,k £ 7 – максимальне значення для стадії експлуатації;
= 1 – коефіцієнт надійності, якщо не передбачено інше.
Р.5.1.13 Горизонтальне переміщення зсуву ЕАОЧ на величину спричинює реактивну силу, яку визначають за формулою:
Формула Р.17 -
– горизонтальна сила від зсуву;
A – загальна площа поперечного перерізу опорної частини;
G – модуль зсуву опорної частини;
– сумарна товщина шарів еластомерного матеріалу, що зазнають зсуву.
Поворот ЕАОЧ відносно осі вздовж розміру b спричинює реактивний момент, який визначають за формулою:
Формула Р.18 -
– для прямокутних
Формула Р.19 -
– для круглих
Таблиця Р.7
Коефіцієнти реактивного моменту,
Р.5.1.14 Вертикальну деформацію ЕАОЧ від вертикальної сили визначають як суму деформацій шарів еластомеру за формулою:
Формула Р.20 -
де Si – коефіцієнт форми шару еластомеру;
Eb = 2000 МПа – значення модуля об’ємної пружності еластомеру.
Р.5.1.15 Горизонтальну деформацію ЕАОЧ від горизонтальної сили визначають як суму деформацій шарів еластомеру за формулою:
Формула Р.21 -
де Vxy – вектор горизонтальних сил;
– повна товщина всіх шарів еластомеру (зовнішні включно).
Р.5.1.16 Обмеження висоти ЕАОЧ для забезпечення стійкості для прямокутних ОЧ перевіряють за формулою:
Формула Р.22 -
Для круглих ОЧ, потрібно приймати як
Р.5.2 Коткові опорні частини
Р.5.2.1 Основним типом розрахунків коткових і балансирних опорних частин є перевірка міцності за контактними напруженнями.
Р.5.2.2 Розрахунки міцності котка на стискання на контакті циліндра котка з плоскою поверхнею опорної плити виконують за формулою:
Формула Р.23 -
N’Ed – діюча розрахункова вертикальна сила на одиницю довжини котка;
– розрахунковий опір стисканню на одиницю довжини котка;
Формула Р.24 -
– характеристичне значення опору стисканню на одиницю довжини котка;
r – радіус циліндричної поверхні;
– тимчасовий опір;
E – модуль деформації;
= 1,0 – коефіцієнт надійності.
Р.5.2.3 Розрахунки міцності на контакті двох сферичних поверхонь на стискання на контакті циліндра котка з площиною опорної плити виконують за формулою:
Формула Р.25 -
– діюча розрахункова вертикальна сила на сферу;
– розрахунковий опір на сфери на контакті;
Формула Р.26 -
– характеристичне значення опору стисканню на сфери на контакті;
r1 – радіус увігнутої поверхні;
r – радіус опуклої поверхні;
– тимчасовий опір;
E – модуль деформації;
= 1,0 – коефіцієнт надійності.
Р.5.2.4 Розрахунки міцності на контакті сферичної поверхні на стискання з плоскою поверхнею виконують за формулою:
Формула Р.27 -
– діюча розрахункова вертикальна сила на сферу;
– розрахунковий опір на сфери на контакті;
Формула Р.28 -
– характеристичне значення опору стисканню на сфери на контакті;
r – радіус опуклої поверхні сфери;
– тимчасовий опір;
E – модуль деформації;
= 1,0 – коефіцієнт надійності.
Р.5.2.5 Допускається, в запас міцності, виконувати перевірки міцності циліндричної поверхні на контакті з плоскою поверхнею опорної плити, з використанням значення діаметрального стискання
Перевірку навантаження на коток виконують за формулою:
Формула Р.29 -
– діюча розрахункова вертикальна сила на коток;
– розрахунковий опір котка на стиск;
Формула Р.30 -
– характеристичне значення опору діаметральному стиску одиниці довжини котка, яке розраховують за формулами:
для МПа,
для
d – діаметр котка;
l – довжина контакту котка;
m – коефіцієнт умов роботи (таблиця Таблиця 7.1);
– коефіцієнт надійності.
Р.6 Ексцентриситети зусиль від опорних частин
Допуски на планове й висотне положення опори і підферменника та граничний ексцентриситет осі обпирання відносно осі фундаменту наведено в таблиці Таблиця Р.8.
Рисунок Р.5 -
Параметри, що потрібно контролювати
Таблиця Р.8
Допуски на положення опори і підферменника та граничний ексцентриситет
Р.6.1 Ексцентриситети і допуски
Р.6.1.1 Потрібно розрізняти ексцентриситет осі обпирання балки на опору від переміщень верхніх плит (балансирів) ОЧ від температури і ексцентриситет від похибок у положенні нижнього балансиру ОЧ відносно осі опори.
Р.6.1.2 Ексцентриситет відносно осі опори, що виникає під час встановлення опорних частин, дорівнює величині зміщення нижньої частини опорних частин відносно осі опори.
Р.6.1.3 Ексцентриситет, що виникає від переміщень верхніх плит (балансирів) ОЧ, враховують для еластомерних і коткових опорних частин у розмірі половини величини переміщень осі обпирання балок відносно осі опор e = D XT / 2. В ОЧ, що ковзають, ексцентриситети не виникають (див. рисунок Рисунок Р.6).
Рисунок Р.6 -
Ексцентриситети, що виникають від переміщення балки
Р.6.1.4 Для сталевих нерозрізних балок прогонових будов, наприклад, під час спорудження методом поздовжнього насування, похибка в положенні опорних перерізів може збільшуватися з довжиною. Помилки,пов’язані із зварювальними деформаціями в стиках окремих монтажних марок, може становити від 3 мм до 4 мм. Рекомендовано на кресленні монтажної схеми наводити один монтажний стик на прогін із допусками для прирізання по місцю і допуск на положення опорних перерізів ± 20 мм, для кожного прогону і між крайніми опорними перерізами.
Р.6.1.5 Якщо допуск на установку нижнього балансиру в проєкті не зазначено, то відносний ексцентриситет положення нижнього балансиру відносно осі опори приймають як суму похибок у положенні опорних перерізів балки і похибок під час спорудження опор:
– за рахунок похибок у довжині балки ΔХbeam ± 20 мм;
– за рахунок похибок під час спорудження опор ΔХpier ± 20 мм.
Температурні деформації прогонової будови під час встановлення враховувати не потрібно.
Р.6.1.6 Сумарний ексцентриситет опорної реакції балки відносно осі опори становить суму похибок під час установки нижнього балансиру й ексцентриситету від температурних переміщень балки для еластомерних і коткових опорних частин, і його знаходять за формулою:
Формула Р.31 -
Р.7 Загальні вимоги до опорних частин
Р.7.1 Проєкт має передбачати:
– відсутність місць застою води або накопичення вологи на опорних частинах та поблизу від них;
– можливість видалення бруду та слідів корозії з усіх елементів опорних частин (особливо з елементів ковзання);
– можливість щорічного контролю переміщень опорних частин;
– можливість нагляду за елементами анкерування опорних частин до прогонової будови і за станом підферменників.
Р.7.2 У проєкті потрібно передбачити можливість заміни опорних частин, для цього потрібно визначити кількість, вантажність і висоту підйому необхідних домкратів та передбачити місця для їхнього встановлення.
Р.7.3 Захист від корозії сталевих конструкцій опорних частин проєктують на розрахунковий строк експлуатації опорних частин. У разі лакофарбового покриття пошкодження не повинні перевищувати 1 % захищеної площі відповідно до Ri3 згідно з ДСТУ EN ISO 4628-3.
Р.8 Горизонтальні реакції на опори
Під час визначення горизонтальних реакцій на опори, де встановлено коткові або опорні частини, що ковзають, потрібно знаходити несприятливий та сприятливий коефіцієнт тертя відповідно до Р.3.2.
Р.8.1 Визначення температурних переміщень
Р.8.1.1 Характеристичні значення температур для теплого і холодного періоду року приймають відповідно до 22.1 ДБН В.1.2-15. Розрахункові значення переміщень отримують з урахуванням коефіцієнта надійності = 1,2.
Р.8.1.2 Рекомендовано температурні переміщення визначати враховуючи особливості, що виникають під час встановлення опорних частин. Найбільші і найменші значення температур рекомендовано визначати за формулами:
Формула Р.32 -
Формула Р.33 -
– абсолютний максимум температури повітря;
Δ – нагрівання сонцем, що складає для сталевих мостів 10 °С.
tc – температура повітря найбільш холодної п’ятиденки з забезпеченням 0,98.
Розрахунковий розмах температур (відхил від середнього значення) знаходять за формулою:
Формула Р.34 -
де – характеристичне значення розмаху температур знаходять за формулою:
Формула Р.35 -
= 5 °С – добавка на похибку під час встановлення;
= 0 °С – за можливості коригування положення ОЧ за температурою;
=15 °С – без можливості коригування положення ОЧ за температурою, під час встановлення за температури повітря від мінус 10 °С до плюс 10 °С.
Р.8.2 Визначення зусиль на опорі з ЕАОЧ
Р.8.2.1 Під час визначення горизонтальних зусиль на опори і центру розширення від температурних деформацій і від горизонтальних сил потрібно враховувати пружність ЕАОЧ, а також пружність опор на згин, якщо їхня висота в температурній гілці відрізняється на 10 % або більше.
Р.8.2.2 Опорні частини у розрахункових схемах потрібно задавати стрижнями, горизонтальне переміщення верху яких відносно опори еквівалентне переміщенню (зсуву) ЕАОЧ. У разі різної висоти або жорсткості опор, їх також потрібно відображати в розрахункових схемах (рисунок Рисунок Р.7).
Рисунок Р.7 -
Розрахункова схема для визначення горизонтальних сил на опори: ліворуч – від температури; праворуч – від сил тяги/прискорення
Р.8.2.3 Значення коефіцієнтів тертя або модулів пружності (для пружного матеріалу) приймають за даними виробника опорних частин.
Р.8.3 Визначення горизонтальних зусиль на опори від температурних переміщень
Р.8.3.1 Характеристичні значення горизонтальних зусиль на опору на якій встановлено один ряд опорних частин, визначають за формулою:
Формула Р.36 -
– сума вертикальних реакцій від характеристичних постійних навантажень:
– коефіцієнт тертя для несприятливої комбінації.
Якщо кількість ОЧ на опорі менше 5 шт., тоді використовують формулу:
Формула Р.37 -
Р.8.3.2 Характеристичні значення горизонтальних зусиль на опору на якій встановлено два кінця прогонових будов на ОЧ, що ковзають, визначають за формулою:
Формула Р.38 -
і – сума більших та менших вертикальних опорних реакцій для основної і компенсувальної дії;
і – коефіцієнти тертя для основної і компенсувальної дії.
Якщо кількість ОЧ на опорі менше 5 шт., тоді використовують формулу:
Формула Р.39 -
Р.8.3.3 Характеристичні значення горизонтальних зусиль на опору на якій встановлено два кінця прогонових будов на ОЧ: один на рухомі, а другий на нерухомі, визначають за формулою:
Формула Р.40 -
– горизонтальне зусилля на нерухомі ОЧ;
– вертикальна реакція на рухомі ОЧ, для компенсувальної дії;
– коефіцієнт тертя для компенсувальної дії.
Якщо кількість рухомих ОЧ менше 5 шт. під кінцем прогонової будови, тоді використовують формулу:
Формула Р.41 -
Р.8.3.4 Характеристичні горизонтальні зусилля на ряд нерухомих ОЧ визначають як різницю добутку суми основних і компенсувальних сил по різні боки від нерухомих ОЧ за формулою:
Формула Р.42 -
де – характеристичне горизонтальне зусилля на нерухомі ОЧ;
і – сума вертикальних реакцій більших та менших для основної і компенсувальної дії, по різні боки від нерухомих ОЧ.
Р.8.3.5 Розрахункове значення горизонтальних зусиль визначають за формулою:
Формула Р.43 -
де – коефіцієнт надійності для тертя; рекомендоване значення = 1,0.
Р.8.4 Визначення горизонтальних зусиль на опори від сил тяги-гальмування
Р.8.4.1 Горизонтальні зусилля розподіляють між рухомими і нерухомими опорними частинами порівну, доки сили тертя не перевищено (за умови однакової жорсткості опор на згин).
Р.8.4.2 Після того, як утримувальну силу тертя перевищено, зусилля на нерухому ОЧ знаходять за формулою:
Формула Р.44 -
– характеристичне значення зусиль тяги-гальмування;
– сума вертикальних опорних реакцій на рухому ОЧ;
– коефіцієнт тертя для компенсувальної дії;
Якщо кількість рухомих ОЧ на опорі менше 5 шт., тоді використовують формулу:
Формула Р.45 -
Розрахункове значення зусилля на нерухому ОЧ розраховують за формулою:
Формула Р.46 -
– розрахункове значення зусилля тяги-гальмування;
– коефіцієнт надійності до рухомих навантажень.
Додаток С
(довідковий)
Познаки
Познаки величин літерами наведено в порядку їх знаходження в тексті. Якщо для розділу не наведено значення познаки, то воно має значення, наведене вище (якщо не вказано, що ця познака стосується лише певного розділу).
С.1 Познаки розділів основного тексту
Розділ 6
– опір текучості (характеристичне значення);
– тимчасовий опір (характеристичне значення);
E – модуль пружності;
G – модуль зсуву;
ν0 – коефіцієнт Пуассона у пружній стадії;
α – коефіцієнт лінійного температурного розширення
Розділ 7
– функція навантаження (значення розрахункового узагальненого впливу – зусилля, деформації тощо);
– характеристичне значення функції навантаження;
– функція опору (значення розрахункового узагальненого опору перерізу або з’єднання);
– характеристичне значення функції опору;
m – коефіцієнт умов роботи для конкретного випадку;
– коефіцієнт надійності (враховує відхил від номінальних значень механічних властивостей матеріалу і геометричних параметрів);
– коефіцієнт надійності до навантаження;
– коефіцієнт надійності за відповідальністю
1+μ – динамічний коефіцієнт;
– опір зрізу; характеристичне значення;
– опір зминанню торцевої поверхні; характеристичне значення;
– опір зминанню циліндричної поверхні; характеристичне значення;
– опір кутового шва зрізу по наплавленому металу;
– опір кутового шва зрізу по металу сплавлення;
– тимчасовий опір наплавленого металу шва;
- – коефіцієнти надійності опору матеріалу залежно від типів розрахунків, від різновиду елементів і з’єднань; познаки наведено в таблиці Таблиця 7.3;
, і – нормальні напруження в критичній точці вздовж осей x, y і дотичні напруження.
Розділ 8
– діючі в перерізі розрахункова поздовжня сила і згинальні моменти відносно осей x і y;
– розрахункові опори перерізу поздовжній силі і згину відносно осей x і y;
– площа перерізу нетто;
– ефективна ширина плит;
– ефективна довжина гілки наскрізного елемента;
– радіус інерції перерізу гілки відносно власних осей згину;
– мінімальний радіус інерції одної гілки;
– діючі розрахункові сила і згинальні моменти відносно осей x і y, відповідно;
– характеристичні опори стиску й опори згинальним моментам відносно осей x і y, відповідно;
Розділ 11
k – параметр для оцінювання стійкості пластинки;
– напруження стиску вздовж пластинки за рівномірним розподілом напружень по ширині;
b – розрахункова ширина пластинки;
t – товщина пластинки;
D – діаметр циліндричних труб;
α – коефіцієнт для оцінювання стійкості пластинки;
– приведені критичні напруження;
– критичні напруження для знаходження
;
υ – коефіцієнт защемлення пластинки;
ξ – коефіцієнт, що враховує перекіс епюри напружень;
– відношення ширини поясу до ширини стінки;
– відношення товщини стінки до товщини поясу.
Розділ 12
μ – коефіцієнт розрахункової довжини;
ξ – коефіцієнт для розрахунку стійкості відкритих поясів;
d – відстань по довжині мосту між рамами, що утримують пояс від поперечних горизонтальних переміщень;
δ – найбільше горизонтальне переміщення вузла рами від одиничної сили;
– середнє значення моменту інерції стиснутого поясу балки (ферми) відносно вертикальної осі;
– довжина прогону арки і розрахункова довжина арки;
– коефіцієнт відношення f – стрілки арки до прогону арки;
ς – коефіцієнт для розрахунку стійкості арок.
Розділ 14
– абсолютне найбільше значення нормальних напружень – додатне за розтягування;
– абсолютне найбільше значення дотичних напружень для розрахунків кутових швів;
– коефіцієнт, що враховує зменшення розрахункового опору текучості за рахунок утоми;
ς – коефіцієнт дорівнює 1,0 для залізничних мостів;
ν і ξ – коефіцієнти, що враховують міцність сталі і концентрацію напружень;
α і δ – коефіцієнти, що враховують марку сталі і змінність режиму навантаження;
β – ефективний коефіцієнт концентрації напружень;
ρ – коефіцієнт асиметрії циклів змінних напружень.
Розділ 15
– зусилля відповідно в розкосі і розпірці в’язей;
– зусилля в розкосі відповідно з лівого і правого боків від розпірки;
– нормальне напруження в поясі головної ферми;
– середні напруження в нижньому поясі поперечної балки;
– площа перерізу відповідно розкосу і розпірки в’язей;
I – момент інерції поясу головної ферми відносно вертикальної осі;
α – кут між розкосом в’язей і поясом головної ферми;
– зусилля в розпірці в’язей;
– відстань між центрами вузлів прикріплення елементів до поясу;
F – опорна реакція поперечної балки;
a – відстань між віссю перерізу поясу головної ферми і віссю перерізу поздовжньої балки;
B – відстань між осями поясів головних ферм;
Розділ 15
– зусилля відповідно в розкосі і розпірці в’язей;
– зусилля в розкосі відповідно з лівого і правого боків від розпірки;
– нормальне напруження в поясі головної ферми;
– середні напруження в нижньому поясі поперечної балки;
– площа перерізу відповідно розкосу і розпірки в’язей;
I – момент інерції поясу головної ферми відносно вертикальної осі;
α – кут між розкосом в’язей і поясом головної ферми;
– зусилля в розпірці в’язей;
– відстань між центрами вузлів прикріплення елементів до поясу;
F – опорна реакція поперечної балки;
a – відстань між віссю перерізу поясу головної ферми і віссю перерізу поздовжньої балки;
B – відстань між осями поясів головних ферм;
Розділ 16
– товщина поясу;
– ширина стінки поперечного ребра.
С.2 Познаки, наведені в додатках
Додаток А
– граничний момент опору перерізу;
– пружний момент опору;
– опір сталі текучості; характеристичне значення;
– коефіцієнт надійності;
m – коефіцієнт умов роботи;
k – коефіцієнт обмежених залишкових деформацій;
– залишкові деформації;
A – площа перерізу;
a – відстань між центрами ваги половинних площ;
– ширина і товщина звисання поясу;
– ширина і товщина стінки;
ρ – зменшувальний коефіцієнт;
α – коефіцієнт;
– діюча поперечна сила;
– розрахунковий опір перерізу зрізу;
– висота і товщина стінки.
Додаток Б
– опір текучості (характеристичне значення), напруження за якого залишкові деформації становлять 0,2 % із забезпеченістю 95 %;
– тимчасовий опір (характеристичне значення), напруження, яке дорівнює відношенню найбільшого навантаження, що передує руйнуванню, до початкової площі зразка;
– довжина зразка;
– площа поперечного перерізу зразка;
CEV – вуглецевий еквівалент;
– характеристичні значення наплавленого металу шва опору текучості;
– характеристичні значення наплавленого металу шва тимчасового опору.
Додаток В
– фактична ширина плити;
β – коефіцієнт редукції;
– ефективна ширина плити;
– площа поздовжніх ребер плити;
t – товщина листа настилу;
– ефективна довжину прогону;
– коефіцієнт урахування площі ребер ортотропних плит;
– найменші і найбільші нормальні напруження в плиті;
– коефіцієнт редукції i-того відрізка;
– ширина i-того відрізка;
α – коефіцієнт відношення напружень;
– деформація за напруження
, яку визначають за формулою
;
– пластична деформація;
– коефіцієнт умовного зміцнення, за рахунок появи обмежених пластичних деформацій;
– площа, що дорівнює площі епюри нормальних напружень;
– максимальне нормальне напруження на плиті
Додаток Г
– момент інерції і момент опору перерізу;
– момент полярний і полярний момент опору перерізу;
– зовнішній і внутрішній діаметр труби;
s і t – розміри суцільного перерізу;
α і β – коефіцієнти для підрахунку геометричних перерізів за кручення;
– момент за вільного кручення;
– довжина і товщина i-тої ділянки контуру;
s – довжина середньої лінії тонкостінного перерізу постійної товщини або більший розмір перерізу прямокутного брусу;
t – товщина стінки тонкостінного перерізу або менший розмір перерізу прямокутного брусу;
A – площа, утворена середньою лінією замкнутого контуру тонкостінного перерізу;
i r – моменти інерції полярні, відносно осі x, відносно осі y і радіус круглого перерізу;
G і E – модуль зсуву і модуль пружності;
– момент за стисненого кручення;
– бімомент;
– секторіальний момент інерції;
– секторіальний статичний момент;
ω – секторіальна площа (координата);
– секторіальний момент опору;
t – товщина стінки профілю;
– відносний ексцентриситет;
η – коефіцієнт форми поперечного перерізу;
– умовна гнучкість;
, – гнучкість, гнучкості відносно осей;
– приведена гнучкість;
– критична сила;
– критичний згинальний момент;
– площа полиць;
– площа стінок;
M – найбільше значення згинального моменту по довжині стрижня;
φ, φc, φb – коефіцієнти поздовжнього згину;
– критична сила за згину вздовж осі y;
– критична сила за згину вздовж осі x;
– критична сила за кручення;
E і G – модуль деформації і модуль зсуву;
– ефективні довжини елементів за згину вздовж осей x та y;
– площа, моменти інерції відносно осей x та y, і момент інерції за вільного кручення;
– секторіальний момент інерції;
– числовий параметр, за якого конструкція втрачає стійкість;
– ексцентриситет;
– найбільшій момент у кінцевому перерізі стрижня;
– найменший момент у кінцевому перерізі стрижня;
η – коефіцієнт форми перерізу;
– коефіцієнт форми епюри моментів;
– найбільший згинальний момент у межах довжини стрижня;
– найбільший згинальний момент у межах середньої третини довжини стрижня, але не менше, ніж
– критичні зусилля;
– мінімальне значення коефіцієнта збільшення розрахункового навантаження для досягнення граничного стану за міцністю для найбільш навантаженого елемента;
– мінімальне значення коефіцієнта зростання навантаження для досягнення граничного стану за стійкістю;
φ, – коефіцієнт для розрахунку стійкості;
χ – редукційний (зменшувальний) коефіцієнт;
– ширина і товщина стиснутого поясу;
h – відстань в осях поясів.
Додаток Е
N – поздовжня сила (позитивна за стиснення), що діє на переріз мосту;
M – згинальний момент (найбільший) у розрахунковому перерізі мосту;
Q – поперечна сила (найбільша) в розрахунковому перерізі мосту;
p – розподілена сила (по y), прикладена до поясу;
F – зосереджена сила (по y), прикладена до поясу;
– потік поздовжніх зусиль (по x) від локальних дій;
– потік поздовжніх зусиль (по y) від локальних дій;
– потік дотичних напружень від локальних дій;
I – момент інерції перерізу мосту;
– статичний момент по крайках i -го відсіку;
n – кількість відсіків по висоті;
i – відсік, що розглядають;
– висота стінки;
– висота i-го відсіку;
– ширина i-го відсіку;
– товщина i-го відсіку;
– довжина розподілення прикладеної до поясу сили на рівні кромки стінки;
– ордината рівня розрахунку напружень в i-тому відсіку від навантаженого поясу;
– максимальні напруження в i-тому відсіку; нормальні (позитивні за стиснення) і дотичні (позитивні завжди);
– мінімальні напруження в i-тому відсіку; нормальні (позитивні за стиснення) і дотичні (позитивні завжди);
– максимальні поперечні напруження в i-тому відсіку (позитивні за стиснення);
– менша із сторін i-го відсіку
– коефіцієнт перекосу епюри напружень у межах i -го відсіку;
– коефіцієнт форми i-го відсіку;
χ – коефіцієнт пружного утримання стінки поясом балки;
z – коефіцієнт, що враховує форму відсіку;
δ – коефіцієнт, що враховує форму відсіку;
– приведені критичні нормальні і дотичні напруження;
ε – коефіцієнт враховує відношення сторін відсіку і ступінь перекосу епюри напружень по висоті стінки;
ς – коефіцієнт враховує локальний характер дії зосередженої сили;
γ – коефіцієнт враховує защемлення пластинки стінки поясом балки;
– товщина і ширина поясу балки;
– товщина і висота відсіку стінки;
w1 – коефіцієнт враховує форму епюри нормальних напружень;
χ – коефіцієнт враховує пружне защемлення відсіку стінки поясом;
l – прогін поздовжнього ребра між поперечними балками;
– полярний момент інерції ребра відносно листа настилу;
– висота і товщина стінки ребра;
– ширина і товщина полиці ребра;
e – відстань від центру ваги тавра до листа настилу;
– моменти інерції відносно осей x i y;
– секторіальний момент інерції за стисненого кручення;
– момент інерції перерізу тавра за чистого кручення;
A – площа тавра;
L – прогін поперечної балки;
l – відстань між поперечними балками;
– момент інерції поперечної балки;
– площа повного перерізу поздовжнього ребра;
– момент інерції повного перерізу поздовжнього ребра;
k – кількість поздовжніх ребер;
ψ – коефіцієнт: 0,055, коли k =1; 0,15 коли k =2; 0,2 коли k ≥ 3;
α – коефіцієнт;
l – відстань між поперечними балками;
L – прогін поперечних балок;
– розрахункова довжина поздовжніх ребер;
ω – коефіцієнт-функція від α;
α – коефіцієнт оцінює жорсткість поперечної балки;
ξ – коефіцієнт, що враховує деформацію листа з ребрами з площини;
– момент інерції перерізу поздовжнього ребра за вільного кручення;
t – товщина листа настилу;
b1 – відстань між поздовжніми ребрами.
Додаток Ж
– характеристичне значення опору текучості;
– розмах нормальних напружень від діючих розрахункових навантажень;
– розмах дотичних напружень від діючих розрахункових навантажень;
– пороги витривалості нормальних напружень за певної кількості циклів навантажень, n;
– поріг витривалості для 2 млн циклів;
– поріг витривалості для 5 млн циклів;
– поріг витривалості для 5 млн циклів;
– пороги витривалості дотичних напружень за n циклів навантажень;
– поріг витривалості для 2 млн циклів;
– поріг витривалості для 5 млн циклів;
– поріг витривалості для 5 млн циклів;
– коефіцієнт надійності порогу витривалості;
– характеристичний тиск осі тандему;
– коефіцієнт, що враховує локальне навантаження;
– коефіцієнт надійності за навантаженням;
1+μ – динамічний коефіцієнт;
N – кількість циклів навантажень за період експлуатації мосту;
– кількість днів у році;
– розрахунковий строк експлуатації мосту за роками;
– кількість циклів від проходу одного потягу;
– середня денна кількість потягів, що проходять в одному напрямку по мосту за день;
N – кількість циклів розмаху напружень від проходу одного тандему в одному напрямку по мосту протягом розрахункового строку експлуатації;
= 365 – кількість днів у році;
= 100 – розрахунковий строк експлуатації мосту;
= 1 – кількість циклів від проїзду одного тандему в одному напрямку;
– середня денна кількість тандемів, що проходять по мосту в одному напрямку по одній смузі;
– гранична кількість циклів;
– фактична кількість прогнозованих циклів для розмахів діючих напружень
.
Додаток И
β – ефективні коефіцієнти концентрації напружень;
– коефіцієнт, що враховує вплив зсувів з’єднуваних елементів.
Додаток К
A – відстань від краю отвору до кромки провушини вздовж зусилля;
B – відстань від краю отвору до кромки провушини поперек зусилля;
C – проміжок між площинами листів провушин;
d – діаметр пальця;
– діаметр отвору;
n – кількість площин зрізів (болтів тощо);
t – товщина провушини;
– відстань від кромки елемента з’єднання вздовж зусилля;
– відстань від кромки елемента з’єднання поперек зусилля;
– відстань від між болтами вздовж зусилля;
– відстань від між болтами поперек зусилля;
– площа стрижня болта, заклепки або пальця;
– площина зрізу;
– площа болта нетто;
– тимчасовий опір елементів з’єднання; характеристичне значення;
– тимчасовий опір (характеристичне значення);
– тимчасовий опір болта (характеристичне значення);
– опір текучості (характеристичне значення);
– розрахункова сила;
– сила у граничному стані за експлуатаційною придатністю від характеристичних навантажень;
– розрахунковий опір;
– опір у граничному стані за експлуатаційною придатністю від характеристичних навантажень;
– розрахунковий момент у пальці;
c – проміжок між площинами листів провушин;
– товщина парної провушини;
– діючий момент у пальці в граничному стані за експлуатаційною придатністю від характеристичних навантажень.
Додаток Л
k – коефіцієнт розривного зусилля;
– розрахункова найбільша сила в канатному елементі;
– граничне розрахункове значення опору канатного елемента;
– характеристичне значення розривного зусилля канатного елемента з анкерами;
m – коефіцієнт умов роботи;
– коефіцієнт умов роботи канатного елемента;
– коефіцієнт умов роботи для несних канатних елементів мостів;
– коефіцієнт умов роботи для канатів з урахуванням перегинання;
= 1,6 – коефіцієнт надійності каната;
мінімальне розривне зусилля каната загалом;
s – коефіцієнт зменшення несної спроможності за рахунок ослаблення опору в анкерах;
d – діаметр каната;
– мінімальне розривне напруження дротів каната;
– площа металевого перерізу;
– довжина каната на контакті з сідлом від характеристичних найбільш несприятливої комбінації навантажень, охоплюючи ефект провисання канатів;
– додаткове ложе для контакту;
R – радіус сідла;
– діаметр відбитка на контакті каната з сідлом;
– поріг витривалості для 2 млн циклів.
Додаток М
– товщина листа настилу;
– висота стінки поперечної балки;