СНиП 2.05.03-84 МОСТЫ И ТРУБЫ - Прочие временные нагрузки и воздействия

ПРОЧИЕ ВРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.24*. Нормативную величину ветровой нагрузки W_n следует определять как сумму нормативных значений средней W_m и пульсационной W_p составляющих:

.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W_m на высоте z над поверхностью воды или земли определяется по формуле

,

где  — нормативное значение ветрового давления, принимаемое по СНиП 2.01.07-85 в зависимости от ветрового района территории РФ, в котором возводится сооружение;

k — коэффициент, учитывающий для открытой местности (типа А) изменение ветрового давления по высоте z, принимаемый по СНиП 2.01.07-85;

 — аэродинамический коэффициент лобового сопротивления конструкций мостов и подвижного состава железных дорог и метрополитена, приведенный в обязательном приложении 9*.

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки W_p на высоте z следует определять по указаниям, содержащимся в СНиП 2.01.07-85:

,

где x — коэффициент динамичности;

L — коэффициент пульсации давления ветра на уровне z;

v — коэффициент пространственной корреляции пульсации давления для расчетной поверхности сооружения.

При определении пульсационной составляющей ветровой нагрузки применительно к конструкциям мостов допускается руководствоваться следующим:

а) произведение коэффициентов Lv принимать равным:

0,55 — 0,15 l/100, но не менее 0,30,

где l — длина пролета или высота опоры, м;

б) коэффициент динамичности x для балочных разрезных конструкций находить в предположении, что рассматриваемая конструкция в горизонтальной плоскости является динамической системой с одной степенью свободы (с низшей частотой собственных колебаний f₁, Гц) и его величину определять по графику, приведенному в п. 6.7 СНиП 2.01.07-85 в зависимости от указанного там параметра S и логарифмического декремента затухания s = 0,3 — для железобетонных и сталежелезобетонных конструкций и s = 0,15— для стальных конструкций.

Коэффициент динамичности принимается равным 1,2, если:

балочное пролетное строение является неразрезным;

для балочного разрезного пролетного строения имеет место условие  > , где , Гц — предельные значения частот собственных колебаний, приведенные в п. 6.8 СНиП 2.01.07-85, при которых в разных ветровых районах допускается не учитывать силы инерции, возникающие при колебаниях по собственной форме.

При расчете конструкций автодорожных и городских мостов воздействие ветра на безрельсовые транспортные средства и трамвай, находящиеся на этих мостах, не учитывается.

Типовые конструкции пролетных строений следует, как правило, проектировать на возможность их применения в V ветровом районе (при расчетной высоте до низа пролетных строений: 20 м — при езде понизу и 15 м — при езде поверху) и предусматривать возможность их усиления при применении в VI и VII ветровых районах.

Нормативную интенсивность полной ветровой поперечной горизонтальной нагрузки при проектировании индивидуальных (нетиповых) конструкций пролетных строений и опор следует принимать не менее 0,59 кПа (60 кгс/м²) — при загружении конструкций временной вертикальной нагрузкой и 0,98 кПа (100 кгс/м²) — при отсутствии загружения этой нагрузкой.

Горизонтальную поперечную ветровую нагрузку, действующую на отдельные конструкции моста, а также на поезд, находящийся на железнодорожном мосту (мосту метро), следует принимать равной произведению интенсивности ветровой нагрузки на рабочую ветровую поверхность конструкции моста и подвижного состава.

Рабочую ветровую поверхность конструкции моста и подвижного состава следует принимать равной:

для главных ферм сквозных пролетных строений и сквозных опор — площади проекции всех элементов наветренной фермы на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, при этом для стальных ферм с треугольной или раскосой решеткой ее допускается принимать в размере 20 % площади, ограниченной контурами фермы;

для проезжей части сквозных пролетных строений — боковой поверхности ее балочной клетки, не закрытой поясом главной фермы;

для пролетных строений со сплошными балками и прогонов деревянных мостов — боковой поверхности наветренной главной балки или коробки и наветренного прогона;

для сплошных опор — площади проекции тела опоры от уровня грунта или воды на плоскость, перпендикулярную направлению ветра;

для железнодорожного подвижного состава (в том числе поездов метрополитена) — площади сплошной полосы высотой 3 м с центром давления на высоте 2 м от головки рельса.

Распределение ветровой нагрузки по длине пролета допускается принимать равномерным.

Нормативную интенсивность ветровой нагрузки, учитываемой при строительстве и монтаже, следует определять исходя из возможного в намеченный период значения средней составляющей ветровой нагрузки в данном районе. В зависимости от характера производимых работ при наличии специального обоснования, предусматривающего соответствующее ограничение времени и продолжительности выполнения отдельных этапов работ, нормативная величина средней составляющей ветровой нагрузки для проверки напряжений (но не устойчивости) может быть уменьшена, но должна быть не ниже 0,226 кПа (23 кгс/м²). Для проверки типовых конструкций на стадии строительства и монтажа величину нормативной интенсивности ветровой нагрузки следует принимать по нормам для III ветрового района.

Нормативную горизонтальную продольную ветровую нагрузку для сквозных пролетных строений следует принимать в размере 60 %, для пролетных строений со сплошными балками — 20 %, соответствующей полной нормативной поперечной ветровой нагрузке. Нормативную горизонтальную продольную нагрузку на опоры мостов выше уровня грунта или межени следует принимать равной поперечной ветровой нагрузке.

Продольная ветровая нагрузка на транспортные средства, находящиеся на мосту, не учитывается.

Усилия от ветровых нагрузок в элементах продольных и поперечных связей между фермами пролетных строений следует, как правило, определять посредством пространственных расчетов.

В случаях устройства в сквозных пролетных строениях двух систем продольных связей допускается поперечное давление ветра на фермы распределять на каждую из них, а давление ветра на проезжую часть и подвижной состав передавать полностью на те связи, в плоскости которых расположена езда.

Горизонтальное усилие от продольной ветровой нагрузки, действующей на пролетное строение, следует принимать передающимся на опоры в уровне центра опорных частей — для мостов с балочными пролетными строениями и в уровне оси ригеля рамы — для мостов рамной конструкции. Распределение усилий между опорами следует принимать таким же, как и горизонтального усилия от торможения в соответствии с п. 2.20*.

Для вантовых и висячих мостов следует проводить проверку на аэродинамическую устойчивость и на резонанс колебаний в направлении, перпендикулярном ветровому потоку. При проверке аэродинамической устойчивости должна определяться критическая скорость ветра, при которой вследствие взаимодействия воздушного потока с сооружением возможно появление флаттера (возникновение опасных изгибно-крутильных колебаний балки жесткости). Критическая скорость, отвечающая возникновению флаттера, найденная по результатам аэродинамических испытаний моделей или определенная расчетом, должна быть больше максимальной скорости ветра, возможного в районе расположения моста, не менее чем в 1,5 раза.

2.25. Нормативную ледовую нагрузку от давления льда на опоры мостов следует принимать в виде сил, определяемых согласно обязательному приложению 10*.

2.26. Нормативную нагрузку от навала судов на опоры мостов следует принимать в виде сосредоточенной продольной или поперечной силы и ограничивать в зависимости от класса внутреннего водного пути значениями, указанными в табл. 15.

Таблица 15

Нагрузка от навала судов должна прикладываться к опоре на высоте 2 м от расчетного судоходного уровня, за исключением случаев, когда опора имеет выступы, фиксирующие уровень действия этой нагрузки, и когда при менее высоком уровне нагрузка вызывает более значительные воздействия.

Для опор, защищенных от навала судов, а также для деревянных опор автодорожных мостов на внутренних водных путях VI и VII классов нагрузку от навала судов допускается не учитывать.

Для однорядных железобетонных свайных опор автодорожных мостов через внутренние водные пути VI и VII классов нагрузку вдоль оси моста допускается учитывать в размере 50 %.

2.27*. Нормативное температурное климатическое воздействие следует учитывать при расчете перемещений в мостах всех систем - при определении усилий во внешне статически неопределимых системах, а также при расчете элементов сталежелезобетонных пролетных строений.

Среднюю по сечению нормативную температуру элементов или их частей допускается принимать равной:

для бетонных и железобетонных элементов в холодное время года, а также для металлических конструкций в любое время года — нормативной температуре наружного воздуха;

для бетонных и железобетонных элементов в теплое время года — нормативной температуре наружного воздуха за вычетом величины, численно равной 0,2а, но не более 10 °С, где a — толщина элемента или его части, см, включая одежду ездового полотна автодорожных мостов.

Температуру элементов со сложным поперечным сечением следует определять как средневзвешенную по температуре отдельных элементов (стенок, полок и др.).

Нормативные температуры воздуха в теплое  и холодное  время года следует принимать равными:

а) при разработке типовых проектов, а также проектов для повторного применения на территории страны:

для конструкций, предназначенных для районов с расчетной минимальной температурой воздуха ниже минус 40 °С,

 = 40 °C ,  = -50 °C ;

для конструкций, предназначенных для остальных районов,

 = 40 °C ,  = -40 °C ;

б) в других случаях

 ,                                                            (29)

где t_VII — средняя температура воздуха самого жаркого месяца, принимаемая по СНиП 2.01.01-82;

Т — постоянная величина для определения температуры воздуха наиболее жарких суток, принимаемая по карте изолиний СНиП 2.01.01-82, °С.

Нормативная температура  принимается равной расчетной минимальной температуре воздуха в районе строительства в соответствии с п. 1.39.

Влияние солнечной радиации на температуру элементов следует учитывать в виде дополнительного нагрева на 10 °С освещенного солнцем поверхностного слоя толщиной 15 см (включая одежду ездового полотна).

Температуры замыкания конструкций, если они в проекте не оговорены, следует принимать равными:

 =  - 15 °C;                         =  + 15 °C.

Температуру конструкции в момент замыкания допускается определять по формуле

t₃ = 0,4 t₁ + 0,6 t₂ ,                                                           (30)

где t₁ — средняя температура воздуха за предшествующий замыканию период, равный T₀;

t₂ — средняя температура воздуха за предшествующий замыканию период, равный 0,25 T₀;

T₀ — период, ч, численно равный приведенной толщине элементов конструкции, см, которую следует определять делением удвоенной площади поперечного сечения элемента (с учетом дорожной одежды) на его периметр, граничащий с наружным воздухом. При расчете сталежелезобетонных пролетных строений следует учитывать влияние неравномерного распределения температуры по сечению элементов, вызываемое изменением температуры воздуха и солнечной радиацией.

При расчете перемещений коэффициент линейного расширения следует принимать для стальных и сталежелезобетонных конструкций равным 1,2×10^-5 и для железобетонных конструкций — 1,0×10^-5 .

2.28*. Нормативное сопротивление от трения в подвижных опорных частях следует принимать в виде горизонтального продольного реактивного усилия S_f и определять по формуле

,                                                             (31)

где m_n - нормативная величина коэффициента трения в опорных частях при их перемещении, принимаемая равной средней величине из возможных экстремальных значений:

,                                                        (32)

- вертикальная составляющая при действии рассматриваемых нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке = 1.

Величины возможных максимальных и минимальных коэффициентов трения следует принимать соответственно равными:

а) при катковых, секторных или валковых опорных частях — 0,040 и 0,010;

б) при качающихся стойках или подвесках—0,020 и 0 (условно);

в) при тангенциальных и плоских металлических опорных частях — 0,40 и 0,10;

г) при подвижных опорных частях с прокладками из фторопласта совместно с полированными листами из нержавеющей стали — по табл. 16.

Таблица 16

Примечание. Коэффициенты трения при промежуточных значениях отрицательных температур и средних давлениях определяются по интерполяции.

Расчетные усилия от сил трения в подвижных опорных частях балочных пролетных строений в зависимости от вида и характера проводимых расчетов следует принимать в размерах:

, если при рассматриваемом сочетании нагрузок силы трения увеличивают общее воздействие на рассчитываемый элемент конструкции;

, если при рассматриваемом сочетании силы трения уменьшают общее воздействие нагрузок на рассчитываемый элемент конструкции.

Коэффициенты надежности по нагрузке  к усилиям  и  не вводятся.

Определение воздействия на конструкции пролетных строений сил трения, возникающих в подвижных опорных частях каткового, секторного и валкового типов при числе опорных частей в поперечном направлении более двух, следует проводить с коэффициентом условия работы, равным 1,1.

Опоры (включая фундаменты) и пролетные строения мостов должны быть проверены на воздействие расчетных сил трения, возникающих от температурных деформаций при действии постоянных нагрузок.

Опорные части и элементы их прикреплений, а также части опор и пролетных строений, примыкающие к опорным частям, должны быть проверены на расчетные силы трения, возникающие от постоянных и временных (без учета динамики) нагрузок.

При расположении на опоре двух рядов подвижных опорных частей пролетных строений, а также при установке в неразрезном и температурно-неразрезном пролетных строениях неподвижных опорных частей на промежуточной опоре продольное усилие следует принимать не более разницы сил трения при максимальных и минимальных коэффициентах трения в опорных частях.

Максимальные и минимальные коэффициенты трения в подвижных опорных частях для группы опор, воспринимающих в неразрезных и температурно-неразрезных пролетных строениях продольные усилия одного знака (соответственно  и ), допускается определять по формуле

,                                  (33)

где ,  — максимальные и минимальные значения коэффициентов трения для устанавливаемого вида опорных частей;

                           z — число опор в группе.

Правая часть формулы (33) рассчитывается со знаком «плюс» при определении , со знаком «минус» — при определении .

Величина реактивного продольного усилия S_h, кН (кгс), возникающего в резиновых опорных частях вследствие сопротивления их сдвигу, вычисляется по формуле

 ,                                                       (34)

где d - перемещения в опорных частях, см;

а - суммарная толщина слоев резины, см:

А - площадь резиновой опорной части или нескольких опорных частей в случае расположения их рядом под одним концом балки, м² (см²);

G - модуль сдвига, значения которого при определении расчетных величин продольных усилий зависят от нормативной температуры воздуха окружающей среды и принимаются для употребляемых марок резины по следующей таблице:

Примечание. Промежуточные значения принимаются по интерполяции.

Формула (35) исключена.

Под опорными узлами балок или плит пролетных строений вдоль оси моста необходимо, как правило, устанавливать только одну резиновую опорную часть, а поперек оси моста допускается несколько одинаковых опорных частей, изготовленных из резины одной марки. Применение двух рядом расположенных вдоль оси моста резиновых опорных частей возможно, если оно обосновано в проекте соответствующими расчетами.

2.29*. Воздействие морозного пучения грунта в пределах слоя сезонного промерзания (оттаивания) для сооружений на вечномерзлых грунтах, а также на пучинистых грунтах, сезонно промерзающих на глубину свыше 2 м, следует принимать в виде приложенных по периметру фундамента (или свай) вертикальных касательных сил. Величины сил морозного пучения следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04-88.

2.30. Строительные нагрузки, действующие на конструкцию при монтаже или строительстве (собственный вес, вес подмостей, кранов, работающих людей, инструментов, мелкого оборудования, односторонний распор и др.), а также при изготовлении и транспортировании элементов следует принимать по проектным данным с учетом предусматриваемых условий производства работ и требований СНиП III-4-80*.

При определении нагрузки от крана вес поднимаемых грузов и вес подвижной стрелы следует принимать с динамическими коэффициентами, равными соответственно 1,20 (0,85) при весе до 196 кН (20 тc) и 1,10 (0,95) при большем весе. При этом, если отсутствие груза на кране может оказать неблагоприятное влияние на работу рассчитываемой конструкции, кран в расчетах учитывается без груза.

При расчете элементов железобетонных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их транспортировании, нагрузку от собственного веса элементов следует вводить в расчет с динамическими коэффициентами, равными при перевозке транспортом:

1,6 — автомобильным;

1,3 — железнодорожным.

Динамические коэффициенты, учитывающие условия транспортирования, допускается принимать в меньших размерах, если это подтверждено опытом, но не ниже 1,3 — при перевозке автотранспортом и не ниже 1,15 —железнодорожным транспортом.

2.31. Сейсмические нагрузки следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II-7-81*.

2.32*. Коэффициенты надежности по нагрузке  к прочим временным нагрузкам и воздействиям, приведенным в пп. 2.24* — 2.30, следует принимать по табл. 17*.

Таблица 17*

Примечание. Значения , указанные в скобках, принимают в случаях, когда при невыгодном сочетании нагрузок увеличивается их суммарное воздействие на элементы конструкции.

При проверке прочности тела опор в случаях использования их для навесной уравновешенной сборки пролетных строений, а также при проверке прочности анкеров, прикрепляющих в этих случаях пролетное строение к опорам, необходимо к собственному весу собираемых консольных частей пролетного строения, создающих на опоре изгибающие моменты разного знака, вводить коэффициенты надежности по нагрузке с учетам конкретных условий изготовления и монтажа собираемых частей (блоков). При заводской технологии изготовления железобетонных блоков пролетных строений коэффициенты надежности по нагрузке от собственного веса допускается при проверке прочности тела опоры и прикрепляющих анкеров определять по формулам:

для одной консоли  ;                                                 (36)

для другой консоли ,                                                (37)

где z - число блоков, устанавливаемых с каждой стороны.