Ε.Μ.Π ΔΙΑΛΕΞΗ 2 ΔΡΑΣΕΙΣ ΓΕΦΥΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΔΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΣΙΔΗΡΕΣ ΓΕΦΥΡΕΣ

Transcript

1 ..Π Χ Π Χ Δ Δ Φ ΔΞ Δ Φ

2 ..Π ς προς τη διάρκεια: όνιμες εταβλητές υχηματικές ς προς το είδος: ατάταξη Δράσεων Άμεσες, στις οποίες ανήκουν τα επιβαλλόμενα φορτία (ίδια βάρη, κυκλοφορία, άνεμος). Έμμεσες, στις οποίες ανήκουν οι καταναγκασμοί (θερμοκρασία, καθιζήσεις, ερπυσμός, συστολή ξήρανσης). Δ Φ ΔΞ Δ Φ

3 ..Π όνιμες δράσεις G: ύμβολ ο Περιγραφή ατάταξη Δράσεων ίδος G Ίδια βάρη της φέρουσας κατασκευής. Άμεση G οιπά μόνιμα φορτία (κατά περίπτωση τάπητες, ρύσεις, έρμα, στρωτήρες, πεζοδρόμια, φωτισμός, κιγκλιδώματα, αγωγοί κλπ). Άμεση D ιαφορικές καθιζήσεις Έμμεση Δ Φ ΔΞ Δ Φ 3

4 ..Π εταβλητές δράσεις Q: ύμβολ ο Q ατάταξη Δράσεων Περιγραφή ύπος ίδος Φορτία κυκλοφορίας και φορτία πεζοδρομίων ριζόντια ατακόρυφα νάλογα με τον τύπο της γέφυρας. (οδική, σιδηροδρομική, πεζογέφυρα). οντέλα κυκλοφορίας ανάλογα με την εξεταζόμενη οριακή κατάσταση (διαφορετικά στην αστοχία από την κόπωση). Άμεση Δ Φ ΔΞ Δ Φ 4

5 ..Π εταβλητές δράσεις Q: ύμβολ ο ατάταξη Δράσεων Περιγραφή ύπος ίδος Θερμοκρασία μοιόμορφη μεταβολή θερμοκρασίας ολόκληρου του φορέα. ραμμική μεταβολή θερμοκρασίας : καθ ύψος του φορέα pos ή neg: αν η άνω παρειά είναι θερμότερη ή ψυχρότερη της κάτω αντίστοιχα. Άμεση και έμμεση Δ Φ υνδυασμός των δύο: +,35 και,75 + ΔΞ Δ Φ 5

6 ..Π εταβλητές δράσεις Q: ύμβολ ο W P D C Δ Φ ατάταξη Δράσεων Περιγραφή ύπος ίδος Άνεμος Προένταση ντικατάσταση εφεδράνων φόρτιστη γέφυρα Φορτισμένη γέφυρα ι τιμές του ανέμου για τις δύο περιπτώσεις δίνονται συναρτήσει του ύψους της γέφυρας από το έδαφος και της απόστασής από τη θάλασσα. πιβολή προέντασης μέσω επιβαλλόμενης υποχώρησης στηρίξεων. νύψωση φορέα προς αντικατάσταση εφεδράνων. Άμεση Έμμεση Έμμεση ΔΞ Δ Φ 6

7 ατάταξη Δράσεων..Π υχηματικές δράσεις : Πρόσκρουση οχημάτων κτροχιασμός συρμών εισμικές δράσεις Δ Φ ΔΞ Δ Φ 7

8 ..Π ο πλάτος του οδοστρώματος, w μετράται μεταξύ των κρασπέδων Δ Φ Πρότυπη Φόρτιση δεν περιλαμβάνει την απόσταση μεταξύ των στηθαίων ή των κρασπέδων μιας κεντρικής νησίδας ια κάθε μεμονωμένο έλεγχο (π.χ. για τον έλεγχο της οριακής κατάστασης αστοχίας μιας διατομής σε κάμψη), ο αριθμός των λωρίδων που πρέπει να ληφθούν υπόψη ως φορτιζόμενες, η θέση τους στο οδόστρωμα και η αρίθμησή τους θα πρέπει να επιλέγεται έτσι, ώστε τα εντατικά μεγέθη να είναι τα δυσμενέστερα. Όπου το οδόστρωμα πάνω σ ένα κατάστρωμα γέφυρας διαιρείται φυσικά σε δύο μέρη χωριζόμενα από μία κεντρική νησίδα, τότε: (α) κάθε μέρος, συμπεριλαμβανομένων όλων των λωρίδων εκτάκτου ανάγκης, και των ερεισμάτων, θα διαιρείται χωριστά σε ονομαστικές λωρίδες κυκλοφορίας, αν τα μέρη χωρίζονται με σταθερό στηθαίο ασφαλείας, (β) το σύνολο του οδοστρώματος, συμπεριλαμβανομένης και της κεντρικής νησίδας, θα διαιρείται σε ονομαστικές λωρίδες κυκλοφορίας, αν τα μέρη χωρίζονται με προσωρινά συστήματα συγκράτησης. ΔΞ Δ Φ 8

9 Πλάτος καταστρώματος οδικών γεφυρών..π στηθαία ασφαλείας οδόστρωμα ιγκλίδωμα πεζοδρόμια φορέας Δ Φ ΔΞ Δ Φ 9

10 Πλάτος καταστρώματος οδικών γεφυρών..π στηθαία ασφαλείας οδόστρωμα ιγκλίδωμα πεζοδρόμια φορέας Δ Φ ΔΞ Δ Φ

11 ..Π Δράσεις οδικής κυκλοφορίας για οδογέφυρες ατακόρυφα φορτία Χαρακτηριστικές τιμές Φορτία οδοστρώματος : ιαίρεση του οδοστρώματος σε ονομαστικές λωρίδες κυκλοφορίας Δ Φ ΔΞ Δ Φ

12 ..Π ριθμός και πλάτος των ονομαστικών λωρίδων κυκλοφορίας Aριθμός των ονομαστικών λωρίδων κυκλοφορίας (w = πλάτος οδοστρώματος): όπου w < 5,4 m όπου 5,4 w < 9 m 3 όπου 9 m w < m, κλπ. Δ Φ ΔΞ Δ Φ

13 Πρότυπη Φόρτιση..Π Χαρακτηριστικές τιμές Δ Φ ΔΞ Δ Φ 3

14 Πρότυπη Φόρτιση..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 4

15 Πρότυπη Φόρτιση τοπικοί έλεγχοι..π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 5

16 ..Π ριζόντιες δράσεις Χαρακτηριστικές τιμές υνάμεις πέδησης και επιτάχυνσης ύναμη πέδησης, Q lk είναι η διαμήκης δύναμη ασκούμενη στο επίπεδο της επιφάνειας του οδοστρώματος για το συνολικο πλατος της γέφυρας όπου: Lείναι το μήκος του καταστρώματος ή το υπο εξέταση μέρος αυτού. Δ Φ ΔΞ Δ Φ 6

17 ..Π Δράσεις σε πεζοδιαδρόμους, ποδηλατοδρόμους και πεζογέφυρες μοιόμορφα κατανεμημένο κατακόρυφο φορτίο ια τοπικούς ελέγχους λαμβάνεται υπόψη ένα συγκεντρωμένο φορτίο = kn που δρα σε τετραγωνική επιφάνεια πλευράς, m. Q fwk ια οδικές γέφυρες λαμβάνεται ως τιμή συνδυασμού με τα φορτία κυκλοφορίας q f =3kN/m. ια το σχεδιασμό πεζογεφυρών, θα πρέπει το q fk να εφαρμόζεται μόνο στα δυσμενή τμήματα της επιφάνειας επιρροής, κατά τη διαμήκη και εγκάρσια κατεύθυνση. Δ Φ ΔΞ Δ Φ 7

18 ..Π Δράσεις σε πεζοδιαδρόμους, ποδηλατοδρόμους και πεζογέφυρες ριζόντια δύναμη (για πεζογέφυρες μόνο) δύναμη δρα κατά μήκος του καταστρώματος της γέφυρας στη στάθμη του οδοστρώματος. Q flk Δ Φ Q flk είναι ίση με το % του συνολικού φορτίου που αντιστοιχεί στο ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο ΔΞ Δ Φ 8

19 μάδες φορτίων..π gra ατάστρωμα Πεζοδρόμια ριζόντια φορτία ατακόρυφα φορτία Χαρακτηριστικές τιμές ατακόρυφα φορτία ιμές συνδυασμού Πέδηση - επιτάχυνση gr υχνές τιμές Χαρακτηριστικές τιμές Φυγόκεντρες Χαρακτηριστικές τιμές Δ Φ ΔΞ Δ Φ 9

20 ..Π Δ Φ Δράσεις για τυχηματικές καταστάσεις σχεδιασμού υνάμεις πρόσκρουσης από οχήματα κάτω από τη γέφυρα υνάμεις πρόσκρουσης σε βάθρα και άλλα στοιχεία στήριξης υνάμεις πρόσκρουσης σε καταστρώματα ράσεις από οχήματα πάνω στη γέφυρα χήματα σε πεζοδρόμια και ποδηλατοδρόμους πάνω σε οδογέφυρες υνάμεις πρόσκρουσης σε κράσπεδα υνάμεις πρόσκρουσης στα συστήματα συγκράτησης οχημάτων υνάμεις πρόσκρουσης σε φέροντα στοιχεία ράσεις πάνω σε κιγκλιδώματα για πεζούς ΔΞ Δ Φ

21 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες Πρότυπη Φόρτιση 7 (γέφυρες ενός ανοίγματος) ετατροπή σε «κατηγοριοποιημένα κατακόρυφα φορτία» μέσω του πολλαπλασιασμού με το συντελεστή α α={,75 -,83 -,9 -, -, -, -, } Δ Φ ΔΞ Δ Φ

22 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες Πρότυπες Φορτίσεις SW/ και SW/ (συνεχείς γέφυρες) Δ Φ ΔΞ Δ Φ

23 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες κκεντρότητα κατακόρυφων φορτίων Δ Φ r =,435 m ΔΞ Δ Φ 3

24 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες ιαμήκης κατανομή μιας σημειακής δύναμης ή φορτίου τροχού από την σιδηροτροχιά a= απόσταση μεταξύ των σημείων στήριξης των σιδηροτροχιών Δ Φ ΔΞ Δ Φ 4

25 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες ιαμήκης κατανομή του φορτίου από τους στρωτήρες και το έρμα Όπου: () Φορτίο στον στρωτήρα () πίπεδο αναφοράς Δ Φ ΔΞ Δ Φ 5

26 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες υναμικές επιδράσεις (συμπεριλαμβανομένου του συντονισμού) ι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη δυναμική συμπεριφορά είναι: ταχύτητα της κυκλοφορίας πάνω στη γέφυρα, ο άνοιγμα L του στοιχείου και το μήκος της γραμμής επιρροής της κατακόρυφης παραμόρφωσης του υπό εξέταση στοιχείου, μάζατουφορέα, ι ιδιοσυχνότητες ολόκληρου του φορέα και των συναφών στοιχείων του φορέα καθώς και οι σχετικές ιδιομορφές κατά μήκος της σιδηροδρομικής γραμμής, αριθμός των αξόνων, των αξονικών φορτίων και η απόσταση μεταξύ των αξόνων, απόσβεσητουφορέα, Δ Φ ΔΞ Δ Φ 6

27 ..Π Δράσεις σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και άλλες δράσεις ειδικά για σιδηροδρομικές γέφυρες υναμικές επιδράσεις (συμπεριλαμβανομένου του συντονισμού) απόσβεσητουφορέα, ατακόρυφες ανωμαλίες στη σιδηρογραμμή, μη-αναρτημένη / αναρτημένη μάζα και τα χαρακτηριστικά ανάρτησης του οχήματος, ύπαρξη κανονικά κατανεμημένων στηρίξεων της πλάκας καταστρώματος και / ή της σιδηροτροχιάς (διαδοκίδες, στρωτήρες, κλπ.), ι ατέλειες οχημάτων (επιπεδότητες τροχών, μη εντελώς κυκλικοί τροχοί, ελαττώματα ανάρτησης κλπ.), α δυναμικά χαρακτηριστικά της σιδηροτροχιάς (έρμα, στρωτήρες, συστατικά μέρη σιδηροτροχιάς κλπ.). Δ Φ ΔΞ Δ Φ 7

28 ..Π τατική ανάλυση σιδηροδρομικών γεφυρών πιτρέπεται αν v km/h και η γέφυρα είναι συνεχής ή αν είναι αμφιέρειστη με ιδιοσυχνότητα εντός συγκεκριμένων ορίων. ε αντίθετη περίπτωση απαιτείται δυναμική ανάλυση την περίπτωση που πραγματοποιείται στατική ανάλυση, η προσομοίωση των δυναμικών χαρακτηριστικών της γέφυρας, γίνεται μέσω του πολλαπλασιασμού των αποτελεσμάτων με τον δυναμικό συντελεστή. Δ Φ ΔΞ Δ Φ 8

29 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 9 τατική ανάλυση σιδηροδρομικών γεφυρών Όριο ιδιοσυχνοτήτων n [Hz] ως συνάρτηση του L [m]

30 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 3 τατική ανάλυση σιδηροδρομικών γεφυρών υναμικός συντελεστής ( ή 3 )

31 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 3 τατική ανάλυση σιδηροδρομικών γεφυρών αθοριστικό μήκος L

36 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 36 τατική ανάλυση σιδηροδρομικών γεφυρών αθοριστικό μήκος L την περίπτωση των τοξωτών γεφυρών τα και 3 μπορούν να μειωθούν με τον ακόλουθο τρόπο:

37 ..Π τατική ανάλυση σιδηροδρομικών γεφυρών την περίπτωση των τοξωτών γεφυρών τα και 3 μπορούν να μειωθούν με τον ακόλουθο τρόπο: όπου: h είναι το ύψος της επικάλυψης συμπεριλαμβανομένου του έρματος από την κορυφή του καταστρώματος μέχρι την κορυφή του στρωτήρα (για τοξωτές γέφυρες, από το εξωράχιο της κλείδας) [m]. α εντατικά μεγέθη των δράσεων της σιδηροδρομικής κυκλοφορίας σε βάθρα με λυγηρότητα (μήκος λυγισμού / ακτίνα αδράνειας) < 3, ακρόβαθρα, θεμελιώσεις, τοίχους αντιστήριξης και ωθήσεις γαιών, μπορούν να υπολογίζονται χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι δυναμικές επιδράσεις. Δ Φ red Φ, h -,, 3 = Φ 3 -, ΔΞ Δ Φ 37

38 ..Π ριζόντιες δυνάμεις χαρακτηριστικές τιμές Φυγόκεντρες δυνάμεις h t =,8 m () πιφάνεια κύλισης () ιαμήκεις δυνάμεις οι οποίες δρουν κατά μήκος του κεντρικού άξονα της σιδηρογραμμής φυγόκεντρη δύναμη δεν πολλαπλασιάζεται με τον δυναμικό συντελεστή ή 3. Δ Φ ΔΞ Δ Φ 38

39 ..Π ριζόντιες δυνάμεις χαρακτηριστικές τιμές Φυγόκεντρες δυνάμεις Q Δ Φ V V ( f ) qtk ( f q vk ) 7r 7r tk Q vk r κτίνα καμπυλότητας [m] V έγιστη ταχύτητα σύμφωνα με 6.5.(5) [km/h] ΔΞ Δ Φ 39

40 ..Π Δ Φ Δράσεις που οφείλονται σε έλξη (επιτάχυνση και πέδηση) Aσκούνται στο πάνω μέρος των σιδηροτροχιών κατά τη διαμήκη διεύθυνση της σιδηρογραμμής. Θα λαμβάνονται υπόψη ως ομοιόμορφα κατανεμημένες πάνω στο αντίστοιχο μήκος επιρροής L a,b ύναμη έλξης: Q lak = 33 [kn/m] L a,b [m] [kn] ύναμη πέδησης: Q lbk = [kn/m] L a,b [m] 6 [kn] ι τιμές των δυνάμεων έλξης και πέδησης δεν πολλαπλασιάζονται με το συντελεστή ή με το συντελεστή f. ι δυνάμεις έλξης και πέδησης για τις υπικές Φορτίσεις 7 και SW/ πολλαπλασιάζονται με το συντελεστή ΔΞ Δ Φ 4

41 ..Π Δ Φ Δράσεις που οφείλονται σε έλξη (επιτάχυνση και πέδηση) την περίπτωση μιας γέφυρας η οποία φέρει δύο η περισσότερες σιδηρογραμμές, οι δυνάμεις πέδησης σε μία σιδηρογραμμή θα λαμβάνονται υπόψη μαζί με τις δυνάμεις έλξης σε μια άλλη σιδηρογραμμή. Όπου δύο ή περισσότερες σιδηρογραμμές έχουν την ίδια επιτρεπόμενη κατεύθυνση κίνησης θα λαμβάνονται υπόψη είτε έλξη σε δύο σιδηρογραμμές ή πέδηση σε δύο σιδηρογραμμές. Όταν η σιδηρογραμμή είναι συνεχής στο ένα ή και στα δύο άκρα της γέφυρας, μόνο ένα τμήμα της δύναμης έλξης ή πέδησης μεταφέρεται μέσω του καταστρώματος στα εφέδρανα, ενώ η εναπομένουσα δύναμη μεταβιβάζεται μέσω της σιδηρογραμμής πίσω από τα ακρόβαθρα, όπου και συναντά αντίδραση. ο μέρος της δύναμης που μεταφέρεται μέσω του καταστρώματος στα εφέδρανα θα πρέπει να προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη συνδυασμένη απόκριση φορέα και σιδηρογραμμής (βλ ). ΔΞ Δ Φ 4

42 ..Π Δ Φ κτροχιασμός για σιδηροδρομικές γέφυρες ατάσταση χεδιασμού I Όπου: () max.,5s ή λιγότερο αν(απέναντι) σε τοίχο () ύρος σιδηρογραμμών s (3) ια καταστρώματα επί έρματος οι σημειακές δυνάμεις μπορεί να θεωρηθούν ότι κατανέμονται σε ένα τετράγωνο πλευράς 45mm στο πάνω μέρος του καταστρώματος. ΔΞ Δ Φ 4

43 ..Π κτροχιασμός για σιδηροδρομικές γέφυρες ατάσταση χεδιασμού II Δ Φ ΔΞ Δ Φ 43

44 ..Π Χαρακτηριστικές τιμές των δράσεων πολλαπλών συνιστωσών μάδες Φόρτισης ο ταυτόχρονο της φόρτισης μπορεί να λαμβάνεται υπόψη, θεωρώντας τις μάδες Φόρτισης. άθε μάδα Φόρτισης θα εφαρμόζεται ως μία μεταβλητή δράση για συνδυασμό με φορτία μη οφειλόμενα στην κυκλοφορία Δ Φ ΔΞ Δ Φ 44

45 κτίμηση των μάδων Φορτίων για σιδηροδρομική κυκλοφορία..π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 45

48 ..Π Θερμοκρασία ι θερμοκρασιακές επιρροές λαμβάνονται υπόψη ως ομοιόμορφη διαφορά θερμοκρασίας και γραμμική διαφορά θερμοκρασίας. Δ Φ ΔΞ Δ Φ 48

49 ..Π Θερμοκρασία μοιόμορφη διαφορά θερμοκρασίας,con = e,min,exp = e,mαχ Θερμοκρασία κατασκευής του έργου ή/και τοποθέτησης εφεδράνων T = o C, ραμμική διαφορά θερμοκρασίας M,heat =+5 o C (θερμότερη η άνω πλευρά) M,cool =- 8 o C (θερμότερη η κάτω πλευρά) Δ Φ ΔΞ Δ Φ 49

50 ..Π νεμος W Βασική ταχύτητα ανέμου v b Δ Φ ΔΞ Δ Φ 5

51 ..Π νεμος W υντελεστής έκθεσης c e Δ Φ ΔΞ Δ Φ 5

52 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 5 νεμος W υντελεστής δύναμης ανέμου c f,x (c f,x = c f,x )

53 ..Π υντελεστής δύναμης c C c e c f, x ναλλακτικώς ο συντελεστής C δίνεται από τον παρακάτω Πίνακα νεμος W Δ Φ ΔΞ Δ Φ 53

54 ..Π νεμος W υνολικό ύψος d tot Δ Φ ΔΞ Δ Φ 54

55 ..Π υνολικό ύψος d tot φόρτιστη γέφυρα Φορτισμένη γέφυρα νεμος W ια δικτυώματα d= εμβαδόν ράβδων όλων των κυρίων δοκών / L αλλά όχι μεγαλύτερο από τη θεώρηση ολόσωμων δοκών Δ Φ ΔΞ Δ Φ 55

56 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 56 νεμος W πιφάνεια αναφοράς ref,x L d A tot x ref,

57 ..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 57 νεμος W γκάρσια δύναμη ανέμου F w,x x ref, b,x w A C v F x ref, b A C v 6 [kn] ια τοξωτές, καλωδιωτές και κρεμαστές γέφυρες δεν ισχύει η παραπάνω διαδικασία

58 νεμοπιέσεις W..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 58

59 νεμοπιέσεις W..Π Δ Φ ΔΞ Δ Φ 59

60 ..Π Έμμεσες δράσεις όνιμες ρπυσμός C υστολή ξήρανσης S οιπές ποχωρήσεις στηρίξεων D Δ Φ ΔΞ Δ Φ 6